JPH0397449A - 画像ノイズ除去装置および方法 - 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、視覚空間において画像のノイズ成分を３次元
的に分離して画像からノイズを除去する画像ノイズ除去
装置および方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、核磁気共鳴現象を利用して患者の診断を行うＭＲ
Ｉ装置において，診断結果としての画像からノイズを除
去するのには、画像信号をアナログあるいはディジタル
のフィルタに通し，該フィルタによって画像からノイズ
を除去するのが一般的である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術のようにフィルタによるノ
イズ除去法では、画像ノイズを完全に除去することは難
しく、画像のＳ／Ｎ比が低下してしまうため、鮮明な画
像を得るには限界がある，これに対しＭＲＩ装置では、
診断の正確さを向上させるために、鮮明な画像を得るこ
とが要求されている． 本発明の目的は、画像のＳ／Ｎ比を向上させ、鮮明な画
像を得ることができる画像ノイズ除去装置および方法を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

ところで、視点を変えて撮影した２枚の画像を同一平面
上に置き，これらの画像を左右両眼で観察することによ
り，画像の立体像を得ることは良く知られている（例え
ば、特開昭６３−２９０５４８号公報）が、本発明は視
点を変えずに時刻を変えて画像を撮影することにより、
上記の目的を達成するようにした点に特徴がある。

すなわち，本発明の画像ノイズ除去装置は、同一視点か
ら時刻を変えて同一部位の画像を複数枚撮影する撮影手
段と、該撮影手段により撮影した複数枚の画像のうち、
２枚の画像を同一平面上に同時に表示する表示手段とを
備え，前記表示手段に表示された２枚の画像を左右両眼
にて観察したとき，画像のノイズ威分が画像面と垂直な
方向へ分散され画像からノイズを除去できる構成とじた
ものである。

また，本発明の画像ノイズ除去方法は、同一視点から時
刻を変えて同一部位の画像を複数枚撮影し、その複数枚
撮影した画像のうち、２枚の画像を同一平面上に同時に
表示し、表示した２枚の画像を左右両眼にて視差を変え
てｗｔ察することにより、画像のノイズ或分を画像面と
垂直な方向へ分散させて画像からノイズを除去すること
である。

〔作用〕

同一視点から同一部位の画像を時刻を変えて複数枚撮影
すると、それぞれノイズ或分が異なった画像を得ること
ができる。そして、これらの画像を同一平面上に同時に
表示して左右両眼で視差を持って観察すると，画像上の
位置が時間とともに変化しない信号或分は、平面上にあ
るようにｗｔ察者に感じさせる。一方、画像上の位置が
時間とともに変化するノイズ成分は，信号と同一の平面
上には存在せず、信号が形成する画像に垂直な方向に分
散されるか、もしくは信号が形或する画像面と別の空間
位置に結像される。このようにして、信号が形威した画
像からノイズを確実に除去することができる． 〔実施例〕 以下に本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明の画像ノイズ除去装置が内蔵されるＭＲ
Ｉ装置のシステム構或を示している。静磁場コイルｌは
本システムの主要部を成す．静磁場コイルには、超電導
形，常電導形，永久磁石形の３種類があるが、ここでは
超電導形の場合について示している．そして、磁場強度
：０．５Ｔ，ボア径：１ｍ，磁場均一度：　５ｐｐｍ／
　３　０　ｅｘａ　ｄｓｖ（球）である．被験者は患者
用テーブル５に横たわり，静磁場コイルｌの中心部へ送
り込まれる。

静磁場コイル１による静磁場には空間位置情報を取得す
るための傾斜磁場が重畳されている。核磁気共鳴現象（
ＮＭＲ）を発生させる高周波（ＲＦ）は、送信器７から
照射コイル３に送られる。被験者あるいは検査対象物質
から発生するＮＭＲ信号は、受信コイル４によって検知
され受信８Ｉ８へ送られる．ＮＭＲ呪象では、ＮＭＲ信
号の位相情報も重要なため，受信器ゲート信号１２を介
して送受信器における位相関係が正確に同期化されてい
る。

