JPH04241839A - Mri画像処理方法 - Google Patents

Mri画像処理方法

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JPH04241839A
JPH04241839A JP3012813A JP1281391A JPH04241839A JP H04241839 A JPH04241839 A JP H04241839A JP 3012813 A JP3012813 A JP 3012813A JP 1281391 A JP1281391 A JP 1281391A JP H04241839 A JPH04241839 A JP H04241839A
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JP
Japan
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image
images
time
composite image
mri
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Pending
Application number
JP3012813A
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English (en)
Inventor
Kazuhiko Fukuda
和彦 福田
Akira Shimizu
晃 清水
Mitsutoshi Iino
飯野 光俊
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Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Facom Corp filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP3012813A priority Critical patent/JPH04241839A/ja
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、医療用の磁気共鳴イメ
ージング(MRI)装置(以下、必要に応じて単にMR
Iという)において、新たに画像を撮像(スキャン)す
ることなく、既に撮像された一定条件下での複数枚の画
像群から、計算機上で新たな合成画像を生成するための
画像処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、MRIにおいて画像に含まれるパ
ラメータとしては、単位面積当たりの共鳴にあずかる水
素原子核の数に相当するPd(水素原子核(プロトン)
密度)や、スピンの動き易さないし置かれた環境を反映
するT1(縦磁化緩和時間)及びT2(横磁化緩和時間
),V(流速),TE(エコー時間),TR(繰返し時
間)等、数多く存在し、MRIで撮像した画像は上記パ
ラメータの組合せ方により臨床的に持つ意味が変わって
くる。このため、実際のルーチン検査においても各パラ
メータを様々に変えながら多くの画像を撮像せざるを得
ない。更に、MRIは一般的に他のイメージング装置(
例えばX線CT等)に比べて撮像時間が長いため、上記
のように臨床検査において複数のパラメータを組合せて
多くの撮像を繰り返すことは、検査時間の増大を招くば
かりでなく、患者にとっての負担も増すことになる。 一方、MRIにより撮像する場合、装置の物理的な制約
、例えばマグネット、電源、高周波装置、コンピュータ
等の切替時間の制約等により、各パラメータの範囲には
、実際に撮像できる限界が存在する。従って、各パラメ
ータの持つ物理的な意味から有効と思われる撮像パラメ
ータの組合せ(例えばエコー時間TEや繰返し時間TR
の組合せ)によっては、実際上、撮像できないものが出
てくる場合があり、このような場合は実際の撮像手法で
は画像化することができなかった。
【0003】このような場合、従来のMRIでは「合成
画像処理(Synthesic Imaging)」と
呼ばれる手法により、実際に撮像することなく計算機上
で人工的に新しい画像を生成することが行なわれている
。すなわち、上記合成画像処理は、実際に撮像した複数
の画像群の画素濃度値からMRI信号強度式に従って各
パラメータの空間分布画像(Pd画像,T1画像,T2
画像)を計算する(これらは計算画像と呼ばれる)と共
に、これらの計算画像に対しエコー時間TE及び繰返し
