JPH0349734A - 劣化したｍｒｉ画像の復元方法 - 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、核磁気共鳴現象を利用して、被検体の１Ｈ密
度分布を調べる磁気共鳴撮像装置（以下ｒＭＲＩ装置」
という）において、突発的な雑音等により劣化した画像
を正常な画像に復元する方法に関するものである。

〈従来の技術〉 ＭＲＩ装置は、被検体を静磁場中に置き、勾配磁場をか
けた状態でＲＦパルスを印加して断層面（スライス面）
の核スピンを選択的に励起し、そこから生じるＮＭＲ信
号を受信することにより、信号の強度差を濃淡情報とし
て画像化する装置である。

上記ＭＲＩ装置による撮像の原理の一例を詳説すると、
まず、−様な静磁場と、静磁場の方向２に傾斜を有する
勾配磁場Ｇｚとをかけ、スライス面の核スピンを９０＠
ＲＦパルスで選択的に励起する。続いて位相エンコード
方向ｙの勾配磁場Ｇｙを印加する。これにより、スピン
の回転位相のずれを生じさせること（位相エンコード）
ができる。続いて１８０”ＲＦパルスを印加してスピン
の位相を反転させ、所定時間後に読取り方向の磁場Ｇｘ
をかけてエコー信号を観測する。

上記手順のエコー信号は、勾配磁場Ｇｙの大きさを変え
て、すなわち位相エンコード量を変えて多数回測定され
る。

上記エコー信号の受信は、被検体の周囲に配置されたＲ
Ｆ受信コイルを通して行われる。ＲＦ受信コイルにより
受信された受信信号は、受信機に人力され検波され、Ａ
／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換される。

このディジタル信号を、時間フーリエ変換して空間周波
数領域のデータ（エコーデータ）として収集し、２次元
逆フーリエ変換することにより２次元断層像を再構成す
ることができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記エコーデータ収集中に、外来電波等の突
発的な雑音が混入した場合、再構成画像上に、斜め縞状
のアーチファクトが発生する。

第５図は、この状況を説明する図であり、（ａ）は空間
周波数平面におけるエコー信号３３の実数成分を表示す
るグラフ、（ｂ）は同じく虚数部分を表示するグラフで
ある。エコー信号３３は１回の読出しで得られたデータ
のみ表示しているが、読出しは位相エンコード量を変え
て何回も行われるので、エコー信号３３は、実際には位
相軸ｙ方向に幾重にも重なった状態で複数個得られる。

図に示すように実数部分に外来性雑音３５や、虚数部分
に外来性雑音３６が入ると、２次元逆フーリエ変換した
再構成像は、第５図（ｃ）に示すように、全体にアーチ
ファクトが表れる。すなわち、空間周波数領域（ａ）　
、　（ｂ）において局所的な領域に雑音が入っても、再
構成画像上では、画面全体にわたって悪影響を及ぼし、
診断上非常に問題となる。

この問題を解決するために、本件出願人は、既にｒＭＲ
Ｉ画像の再構成方法」として特許出願を行った（平成１
年６月２０日）。その方法は、第６図に示すように、空
間周波数平面３１において、原点を含む矩形、円形等（
図では正方形）の領域３７を限定し、当該領域３７以外
の領域において、信号がしきい値Ａ以上の値をもつ部分
３８を雑音によるものと判断し、適当な値と交換するこ
とにより再構成画像を試みる方法である。

しかし、この方法では、雑音検出領域を領域３７を除い
た部分に限定しているため、領域３７の中における雑音
に対しては効果が現れない。また、原点から離れるほど
ＭＲＩ信号の値は小さくなるという一般的傾向があるに
もかかわらず、しきい値を一定値Ａとしているため、原
点から十分離れた領域ではしきい値が大きすぎ、小さな
雑音は検出できないという問題もあり、改良が望まれて
いる。

本発明の目的は、外来電波等の突発的な雑音により劣化
したＭＲＩ画像を復元する、改良された方法を提供する
ことにある。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための本発明の劣化したＭＲＩ画
像の復元方法は、空間周波数領域で原点から離れるに連
れて連続的に減少する２次元しきい値開数を設け、エコ
ー信号が上記２次元しきい値開数の値を超える部分に他
の適当な値を充填して画像の復元を行うものである。