傾斜磁場電源９は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向の傾斜磁場を
独立に発生させるため，３チャンネルの電源から成る．
傾斜磁場はパルス状で印加されるので、高速応答が要求
される。パルスの発生は傾斜磁場制御部２０によって制
御される。

システムの操作は、操作卓１０を用いて行われる。操作
卓１０には各種のキーの他２つのＣＲＴ１０Ａ，ＩＯＢ
が装備されている。そのうち、ＣＲＴＩＯＡは、対話方
式により各種パラメータを設定したり、システム全体の
運転を行ったりするためのものであり，ＣＲＴＩＯＢは
、得られた映像を表示するためのものである。

システム全体の制御並びに画像構成のための高速演算は
コンピュータ２１が行う。コンピュータ２１と各制御系
とのやりとりはバス１７を介してなされる。各種パルス
シーケンスの制御は、シ−ケンス制御部１６が行うが、
中心となるシーケンスは高周波パルスと傾斜磁場の組み
合せにかかわるものである。

なお、第１図において、ｌ３はＲＦ振幅制御部，ｌ４は
ＲＦ時間制御部，１５はデータ取込部，１８は操作卓制
御部、１９はＣＲＴ制御部，２２は心電計である。

また、本実施例では，静磁場コイル１，送信器７、受信
器８等は撮影手段を．ＣＲＴ１０Ｂ、コンピュータ２１
等は表示手段をそれぞれ構成している。

次に、ＮＭＲ現象を用いた映像法の基本を第２図及び第
３図によって説明する。

ＮＭＲイメージング装置の測定部の断面を第２図に示す
。図に示すように、超電導磁石は液体ヘリウム温度に冷
却された静磁場コイル１から構成され，内側に傾斜磁場
コイル２，照射コイル３および受信コイル４が設置され
ている。傾斜磁場コイル２は傾斜磁場電源９へ、照射コ
イル３は送信器７へ、受信コイル４は受信器８へ各々接
続されている。また静磁場の方向は矢印６の如くであり
、通常、静磁場の方向がＺ軸と定められている。傾斜磁
場コイル２は，Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の３方向に、互いに完
全に独立な傾斜磁場を印加することが必要であり，Ｘ軸
，Ｙ軸，Ｚ軸用の３種類のコイルが設置されている。図
中、５Ａは被験者を示している。

第３図にパルスのシーケンスの一例を示す。３１は照射
コイル３から被験者５Ａに照射される高周波電力のパル
ス波形，３２は受信コイル４における超電力を増幅した
信号である。また３３は傾斜磁場Ｚであり、静磁場の方
向に印加される傾斜磁場である．３４は傾斜磁場Ｙであ
り、Ｙ軸方向に位相をエンコードする．３５は傾斜磁場
Ｘであり、Ｘ軸方向の座標と周波数を一対一に対応させ
るためのもので，一般的にはスビンエコーの発生に使わ
れるため、読み出し用傾斜磁場と解釈されることもある
．３６は上記した全てのパルスシーケンスと時間との関
係を明らかにするための時間軸である。

次に、上記した各種パルスの役割をもう少し詳細に説明
し、二次元フーリエ法と呼ばれる像構成法の原理を述べ
る． 第３図に示した例では、高周波パルスの波形にジンク函
数を用いている。ジンク函数をフーリエ変換すると矩形
波となる。すなわち、時間空間におけるジンク函数は周
波数空間における矩形波となるので、ある限定された区
間の周波数のみを持つ。第３図では，９０度パルス（核
スピンを９０度倒すパルス）３１Ａと同時に、符号３３
の傾斜磁場２について傾斜磁場パルス３３Ａが印加され
ている。ＮＭＲ現象における共鳴条件は次式で表される
ので，Ｚ軸方向の特定の断層面のみが選択的に励起され
る。

