JPH0576295B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、核磁気共鳴（NMR）の測定から得
られたデータを用いて、人体のような検体の内部
画像を作り出す装置に関し、特にNMRの最小の
データから、計算により、合成画像を作り出す装
置に関する。

［発明の技術的背景と問題点］ 最近、核磁気共鳴現象は診断等において、対象
物の、特に人体の内部画像を作り出すのに利用さ
れている。NMR技術は、種々の比較的柔らかい
組織からできた対象物と、および、その内部を調
べるために主に利用されるが、種々の環境下でも
利用できる。NMR画像は、レントゲン写真や他
の画像方法では簡単に得ることができないような
組織の特性を描くのに利用される。

NMRの原理と画像処理技術の基礎について
は、東京とニユーヨークにある、医療関係の出版
社医学書院から、カウフマン（Kaufmann）らに
よる“医療における核磁気共鳴”（nuclear
magnetic resonance imaging in medicine）
（1981）として出版されている。従来一般に使用
されているNMR技術の重要な特徴について、以
下に述べる。

大きさが一定の第１の磁界と、第１の磁界とは
異なるベクトル軸方向の、少なくとも一つの他の
磁界とがかかつている場所に検体を置く。この第
２の磁界は時間とともに変化し、これらの各磁界
の正確な特性により、いくつかの利用出来る画像
処理技術のうちから一つを選ぶことができる。
NMRを用いて調べている間に、磁場のエネルギ
特性は、予め選ばれなければならない。例えば、
スピン−エコー画像処理と呼ばれる技術では、同
じパルスシーケンスで、連続して印加されるパル
スの間隔を表わす周期Trと、サンプリング遅延
時間τが、予め選ばれなければならない。第１と
第２の磁場を組織に加え、軸間に関して調べ、そ
の経過を検出され、信号のレベルに応じて格納さ
れる。それらの格納信号のレベルは、それらの物
理的位置と、マトリクス数によつて表わされるレ
ベルとの関連している。そのマトリクスに各要素
は、異なる明るさ、すなわち暗さのレベルを持つ
画素をマトリクスとして表示される。これらの画
素組合せにより、種々のコントラストを持つ画像
が得られる。

医者は画像のコントラストのある領域を利用し
て、検体の輪ぎり画像を観察し、解析して、診断
を下す。種々の領域のコントラストの程度は、測
定前に選ばれる選択可能なパラメータTrとτの
値と、正味の磁化Mo（これはプロトンの密度に
比例する）と緩和時間Ｔ１とＴ２からなる試料に
固有のパラメータの関数である。Trとτの、あ
る組合せは、ある種の試料に関して大変良いコン
トラストのある画像を作り出すが、他と試料に関
しては、よいコントラストのある画像を作り出す
とは限らないことに注意すべきてある。このよう
に試料によりコントラストが変わるので、種々の
Trとτの組合わせで多く測定を行なうことが必
要になつてくる。これらの別々とTrとτの値を
用いた測定結果である画像は、種々の組織を適切
に調べるのに使用される。

しかし、これは時間がかかり、患者は不愉快な
気分にな、さらに一方向に、強い磁場の影響を受
けることになる。ある種の測定では、測定中、体
を動かすことができない。この測定時間は、使用
するパルスシーケンシ技術と検査試料により、数
秒から数分になる。これらの条件により、測定に
かかる時間の長さに、従つて、測定の数にも制限
を与えられる。さらに、医者が、前もつて、ある
いは特別のときでさえ、どの画像が最も意味ある
画像であるかを認識できるとは限らない。