時間TRを任意に与え、MRI信号強度式に従って再度
、新しい画像を生成する方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般にMRI
画像は元々画像に含まれるノイズが多いため、単にPd
画像,T1画像,T2画像からMRI信号強度式に従っ
て生成した合成画像は一般に実際に撮像した画像に比べ
てノイズが一層増大した画像になることが多い。また、
合成画像を生成するための演算時間もかなりかかるため
、実際のルーチン検査に用いるには問題が多かった。更
に、Pd画像,T1画像,T2画像に基づき合成する画
像の計算式としてMRI信号強度式をそのまま使用して
いるため、T1強調,T2強調の重み付けを任意に変え
ることができないという問題があった。
【0005】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、上記従来の合
成画像処理手法を改善し、ノイズがより少なく臨床的に
有効な合成画像を短時間で得ることができるMRI画像
処理方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、磁気共鳴イメージング装置により一定条
件下で撮像した複数枚の画像群から、画像を構成するパ
ラメータとしての縦磁化緩和時間T1、横磁化緩和時間
T2及びプロトン密度Pdを求め、これらのT1,T2
,Pdと別のパラメータであるエコー時間TE及び繰返
し時間TRとに基づいて計算により合成画像を生成する
MRI画像処理方法において、前記各パラメータT1,
T2,Pd,TE,TRの合成画像に対する重み付けを
可変として任意に撮像条件を変更することにより合成画
像を生成するものである。
【0007】
【作用】本発明によれば、MRI画像の各パラメータの
相関関係に自由度を持たせ、任意にT1強調、T2強調
等の重み付けが可能な合成画像を作成することができる
。 すなわち、画像パラメータPd,T1,T2,TE,T
Rに基づく合成画像の演算式における重み付けパラメー
タを多数持ち、これらを所定の範囲で可変とすることに
より、実際の撮像で制約されるPd,T1,T2,TE
,TRの値に縛られない任意の合成画像が作成可能とな
る。 例えば実際の撮像では、T1とT2とは負の相関にあり
、TE,TRは正の値でなければならないが、本発明に
よれば、これらの制約に関わりなく対象組織の特徴に応
じた合成画像を人工的に作成することができる。また、
T1画像を、変換表の折線近似により信号強度比に対応
するT1を探索することによって作成すれば、合成画像
を演算する過程で最も時間がかかるT1演算の短縮化が
可能になり、全体として合成画像の作成時間を大幅に短
縮することができる。更に、異常画素の補間や背景ノイ
ズの除去等の補正処理を行うことにより、画像演算過程
におけるノイズの発生を極力抑え、合成画像のS/N比
を向上させることができる。
【0008】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明する
。まず、図1はこの実施例における画像処理の流れを示
している。本実施例において、まず、合成画像を作成す
るために予め撮像しておく画像群とその条件は以下に示
すとおりである。■繰返し時間TRが等しくエコー時間
TEが異なる2つのスピンエコー(SE)画像11,1
2の組。ここでSE画像とは、スピンエコー法により原
子核の核スピンを90°傾けるように共鳴させたときの
画像であり、スピン密度及びT2を反映している。■エ
コー時間TEが等しいSE画像11とインバージョンリ
カバリ(IR)画像21との組。ここでIR画像とは、
反転回復法により原子核の核スピンを180°反転させ
るように共鳴させたときの画像であり、T1が強調され
ている。■スピンの回転角度が異なる2つのフィールド
エコー(FE)画像31,32の組。ここで、FE画像
とはスピン密度及びT1が反映されている画像である。
【0009】この実施例においては、上記■における2
つのSE画像11,12の組について各画像の画像信号
強度ISE,ISE′から信号強度比R2を算出し、こ
れに基づいてT2画像を演算する。また、上記■におけ
るSE画像11とIR画像21の組について各画像の画
像信号強度ISE,IIRから信号強度比R1Aを算出
し、これに基づいてT1画像を演算するか、あるいは、
上記■におけるFE画像31,32の組について各画像
の画像信号強度IFE,IFE′から信号強度比R1B
を算出し、これに基づいてT1画像を演算する。ここで