ωｏ＝Ｙ［：Ｈｏ＋Ｈａ（Ｚ）］　　−・−−・・　（
Ｌ）ここで、ω０は共鳴点における角速度，γは磁気回
転比、Ｈａは静磁場の磁束密度、Ｈａ（Ｚ）は位２２ｚ
における傾斜磁場の磁束密度である．通常のＮＭＲイメ
ージングでは、断層面の厚さが工〜２０ｎｍの範囲で選
択照射の周波数が設定される．第３図では、９０度バル
ス３１Ａの後に１８０度パルス３１Ｂを印加して、スビ
ンエコー信号３２Ａを得ている．（オリジナルな二次元
フーリエ法おいては、傾斜磁場によりスピンエコーを発
生させており、１８０度パルスを使用していない。） スピンエコーのテクニックは，不均一磁場により見掛上
の横緩和時間Ｔ２で急速に分散する位相を一定時間後に
再び揃えるテクニックである。傾斜磁場も一種の不均一
磁場であり、位相の揃った信号を得るためには，傾斜磁
場を反転させるか、あるいは傾斜磁場と同時に１８０度
パルスを印加する必要がある。実際に傾斜磁場を立ち上
げる際に、立ち上がりおよび立ち下がり時間は有限であ
る。実際にはｌｍｓ程度必要である。したがって、この
過渡的な期間に位相が乱れる．これを補償するために，
傾斜磁場バルス３３Ａの後に補償用パルス３３Ｂを印加
することで、立ち上がりおよび立ち下がりが相殺され，
見掛上，完全な矩形波が印加−された場合と等価にでき
る。

次に位相エンコードについて説明する。

ＮＭＲ現象における核スピンの挙動の基本的性質として
、■磁気モーメントの方向、■磁気モーメントの大きさ
、■磁気モーメントの数、■磁気モーメントのせつ動周
波数、■磁気モーメントのせつ動の位相，がある。これ
ら個々のパラメータの統計的結果として、巨視的な磁化
の振るまいが記述できる．特に周波数と位相は独立のパ
ラメータであり，位相をエンコードすることにより、空
間座標と対応づけられる。

位相をエンコードする傾斜磁場は、第３図の符号３４で
示された傾斜磁場Ｙである．位相エンコード量は、エン
コード用傾斜磁場パルスの積分値で決まるので、パルス
の振幅を変えるか、パルス幅を変えるかすれば良い．第
３図では振幅を変えている． 第３図において符号３５で示された傾斜磁場Ｘは、Ｘ軸
方向に印加した傾斜磁場である．９０度パルス３１Ａで
励起され、コヒーレントな歳差運動をするスピンに、Ｘ
軸方向の傾斜磁場を印加すると，Ｘ軸方向に対して歳差
運動の周波数が線形に変化する。１８０度パルス３１Ｂ
の後で同じ傾斜磁場を与えることで、スピンエコー信号
３２Ａを発生させることができる。Ｘ座標と共鳴周波数
が線形な関係にあるので，スピンエコー信号３２Ａをフ
ーリエ変換することにより、Ｘ座標に関する信号強度の
関係を得ることができる。これを位相エンコード方向（
Ｙ軸方向）について再びフーリエ変換すると、ｙＪ３ｊ
．ａに関する信号強度の関係が得られる。このようにし
て、Ｘ−Ｙ平而についての信号の分布が得られるので、
信号強度をＣＲＴ上に表示することにより、断層像が得
られる。

上記の手法を用い、さらに第３図の符号３３で示す傾斜
磁場２の位相エンコードパルスを付加し、３次元フーリ
エ変換を行うと、３次元画像を得ることができる。第４
図（Ａ）に示すように、３次元画像再構成法にて再生さ
れた断層画像４３について、両眼４１．４２の視差に合
わせて、２枚の異なった視差を持つ画像を合或し、これ
らを同一平面上に並べてａｍすると、立体的な画像を感
じることかできる． 一方、第４図（Ｂ）に示すように、単純に二次元画像４
４を取得し、これをフイルム上に焼き付けるかＣＲＴ上
に表示するかして、両眼４１，４２で観察すると，平面
像が得られるだけである。