本発明に関する分野の装置と技術についての背
景情報と開示は、以下の文献と米国特許に見出す
ことができる。

ウエアリ（Wehrli）、F.W、マクフオール（J.
R.MacFall）、グロバー（G.H.Glover）による、
SPIEの会議にのおける講演“核磁気共鳴画像の
コントラストの、固有のパラメータとオペレータ
によつて選ばれるパラメータへの依存性”（the
dependence of nuclear magnetic resonance
image（NMR）contrast on intrinsic and
operator−selectable parmetets）医学 巻
419、４月、1983 ヤング（Yonug）、I.R.らによる、磁気共鳴医
学学会（the Society of Magnetic Reson ance
inn Medicine）における講演“NMR画像のコン
トラスト”（contrrast in NMR imaging）８月
1983 オーテンドール（Ortendahl D.）らによる、
磁気共鳴医学学会における講演、“NMR画像処
理”（calculated NMR images）８月 1983 デイビス（Davis）、P.L.らによる、磁気共鳴
医学学会における講演、“照合による肝臓障害に
対するスピンエコー画像の最適化”（optimal
spin−echo images for liver lesions by retr
ospective calculation）８月 1983 米国特許 発明者 3789832 ダマデイアン（Damdian） 4045723 アーンスト（Ernst） 4284948 ヤング（Young） 4292977 クルーズら（Krause） 4297637 クルツクスら（Crooks） 4307343 ライクス（Likes） 4318043 クルツクスら（Crooks） 4354499 ダマテイアン（Damadian） 4355282 ヤングら（Young） 4390840 ガンセンら（Ganssen） ［発明の目的］ 本発明の目的は、遅延時間と周期を選択するこ
とができ、それによつて最少の回数の測定で核磁
気共鳴画像を合成出来る装置を提供することにあ
る。

［発明の概要］ 本発明による装置は、予め決められたパルスシ
ーケンスを用いて検体のNMR測定を実行する手
段と、パルスシーケンスの特性を制御するパラメ
ータである遅延時間τと周期Trから少なくとも
１つを選択するための制御手段と、測定データを
格納するための手段からなる。その装置は、更
に、固有パラメータであるスピン−格納緩和時間
Ｔ１、スピン−スピン緩和時間Ｔ２、正味の磁化
Moのうち少なくとも１つの含み、検体の点を表
わす画素マトリクスの各要素に対する固有パラメ
ータをデータから計算し、そのパラメータを格納
するための手段と、輝度レベルを表わす画素マト
リクスの各要素の値を計算す、格納し、そのよう
な各値が、その点と、選択されたパルスシーケン
スと、選択されたパラメータTrとτと、固有パ
ラメータとから導かれ、これにより、表示可能な
画像を表わすマトリクすを形成する手段と、その
画像を表示するための手段とからなる。

上述した本発明による装置では、画像合成計算
は、一般目的のデジタルビテオ画像プロセツサに
よつて実行され、複数のフレームメモリは、
NMR信号特性を示す数式をモデルとして使用
し、その式の各項は連続的に計算され、複数のフ
レームメモリのうちの１つに格納される。

上述した本発明による装置では、検体のNMR
測定にもとずき、検体内の試料の計算された画像
を形成するために、NMRのすくない測定回数で
使用するために、パラメータのうち遅延時間τと
周期Trのどちらかか、あるいは両方の１組のパ
ラメータ値を選択するステツプと、検体試料の画
像を形成するために、データを収集する間に、予
め決められたNMRパルスシーケンスにおいて、
それらの選択されたパラメータを用いて測定する
ステツプとからなる。検体試料に固有で、スピン
−格子緩和時間Ｔ１、スピン−スピン緩和時間Ｔ
２、正味磁化すなわちプロトン密度Moのうちの
１つ以上を含むように選択されたパラメータは、
検体のマトリクスの各点に対して収集されたデー
タから計算され、その信号は、固有パラメータ
と、選択可能なパラメータの任意に選ばれた組に
もとずいて輝度を表わす方法を採用し、したがつ
て、画像が合成でき、表示できる輝度信号レベル
のマトリクスが形成される。固有パラメータの計
算後、計算のステツプは、繰返し実行され、それ
にもとずく画像は連続して合成され、表示され
る。またパラメータ値の任意の組合わせを用いる
ことで、リアルタイムで結果を観察できる。