各画像の信号強度を、各々のパラメータに応じてISE
(TE,TR),ISE′(TE′,TR),IIR(
TE,TR′,TI),IFE(TE,TR,θ),I
FE′(TE,TR,θ′)と表すものとする。なお、
各パラメータにおいてTE′はSE画像12のエコー時
間、TR′はIR画像21の繰返し時間、θ′はFE画
像32のスピン回転角度、TIは反転時間である。
【0010】次に、T1画像演算のための前記信号強度
比R1Aは、次の数式1により算出するものとする。但
し、R1Aが負の値になった場合(異常画素の場合)は
、後述する画素の補間を行なう。
【0011】
【数1】R1A=(ISE−IIR)/ISE
【001
2】また、同じくT1計算画像のための前記信号強度比
R1Bは、次の数式2により算出するものとする。
【0013】
【数2】 R1B=(sinθ/sinθ′)・(IFE′/IF
E)
【0014】次に、T2画像演算のための前記信号
強度比R2は、次の数式3により算出するものとする。 但し、R2が負の値になった場合(異常画素の場合)は
、後述する画素の補間を行なう。
【0015】
【数3】R2=ISE/ISE′
【0016】次いで、画素の補間方法について説明する
。基本的には、図2に示すように対象画素(異常画素)
eに隣接する8近傍画素からの線形補間により、対象と
する異常画素の値を求める。ここで、対象画素e、8近
傍画素a〜d,f〜iの画素値をそのままe,a〜d,
f〜iとすると、対象画素の画素値eは次の数式4で表
される。
【0017】
【数4】e=(a+b+c+d+f+g+h+i)/8
【0018】また、図3のように対象画素eの8近傍画
素中に異常画素(図中、●にて示す)がある場合や、図
4のように対象画素eが縁にあったり図5のように角に
あって8近傍画素の一部が欠ける場合には、それぞれ残
りの画素により以下の数式5、数式6、数式7を各々用
いて補間する。
【0019】
【数5】 e=(a+b+f+g+h+i)/6
【0020】
【数6】e=(d+f+g+h+i)/5
【0021】
【数7】e=(f+h+i)/3
【0022】次に、T1画像の計算方法について説明す
る。まず、SE画像11及びIR画像21に基づく信号
強度比R1Aを用いる場合には、次の数式8に従って計
算する。
【0023】
【数8】
【0024】また、2つのFE画像31,32に基づく
信号強度比R1Bを用いる場合には、次の数式9に従っ
て計算する。
【0025】
【数9】
【0026】但し、上記の数式8又は数式9からT1を
一義的に求めることはできないので、上記数式に基づい
てR1A,R1BとT1との変換表を作成し、この変換
表からT1を探索する。この変換表は、例えば引数に対
応させたT1をn等分し、それぞれのT1と信号強度比
との対応関係を表にしたものであり、この変換表のT1
及び信号強度比からなる座標を折線近似したグラフに基
づき信号強度比に対応するT1を求めるものである。な
お、図6は変換表に基づくR1AまたはR1BとT1と
の関係を折線近似したグラフであり、小さなプロット(
・)は変換値、大きなプロット(●)は折線近似式上の
値、また、sは変換表のサイズを示している。このよう
な手法により、図1に示すように信号強度比R1A,R
1Bに基づいてT1画像41A,41Bを計算する。
【0027】次に、2つのSE画像11,12に基づく
信号強度比R2に従ってT2画像42を計算するには、
以下の数式10を用いる。なお、この数式10において
lnは自然対数である。また、TE′>TEを条件とす
る。
【0028】
【数10】T2=(TE′−TE)/ln(R2)
【0
029】なお、これらのT1画像及びT2画像はSE画
像、IR画像及びFE画像からなる複数枚の画像群に基
づいて計算し、各々加重平均を求めることで図1に示す
ように最終的なT1画像41AX,41BX及びT2画
像42Xを算出する。
【0030】次に、Pd画像51を、SE画像11と、
2つのT1画像41AX,41BXのうちの何れか一方
と、T2画像42Xとを用いて、以下の数式11により
計算する。
【0031】
【数11】   Pd=ISE/{1−exp(−TR/T1)}・
exp(TE/T2)
【0032】そして、このPd画
像51と2つのT1画像41AX,41BXのうちの何
れか一方とT2画像42Xとを用いて、以下の数式12
,数式13,数式14により中間合成画像61としての
SE合成画像、IR合成画像、FE合成画像をそれぞれ
計算する。なお、数式12において合成画像の重み付け