このとき，ノイズ威分も信号或分も同一平面上に存在す
るので，ノイズと信号は混在して観察される。

本発明では、上記の二次元画像を時刻を変えて同一視差
で同一部位について撮影する。そして、第５図に示すよ
うに、同一平面上に２枚の画像を並置する。左眼用画像
５１と右眼用画像５２には，双方ともランダムノイズ５
３と帯状ノイズ５４が存在している．重要なことは、時
間に対しインコヒーレントなノイズは、２枚の画像につ
いてそれぞれ異なる位置に存在することである。また時
間（信号取り込み）に対し、コヒーレントなノイズ（周
期性を持つノイズ）の場合でも、撮影した時刻が変われ
ば同相になる確率は少ないので、２枚の画像についてそ
れぞれ異なる位置に存在する。

これらの２枚の画像を第５図に示すように同一平面上に
離して並べ、両眼にて観察すると，第６図に示すような
擬似的な立体像が得られる。すなわち、信号或分につい
て左右の画像は同一であるため、両眼で立体視を実施し
ても，同一平面上に一つに重なった合或画像６２がｗｔ
測されるだけである。しかるに、ノイズ或分については
，立体視により、信号成分が形成する画像から分離し、
画像面と垂直な方向に分散される。インコヒーレントな
ノイズ成分は、立体的に平均して分散され合或ランダム
ノイズ６３としてｗ４察される。またコヒーレントなノ
イズ成分は、三次元空間内にある形を形成するが、信号
が形或する平面から離れた位置に合或帯状ノイズ６４と
して観察される。

本実施例によれば、画像のＳ／Ｎ比は少なくともバ倍向
上してｗ１測される。三次元方向へノイズ或分が分散さ
れることによるＳ／Ｎ比の向上分は、人間の感覚が直接
関係するので定量的には評価しすらいが，例えば異なる
位置にビートノイズが混入した２枚の画像の場合、ビー
１−のよる直線は信号が形成する画像表面から完全に浮
き出て観測されるので、明確に信号と区別することがで
きる。

なお本発明は、ＭＲＩ装置だけでなく、ｘｇｃＴ装置や
超音波診断装置などにも応用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、画像からノイズ
を確実に除去することができるので、画像のＳ／Ｎ比を
大幅に向上させることが可能となり、一層鮮明な画像を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の画像ノイズ除去装置が適用されるＭＲ
Ｉ装置のブロック図、第２図は静磁場コイル部の詳細断
面図、第３図は画像取得用のパルスシーケンス，第４図
は三次元立体描画と二次元平面描画を示す説明図、第５
図は時刻を変えて撮像した２枚の画像を配置した様子を
示す図、第６図はノイズを除去する様子を示す説明図で
ある．１・・・静磁場コイル、、２・・・傾斜磁場コイ
ル，３・・・照射コイル、４・・・受信コイル，５・・
・患者テーブル、７・・・送信器、８・・・受信器、９
・・・傾斜磁場電源、１０・・・操作卓，１０Ａ，ＩＯ
Ｂ・・・ＣＲＴ， ■６・・・シーケンス制御部、２１・・・コンピュータ
、４１．４２・・・両眼、５１・・・左眼用画像、５２
・・・右眼用画像、５３・・・ランダムノイズ，５４・
・・帯状ノイズ、６２・・・合或画像、６３・・・合成
ランダムノイズ、 ６４・・・合或帯状ノイズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、同一視点から時刻を変えて同一部位の画像を複数枚
   撮影する撮影手段と、該撮影手段により撮影した複数枚
   の画像のうち、２枚の画像を同一平面上に同時に表示す
   る表示手段とを備え、前記表示手段に表示された２枚の
   画像を左右両眼にて観察したとき、画像のノイズ成分が
   画像面と垂直な方向へ分散され画像からノイズを除去で
   きる構成とした画像ノイズ除去装置。 ２、請求項１記載の画像ノイズ除去装置を内蔵したＭＲ
   Ｉ装置。 ３、同一視点から時刻を変えて同一部位の画像を複数枚
   撮影し、その複数枚撮影した画像のうち、２枚の画像を
   同一平面上に同時に表示し、表示した２枚の画像を左右
   両眼にて視差を変えて観察することにより、画像のノイ
   ズ成分を画像面と垂直な方向へ分散させて画像からノイ
   ズを除去する画像ノイズ除去方法。