［発明の実施例］ 先行技術において良く知られているように、
NMR画像で観察された信号の明るさ、すなわち
輝度は、調べたれる組織の特性による。これらの
特性とは組織に固有のパラメータ、正味の磁化
Mo、第１の緩和時間Ｔ１と、第２の緩和時間Ｔ
２としてのべられる。ここにおいて正味の磁化
Moとは水素の含有度、すなわちプロトン密度の
こととである。第１の緩和時間Ｔ１は、分子内の
スピンと格子間で、エネルギー交換現象が起きた
ときのスピン−格子緩和時間として定義される。
第２の緩和時間Ｔ２は、同様な理由で、スピン−
スピン緩和時間として定義される。静的でない物
質では、ベクタ流速特性（vector velocity
chract eristic）もあるが、この特性は、ここで
はほとんど無視される。これらの検体に固有なパ
ラメータは、緩和時間と同様に、プロトン密度に
関しても組織毎に異なる。例えば、脂肪組織は、
肺や空気それ自身よりも水素密度が高い。しかし
ながら、これらの固有のパラメータは、選択可能
なパラメータTrとτの相対的な大きさにより、
検出信号の強度に大きな、あるいは小さな影響え
を与える。反転回復法、スピンエコー法、あうい
は部分飽和法のような種々のNMRパルスシーケ
ンスが、試料解析に使用出来る。信号の強度と、
これらの固定した固有のパラメータとの間の関係
として、良く知られた別々の緩和時間の値を持つ
二つの試料において、パラメータTrとτの一つ
か、あるいは両方を、強度信号の差を最大にする
ように、すなわち、最適なコントラストを与える
ように、前もつて選ぶことができるものとして、
むしろ良く理解されている。

第１図は、時間t0で始まる、縦方向の正規化さ
れた磁化の＋１から−１への反転をともなう反転
回復パルスシーケンスにおける典型的な磁化特性
の図である。この素早い動きの直ぐ後、試料の磁
化は元の値の方に戻り始め、干渉がなければ、そ
の試料と他の因子により、数ミリ秒か数秒の時間
間隔で、元の値に戻る。図示された例では、遅延
時間τの後に測定が行われ、磁化の一次的反転を
生じ、それから磁化は再び元の状態に戻り始め
る。

周期Trが終わるとき、シーケンスは初期化さ
れ、時間t1で新しいサイクルが始まる。オペレー
タはTrとτの値を選ぶことができ、これにより
コントラスト輝度は影響をうける。

スピンエコー画像では、輝度Ｓは、以下のよう
に、固有な、選択可能なパワメータの指数関数に
比例する。

Ｓ∝Mo［１−2exp｛−（Tr−τ）／T1｝＋exp
｛（−Tr）／T1｝］×exp｛（−2τ）／T2｝ ここにおいて、Moは熱衡傷時の正味磁化であ
る。

以下の議論において、スピンエコー画像は、Ｔ
１とＴ２の両方を含むので、例として用いられ
る。しかしながら、その技術は、 Ｓ∝Mo［１−exp｛（−Tr）／T1｝］×exp｛（
−2τ）／T2｝ ここでTr≫τ のように改良されたスピンエコー法、 Ｓ∝Mo［１−2exp｛（−τ）−T1｝＋exp｛（−Tr）
／T1｝］ のように改良され反転回復法（IR）、あるいは、 Ｓ∝Mo［１−exp｛（−Tr）／T1｝］ のように改良された部分飽和法（PS）のような、
他のNMR画動信号システムにも有効である。

スピンエコー法とIR法では、Trとτの両方が
オペレータによつて制御可能であり、PS法では、
Trだけが制御可能である。

本発明は、遅延時間と周期の種々の組合わせに
対してなされた測定から、観察されりべき試料内
の組織に固有なパラメータMo，Ｔ１，Ｔ２を計
算出来るデータが得られ、このようして、他の画
像を合成するのに十分なデータが得られるという
事実認識に、部分的にはもとずいている。

その方法を実行するとき、最初に、遅延時間
Tmと周期Tnの、いくつかの別々の組合わせで、
測定は行われる。それから、測定により得られた
データから、画像の全ての点における、Ｔ１とＴ
２が決定される。、言い換えれば、試料の基本的
な緩和時間は、入力信号の特性の関数としては変
化しない。このようにして、スピンエコー画像の
例を用いて、選択値Trとτの種々の組合わせと
もに、Mo，Ｔ１，Ｔ２の値をたとえ、それらの
値が実際にパルスシーケンスに使用されなくて
も、Trとτの他の組合わせにおけるNMR画像を
数学的に合成するために、上述した第１の式に使
うとが可能である。このようにして、限られた数
の測定で、任意のパルスシーケンスにおける選択
可能な任意のパラメータに対する画動が作られ
る。上述された輝度についての関係式、それらの
関係式のうち適当な一つ、あるいは、NMR画像
の他のモードにおける関係特性を満足するハード
ウエアを構成し、望ましい値を挿入することだけ
が必要である。他方、コンピユータには、そのよ
うなデータを受付けるようなプログラムを準備
し、実行する。上述された、Ｓに対する特別な関
係式は、発明の動作において、希でもなく、限定
的でもない。むしろ、使われるNMRパルスシー
ケンスに適切な、既に知られている関係式を用い
ることが必要なだけである。