ここで、「他の適当な値」には、例えば近傍のエコー信
号の値の平均値を用いてもよく、−律に０とおいてもよ
い。

また、上記２次元しきい値開数の形として、原点からの
距離「が増加するに連れて指数関数的に０に漸近する関
数形（ｆ（ｒ）＝Ａｅ　　）、原点からの距離「の負の
べき状に比例して減衰していく関数形（ｆ　（ｒ）　＝
Ａ　ｒ−”）等が例示できる。

く作用〉 一般に、空間周波数領域においては、エコー信号が数値
的に大きな値をもつ成分は２次元空間座標の原点付近に
集中しており、原点から離れると、原点から離れる距離
に応じて徐々に小さくなる。

よって、空間周波数領域で原点から離れるに連れて連続
的に減少する２次元しきい値開数を設けることにより、
この関数値を越える値を持つ成分があれば突発的な雑音
とみなすことができる。

この場合、２次元しきい値開数は、原点の近傍でも有限
な値をもっているので、原点の近傍の雑音に対しても効
果を有する。また原点から離れるに連れて連続的に減少
しているので、原点から十分離れた領域での小さな雑音
でも検出できる。

このしきい値を超える信号は、その値を疑似的なデータ
で置き換える。これにより、エコー信号の突発性雑音成
分を除くことができ、劣化のない再構成画像を得ること
ができる。

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第３図は、ＭＲＩ装置の全体構成を示す概略図である。

ＭＲＩ装置は、 争Ｇｚ勾配磁場コイル１６ａ、Ｇｘ勾配磁場コイル１６
ｂＳＧｙ勾配磁場コイル１６Ｃ１および静磁場発生用磁
石１６からなる磁場発生系、 ・ＲＦパルスの発振および信号検出のためのＲＦコイル
１１、プリアンプ１３、ＲＦ送受信機１４からなる信号
処理系、 ・各勾配磁場コイル１６８〜１６ｃに励磁電源を供給す
る勾配磁場電源１７ａ〜１７Ｃ１・勾配磁場電源１７ａ
〜１７ｃを所定のタイミングで駆動するコントローラ１
８、並びに・コントローラ１８を制御するとともに、Ｒ
Ｆ送受信機１４から出力されるＮＭＲ信号を処理して、
ＭＲＩ断層像を作成するコンピュータ１９、ＮＭＲ信号
情報を蓄えるメモリ２０゜および、画像情報を一時蓄え
表示する表示器１ から構成される。

上記構成のＭＲＩ装置において、位相エンコード勾配磁
場ａｙを変えながら、エコー信号を取り出すパルスシー
ケンスを第４図に示す。まず、２方向の勾配磁場Ｇｚを
かけた状態で、ＲＦコイル１１は９０＠ＲＦパルスＳ１
を被検体に与えて所望のスライス面の核スピンを９０″
倒す。この後勾配磁場Ｇｚの符号を反転させることによ
り、励起時に乱れたスピンの位相を揃えてやり、続いて
勾配磁場Ｇｚを０にし、勾配磁場Ｇｙ、勾配磁場ＧＸを
印加して、スライス面内の核スピンの位相を連続的に変
化させる。この後、２方向の勾配磁場Ｇｚをかけた状態
で、ＲＦコイル１１から１８０＠ＲＦパルスＳ２を与え
て核スピンを反転させる。そして所定時間後に勾配磁場
Ｇｘを印加しながらスピンエコーＳ３を受信する。

同図では、繰返しの一単位ＴＲＩにおけるパルスシーケ
ンスのみを示しているが、位相エンコード勾配磁場ａｙ
の大きさを例えば２５６回変化させてパルスシーケンス
を繰返し、１回の撮像を終了する。

上記１回の撮像で得られたそれぞれのエコー信号は、コ
ンピュータ１９においてフーリエ変換され、２次元空間
周波数領域におけるデータとして収集記憶される。この
データ（実数部分のみ）を空間周波数領域において表示
したグラフを第１図に示す。虚数部分は図示を省略する
。同図において、エコー信号値−〇の平面を１、平面１
の上に設定された２次元しきい値開数を２で表す。２次
元しきい値開数２の関数形ｒ（ｘ、ｙ）は、空間周波数
平面１の座標を（Ｌｙ）　、原点を（０，０）とすると
、ｆ’（ｘ、ｙ）　−（ｘ２　＋　　ｙ２　）　−’と
なっている。ただし、この形はあくまで例示であり、べ
き（−１）に代えて一般的な値（−ｎ）のべき乗ニ ー〇 ｆ（ｘ、ｙ）　−（ｘ２　＋　ｙ２　）　　　（ｎｌ）
を使ってもよい。また、指数関数形： ｒ（ｘ、ｙ）　−ｅ　ｘ　ｐ　（ｘ２　＋ｙ２　）　−
”２を使ってもよい。その他、多数の測定に係るデータ
を分析し、統計的に求められる減衰関数を使ってもよい
。