パラメータであるp,q,j,m,nは、0<p,q<
1、並びに、0<j,m,n<1の関係にある。更に、
数式13,数式14において合成画像の重み付けパラメ
ータであるp,q,r,j,m,nは、0<p,q,r
<1、並びに、0<j,m,n<1の関係にある。これ
らの重み付けパラメータは上述した範囲内で任意に変更
することができ、これによって任意の撮像条件を得るこ
とができる。
【0033】
【数12】
【0034】
【数13】
【0035】
【数14】
【0036】こうして計算された中間合成画像61に対
し、次にマスク処理を行って背景ノイズを除去する。す
なわち、人体の断層画像以外の背景部分(周囲の空気の
部分であるからAir Scanともいう)は、上記合
成画像の計算過程により背景としての画素値から外れる
部分が多くなり、診断上好ましくないため、所定のしき
い値によって画像を2値化したマスクパターン81によ
り背景ノイズを除去する。なお、この背景ノイズの除去
方法は本発明の要旨ではないため、詳述を省略するが、
本出願人による特願平2−307876号に詳しく説明
されている。以上のようにして、SE画像、IR画像及
びFE画像等の複数枚の画像群から、最終的な合成画像
71を得ることができる。
【0037】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、画像パラ
メータT1,T2,Pd,TE,TRの合成画像に対す
る重み付けを可変として任意に撮像条件を変更するもの
であるため、いわゆるshortSE画像のようなT1
強調画像からlongSE画像のようなT2強調画像を
精度覧よく作成することができる。これにより、スキャ
ン時間が比較的長くかかるT2強調画像を人工的に合成
することができる。また、実際の撮像では物理的にスキ
ャンできない条件、例えばエコー時間TEが非常に短い
場合や繰返し時間TRが非常に長い場合等における画像
での組織の変化を見たい場合には、撮像条件を計算機上
で変えることで目的とする画像を人工的かつ簡単に合成
することができる。
【0038】また、一般にMRI画像は、例えばSE画
像の場合、T1が増加することによる画素濃度値の増減
と、T2が増加することによる画素濃度値の増減とが反
比例しており、従って濃度値から見ると、T1とT2の
効果が相殺されていることになる。すなわち、∂D/∂
T1と∂D/∂T2(Dは画像濃度値)とが負の相関を
もっているところを、本発明によって正の相関に変更し
た合成画像を作成することにより、T1とT2との相関
効果が画像の濃度値に正確に現れるようにすることがで
きる。
【0039】このように本発明によれば、ノイズが少な
く所望の撮像条件による臨床的に有効な合成画像を、極
めて短時間のうちに人工的に作成することができるもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における全体の処理の流れを
示す図である。
【図2】画素の補間方法の説明図である。
【図3】画素の補間方法の説明図である。
【図4】画素の補間方法の説明図である。
【図5】画素の補間方法の説明図である。
【図6】T1計算方法の説明図である。
【符号の説明】
11,12  SE画像 21  IR画像 31,32  FE画像 41A,41B,41AX,41BX  T1画像42
,42X  T2画像 51  Pd画像 61  中間合成画像 71  合成画像 81  マスクパターン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  磁気共鳴イメージング装置により一定
    条件下で撮像した複数枚の画像群から、画像を構成する
    パラメータとしての縦磁化緩和時間T1、横磁化緩和時
    間T2及びプロトン密度Pdを求め、これらのT1,T
    2,Pdと別のパラメータとしてのエコー時間TE及び
    繰返し時間TRとに基づいて計算により合成画像を生成
    するMRI画像処理方法において、前記各パラメータT
    1,T2,Pd,TE,TRの合成画像に対する重み付
    けを可変として任意に撮像条件を変更することにより合
    成画像を生成することを特徴とするMRI画像処理方法
JP3012813A 1991-01-08 1991-01-08 Mri画像処理方法 Pending JPH04241839A (ja)

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Effective date: 19980721