もしオペレーサが実際の試験で使用するTrと
τの値を選べば、結果としての合成画像は、元の
画像と一致するか、非常に似たもとのなる。

上述したことを実現するための装置が、第２図
のブロツクダイアグラムに示されている。ここ
で、NMR測定回路１０は、普通の制御回路１２
の制御下にあり、システムの種々の動作は良く知
られている方法で制御される。測定回路１０と制
御回路１２は、上述した先行技術中のものと同じ
か、カウフマン（Kaufmann）らによるテキスト
と同じである。本発明の重要な目的は、制御回路
により、遅延時間と周期を選択出来ることであ
る。

いくつか測定結果、多分３ないし４回の測定結
果がメモリ１４に格納される。このデータは、
Mo，Ｔ１，Ｔ２を計算するためのプログラムを
内蔵したミニコンピユータである計算回路１６に
よつて、検体試料に固有のパラメータを計算する
ように処理される。そのような計算結果の例は、
ウエアリ（Wehrli）らによる、“NMR画像の表
示を決定するパラメータ”（parameters
determining the appearance of NMR
images）近代神経放射線学：先端画像技術
（Modern Neuroradi ology：Advanced
Imaging Techniques）Eds.T.H.Newton and
D.G.Potts ５（San Anselmo：Clavadel Press）
1983pp.81−118に示されている。最初に、遅延時
間と周期について、合理的な、ある広がりをもつ
て測定されたならば、固有パラメータは、フレー
ムメモリ１８に、計算され、格納される。ここ
で、第２図の装置に使用されるフレームメモリ１
８は、市販の画像プロセツサであるグツド／デア
ンサ（Gould／De Anza）のIP8400の一部であ
る。

他のパラメータを用いときと同様に、始めに使
われた選択可能なパラメータを用いて、画像を合
成するためには、固有のパラメータの値は、デジ
タル合成回路２０に供給される。ここで、テジタ
ル合成街路２０は、選択制御器２２に接続されて
いて、選択制御器２２により、使用するパルスシ
ーケンスと、τと、Trを選択できる。合成回路
２０は、格納された、固有パラメータと選択可能
なパラメータにもとずいて画素フレームを構成
し、それらをＤ／Ａ変換器２４に供給する。この
Ｄ／Ａ変換器２４は、それらを適切なレベルで、
普通の表示用モニタ２６に供給する。

第３図に示すように、画像プロセツサには、各
パラメータMo，Ｔ１，Ｔ２をフレームメモリに
完全に表示すうるための、３つの独立しちあフレ
ームメモリがある。そして、オペレータが選択可
能な１つ以上のパラメータを相互作用的に調整す
ることができる。固有パラメータは検体の位置の
関数であり、フレームメモリ内に同しように示さ
れる。画像技術で都合が良いように、試料の各ボ
クセル（voxel）の値は、ｘ軸とｙ軸の値に対応
して、使用よる処理システムに適当な形で、アド
レスが付けられる。フレームメモリからの値は、
デシタル合成回路２０に供給される。選択制御器
２２はマイクルプロセツサ３０に接続されてい
る。そのマイクロプロセツサ３０は、グシド／デ
アンザIP8400が前述されたフレームメモリを有
する、前述されたグツド／デアンザIP8400のよ
うな装置の主要部分である。これにより、システ
ムのこれらの部分の能力は強化される。