コンピュータ１９は、上記データを２次元逆フーリエ変
換してＭＲＩ画像を再構成する際、エコ−データが上記
２次元しきい値開数２を越えている場合、雑音と判定し
、疑似的なデータと置き換える。

第２図は、空間周波数領域１のＸ軸に沿った垂直断面に
おいて、２次元しきい値開数２、エコー信号３を表示し
たグラフである。２次元しきい値開数２を越えている部
分を第３図（ａ）に符号４で示している。この部分を疑
似的なデータに置き換える場合、疑似的なデータとして
は、単純な例ではＯでもよい（第３図（ｂ）符号５ａ参
照）。これは、空間周波数領域１では、エコー信号は値
“０”を中心として分布しているために局所的に“０゜
と置き換えても再構成画像上ではまず問題にならないか
らである。

また、局所的に“０°となることを避けるために、周囲
の領域において繋がるように値を設定してもよい（第３
図（Ｃ）符号５ｂ参照）。これにより、より実際に近い
画像が再構成できる。

さらに、周囲のデータから補間により疑似データを作り
採用してもよい（第３図（ｄ）符号５Ｃ参照）。

このようにして処理されたデータを逆フーリエ変換する
ことにより、劣化のないＮＭＲ再構成画像を得ることが
できる。

なお、本発明は上記実施例に限られるものではなく、例
えば、空間周波数領域構成するデータ数は２５６Ｘ２５
６に限るものではなく、他の数を用いてもよい。その池
水発明の要旨を変更しない範囲内において、種々の設計
変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明のＮＭＲ画像の再構成方法によれ
ば、空間周波数領域において、原点から離れるに連れて
連続的に減少する２次元しきい値開数を設け、しきい値
を超える値をもつ信号を雑音とみなして、代わりの値と
交換し、逆フーリエ変換することにより、エコー信号の
突発性雑音成分を除くことができ、劣化のない再構成画
像を得ることができる。したがって、斜め縞状のアーチ
ファクトが除去されたきれいな画像を得ることができ画
像に基づいた正しい診断が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２次元しきい値開数を設定した空間周波数領域
を示す斜視図、 第２図は空間周波数領域のＸ軸に沿った垂直断面におい
て、２次元しきい値開数、エコー信号を表示したグラフ
、 第３図はＭＲＩイメージング装置の全体構成を示す概略
ブロック図、 第４図はパルスシーケンス波形を示す図、第５図（ａ）
　、　（ｂ）は従来の画像再構成過程において侵入した
雑音を空間周波数領域において示した斜視図、 第５図（Ｃ）は従来の方法において雑音により劣化した
再構成画像を示す図、 第６図は先願の劣化したＭＲＩ画像の復元方法を説明す
る図である。 Ａ・・・しきい値、Ｇｒ、Ｇｘ、Ｇｙ・・・勾配磁場、
１・・・空間周波数領域、２・・・２次元しきい値開数
、３・・・エコー信号 第 ４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、静磁場中に置かれた被検体に勾配磁場およびＲＦパ
   ルスを印加してスライス面の核スピンを選択的に励起し
   、上記スライス面に対して、位相エンコード勾配磁場を
   、その位相エンコード勾配磁場の大きさを毎回変えなが
   ら印加し、各位相エンコード勾配磁場が印加されるごと
   に、周波数エンコード方向に勾配磁場をかけながらエコ
   ー信号を受信しフーリエ変換することにより２次元空間
   周波数領域のデータとして収集し、このデータを逆フー
   リエ変換することにより２次元断層像を再構成するＭＲ
   Ｉ画像の再構成方法において、 上記空間周波数領域で、原点から離れるに連れて連続的
   に減少する２次元しきい値関数を設け、エコー信号が上
   記２次元しきい値関数の値を超える部分に対し、 他の適当な値を充填して画像の復元を行うことを特徴と
   する劣化したＭＲＩ画像の復元方法。