デジタル合成回路は、より詳細に第４図に示さ
れ、それは、調査表（lookup table：LUT）３
２，３３，３４，３５を含む。先行技術で明らか
なように、ある決められた数のアドレス入力とア
ドレス出力を有するデジタルメモリ装置である。
LUTの中の、各アドレスの内容を適切にロード
することにより、その装置は特殊な変換関数を与
え、各LUTはフアンクシヨンジエネレータとし
て動作する。このようにして、アドレスｍの内容
は、関数ｆ(m)の形でロードされる。すなわち、ｍ
がLUTに入力されると、ｆ(m)が読み出される。
第４図に示すように、Ｔ１はLUT３２と３３に
入力され、Ｔ１の関数がこれらのLUTから読み
出される。

例えば、反転回復法における信号強度に対する
式の中間の項を考えてみれば、これは、−τとＴ
１の比の指数関数である。オペレータが、新しい
τの値を入力するために、選択制御器２２を使用
すると、マイクロプロセツサ３０は、Ｔ１の許さ
れる全ての値を簡単に調べ、新たに選択されたτ
と、各Ｔ１の値に対する指数関数を発生する。こ
れが完了すると、新しい変換関数が、発明を明確
にするために除かれた、標準的な回路を用いて、
LUT３２にロードされる。同様な関数が、使用
されるパルスシーケンス法により、他のLUTに
おいても実現される。

LUT３２と３３の出力は、論理演算装置
（ALU）３７に供給され、そのALU３７は、
LUT３４と３５の出力も接続されているデータ
バスに、接続されている。そのバスは、ALU４
２，４３，４４の入力に接続されていて、ALU
３７からの出力が、LUT３４あるいは３５の出
力が、あるいは定数因子発生器４６の出力が、
ALU４２，４３，４４の内の１つによつて、対
として選ばれる。このようにして、どのような関
数もALUに利用でき、それにより、加算、減算、
簡単な転送、反転、ゼロ出力、あるいは交互関数
を実行する。再び、これらのALUの関数は、使
用されるパルスシーケンスに適する式に一致する
ように選ばれる。

ALU４２と４３の出力は、掛算器４８に接続
され、その出力はALU４４の出力とともに、掛
算器４９の入力に接続されている。掛算器４９の
出力はＤ／Ａ変換器２４に接続され、従つて、モ
ニタに接続される。よく知られているように、掛
算器は二つのデジタル入力を受取、それらの積を
発生する。

プロセツサは、ビデオフレームタイムのリアル
タイムで、動作するように設計されている。これ
は、単一の合成画像を発生するのに必要な全ての
計算が1/30秒のビデオフレーム時間で行われるこ
とを意味している。これは、最初に、左側上部コ
ーナーの画素データを、ｘ軸とｙ軸の関数とし
て、すなわちＴ１（１、１）、Ｔ２（１、１）、
Mo（１、１）として、３つのフレームメモリＴ
１，Ｔ２，Moから、並列に読み出すことによ
り、実現される。これらの値はLUT３２−３５
に入力され、約1μ秒後に、画素（１、１）の合
成信号がＤ／Ａ変換器２４に供給される。この間
に、画素（２、１）、（３、１）等の値は、典型的
には100n秒の間隔で、３つのフレームメモリか
ら読み出され、つぎつぎとLUT３２−３５に供
給される。第一のラインが完全に読み出された
後、次のラインからの画素が読み出され、このシ
ーケンスはメモリの全部が終了するまで続く。

パルス同期レジスタ、クロツク発生器、アドレ
ス発生器、電源等は、この種の装置の動作に、明
らかに必要であるけれども、本発明の主要部分で
はなく、通常のものなので、除かれている。

パルスシーケンスのうちの１つで、この動作が
実行される方法を、５つの項があるスピン−エコ
ー画像の式を参照して、理解することができる。
これらの項のうち２つは、指数部にＴ１を含む指
数関数である。このように、Ｔ１が画素毎に
LUT３２と３５に供給され、その出力は、各々
式の第３項と第４項となる。第５項は、Ｔ２の関
数であつて、LUT３４で発生される。第３項と
第４項とは、ALU３７内で代数的に結合され、
バス４０に出力される。カツコ内の数字は、
ALU４２の出力であり、第１項と第５項ととも
に、この結果の積は掛算器４８と４９によつて実
行される。他のパルスシーケンスは、種々の
LUTの内容を、あるいはALUと掛算器の機能を
制御することにより、簡単に行われる。

使用される全ての構成物は10MHz以上の周波数
で、すなわち30Hzのビデオ画像において、512×
512の画素に相当する周波数で、動作可能である
ということが強調されるべきである。このよう
に、オペレータが選択可能なパラメータを変更す
るときは何時でも、プロセツサは直ちに新しい指
数変換関数を計算し、直ちに、関連するLUTに
ロードする。これは、新しい値と全体の新しいコ
ントラスト表示が、モニタシステムの各連続した
フレームで発生され、オペレータは、最も興味の
ある領域が最適なコントラストに成るまで、τと
Trの値を変えることが出来るということを意味
している。オペレータは、意味があるとは思われ
ない領域が、改善されたコントラストにより、は
つきりと見ることが出来るように、これらのτと
Trの値をランダムに入力することができ、これ
により、複合測定なしで、患者の存在による強制
と、試験と診断能力の改善のために大きくて複雑
な装置なしで、試験できる。

第５図は、特定のMoとＴ２を持つ試料におい
て、τの関数として検出信号が変化するグラフで
あり、τは検出信号に非直線的に影響を与えてい
ることを示している。このように、τを変えるこ
とで、特別の目的のために望ましい特性を持つ他
の画像を合成することができる。

同様な関係が第６図に示されている。ここで、
信号レベルS1、S2、S3は、τ：Ｔ２の選択値に
関係する。

ここで開示されたシステムはまた、LUTに応
用される変換関数は、別々に処理された値への影
響を与えるために重みずけされる強化技術のため
に応用されることができる。

第７図と第８図は、画像合成の他の実施例を示
している。第２図の実施例では、回路は、1/30秒
のビデオフレーム間隔で画像の全ての画素に対す
るNMR信号特性を示す数式をモデルとできるよ
うに、構成されたが、第２図から第４図の実施例
で必要な構成物のネツトワークは、NMR画像合
成の特別の目的のために注文生産されなければな
らない。第７図と第８図は、ある種のパルスシー
ケンスの特性式における信号Ｓを発生させるため
の他の方法を示している。すなわち、スピン−エ
コー法に対して、解かれるべき最も包括的な式
は、 Ｓ＝Mo［１／2exp（−（Tr−τ）／T1） ＋exp（−Tr／T1）］exp（−2τ／T2） 前述したように、第２図の実施例では、 512×512の画像画像における30Hzのビデオフレ
ームに相当する約10MHzの典型的な画素速度で機
能するけれども、デジタル合成回路２０の必要と
される構成物は、注文生産でなければならない。
第７図と第８図は、一般用のデジタルビデオ画像
プロセツサを上の式に適用するように、利用する
ことを目的とする実施例である。市販のデジタル
ビデオプロセツシング装置では、１つのビデオフ
レームに完全な式を現わすことはできないが、そ
のような多くの素子は、式の各項を発生すること
はできる。すなわち、Ｔ１の画像はexp（−Tr／
T1）の画像に変換され、第１のフレームメモリ
に格納され、同じＴ１画像が、2exp（（−（Tr−
τ）／T1）に変換され、第２のフレーメタイム
の間に、第１の結果から引算された第２の結果と
して、第３のフレームメモリに格納される。この
ようにして、スピン−エコー法の信号Ｓ（輝度）
の特性式の各項は、フレームタイムの間に発生さ
れ、全体の信号Ｓが構築されるまで、全体に加算
され、あるいは掛算される。

第７図は、第２図の実施例で利用された装置
が、同じ番号で残つているブロツク図である。第
７図のフレームメモリ６０には、第２図と同じ、
固有パラメータＴ１，Ｔ２，Mo用のフレームメ
モリ部１８が有り、さらに付加的なフレームメモ
リ６２も含んでいる。その付加的なフレームメモ
リ６２は、その使用法が後で説明され、その数は
特定の画像処理法に依存している。デジタルビデ
オプロセツサ７０は、情報を受取、フレームメモ
リ６０の各メモリと通信する機能を有し、特別の
特性式のコンピユータ処理の目的のために使用さ
れる。デジタルビデオプロセツサ７０は、マイク
ロプロセツサ８０によつて制御され、デジタルビ
デオプロセツサ７０、マイクロプロセツサ８０と
フレームメモリ６０の間の内部関係は第８図に詳
細に示されている。このマイクロプロセツサ８０
は第３図のマイクロプロセツサ３０の代わりであ
る。

第８図は、マイクロプロセツサ８０との相互作
用と、モニタ２６への出力と同様に、フレームメ
モリ６０とデジタルビデオプロセツサ７０の構造
について詳細に示している。スピン−エコー画像
処理技術に関する式の回答を図示するために、全
体で６つのフレームメモリがあり、その内、計算
回路１６から出力された、例えば、固有パラメー
タＴ１，Ｔ２，Moを含むフレームは番号１，
２，３で示される。これ以後フレーム１−６の各
出力は、Ｆ１−Ｆ６として参照され、デジタルビ
デオプロセツサ７０に供給される。そのデジタル
ビデオプロセツサ７０は、プロセツサ選択器７
２、掛算器７４、論理演算装置（ALU）７６、
調査表（LUT）７７と、メモリライト／イネー
ブル７８からなる。これらの各装置７２，７４，
７７，７８は、以下に詳細に述べるように、マイ
クロプロセツサ８０によつて、制御される。

図面を簡単にするために、スピン−エコー画像
法では、前述した特性式は、以下の項に分けられ
る： １項＝Mo ２項＝１ ３項＝−2exp（−（Tr−τ）／T1） ４項＝exp（−Tr／T1） ５項＝exp（−2τ／T2） フレーム毎に特性式を発生することに関し、デ
ジタルビデオプロセツサによつて実現される操作
手順を述べる前に、マイクロプロセツサ８０は、
６つのフレームからの６つの入力のうちのどの１
つが、特定項を計算するのに利用されるかを選択
するように、プロセツサ選択器７２を制御する。
掛算を利用する動作ならば、マイクロプロセツサ
は、選択器７２によつて選択された後、掛算器に
供給される２つの入力にもとずいて、動作を実行
するように、掛算器７４を導く。掛算動作が実行
されているとき、ALUは掛算器からの信号を簡
単に通す。もし指数因子が発生されたら、これは
LUT７７によつて実行される。一方、計算され
る項が指数因子を使用しないときは、再び、マイ
クロプロセツサは、LUT７７がメモリライト／
イネーブルに出力を通させるだけであり、そのメ
モリライト／イネーブルは、順番に、フレームメ
モリＦ１−Ｆ６の内特性のどれかにつながるライ
ン上に計算値を出力する。これにより、特性スピ
ン−エコー画像を発生させるための、動作手順に
ついての以下の記述と関連したとき、もつとはつ
きりする。この手順は、フレーム時間間隔にもと
ずいて、以下に議論される。

第１のフレーム時間間隔Ａの間に、第３項が、
発生され、計算され、フレームメモリＦ４に供給
される。フレームメモリＦ１−Ｆ３は、項Ｔ１，
Ｔ２，Moを含み、第１のフレーム時間間隔の間
に、LUT７７は、指数関数と係数(2)を含む全体
の項を発生するが、しかしながら、ALU７６と
掛算器７４は、LUT７７に達するように、単に
信号を通すだけであり、したがつて、指数関数は
発生され、メモリライト／イネーブル７８に出力
され、そのメモリライト／イネーブル７８はフレ
ームメモリＦ４の入力に、計算値を通すというこ
とに、再び注意する必要がある。

第２のフレーム時間間隔Ｂの間に、第２項と第
４項は計算され、加算され、フレームメモリＦ５
に格納される。この全体の項はLUT７７で発生
され、Ｔ１画像からの信号はALU７６と掛算器
７４を変化なしで通過する。

第３のフレーム時間間隔Ｃの間に、フレームメ
モリＦ４とＦ５の内容は加算され、フレームメモ
リＦ４に格納される。これは、項２、３、４が加
算されることに等しい。なぜなら、これらの項は
フレーム時間間隔ＡとＢのときに、LUTによつ
て、前もつて発生され、ALU７６により、デジ
タルビデオプロセツサのこの特定の経路で必要と
される唯一つの機能は実現され、そのALU７６
は選ばれたフレームメモリＦ４とＦ５を加算し、
メモリライト／イネーブル７８を介して出力し、
その出力はフレームメモリＦ４に格納される。

第４のフレーム時間間隔Ｄの間に、第５項が計
算され、フレームメモリＦ５に格納される。この
ことは、フレームメモリＦ５に前もつて格納され
ていた情報は式の各項を順番に計算するのに、も
はや必要としないので、可能である。フレーム時
間間隔Ｅでは、フレームメモリＦ４とＦ５の内容
が掛算され、フレームメモリＦ５に格納される。
情報がこの特定の経路を通るときに、デジタルビ
デオプロセツサによつて利用される唯一つの装置
は、掛算器７４である。換言すれば、加算あるい
は指数関数計算は必要ではなく、ALU７６と
LUT７７は、単に、掛算器７４からの情報出力
を通すだけである。

第６のフレーム時間間隔Ｆの間に、第１項はフ
レームメモリＦ５の内容を掛算され、新しい値は
フレームメモリＦ６に格納される。フレームメモ
リＦ１に格納されている第１項は、Moに等しい
ので、これは、フレームメモリＦ１とＦ５の内容
を掛算することに等しい。このステツプにより、
スピン−エコー法の合成画像が作られる。

最後に、第７のフレーム時間間隔Ｇの間に、フ
レームメモリＦ６は読み出され、表示選択器６４
に供給され、式の計算結果を表示するために、
Ｄ／Ａ変換器２４を介してモニタ２６に供給され
る。

表示選択器６４は、全てのフレームメモリＦ１
−Ｆ６の出力に接続されているように、示されて
いるが、実際には、フレームメモリＦ６の表示だ
けが、普通の計算において、利用される。一般に
は、それは、各フレーム時間間隔毎に、ビデオ信
号に変換され、オペレータは連続した表示を見る
ことになる。しかしながら、望まれたパルスシー
ケンスが何であれ、新しい合成画像を形成するの
に必要な全ての計算処理を完了した後にだけ、そ
の内容は変更される。診断のためには、表示選択
器６４により、暫定の計算結果を調べ、格納され
た値がどのフレームメモリのどの位置にあるかを
調べるために、フレームメモリＦ１−Ｆ６のうち
からどれか１つを選択することができる。

フレーム時間間隔のシーケンスは、計算に関し
て、７つの間隔Ａ−Ｇにより述べられたが、実際
には、時間間隔のいくつかは、特に調査表７７の
変更を必要とするときは拡張され、２以上の間隔
となる。すなわち、フレーム時間間隔は各動作に
対しては充分であるが、実際それは約2.5ｍ秒で
あり、その間にLUTに関するある機能は実現さ
れ、それにより、さらに時間間隔を必要とする可
能性を生ずる。このようにして、LUT７７が、
式を発生させるための動作手順で利用される回数
により、フレーム時間間隔は、輝度Ｓを発生させ
るのに必要とされるフレーム間隔の10倍以上にま
で広がる。

第７図と第８図の実施例は、基本的に、デジタ
ル回路に必要とされる複雑さの程度と合成画像が
形成される速度とを考えて使用される。第２図の
実施例の注文生産の回路ではなく、第７図と第８
図に示すような回路を利用すると、画像を発生さ
せるのに、注文生産の回路では、1/30秒ですむの
に対し、1/3秒かかる。第７図と第８図に示され
た実施例では10倍遅いが、1/3秒は許容範囲であ
り、第２から４図に示される、注文生産のデジタ
ル合成回路２０と比べて、第７図と第８図のデジ
タルビデオプロセツサとして既製品を選択でき
る。第７図と第８図の動作に関して、上に示され
たデジタルビデオプロセツサによつて実行される
動作手順のフレーム時間間隔は、式の種々の項の
処理の順番に関して、制限を与えない。すなわ
ち、式の他の項が最初に発生され、フレームメモ
リＦ４とＦ５に格納されるような、他の動作手順
は、使用されるマイクロプロセツサの種類によ
り、同じくよく機能する。

他の関数と同様に、反転回復法（IR）や、部
分飽和法（PS）のような、他のNMRパルスシー
ケンスのための特性輝度の式の発生を含めて、シ
ステムの他の変形例は、例示された第７図と第８
図の性質から簡単に出来る。

［発明の効果］ 本発明によれば以下のような効果を得ることが
できる。

(1) 最少の回数の測定により、検体試料に固有の
パラメータを得ることができ、それにより画像
を合成できる。

(2) 前もつて合成された画像を利用して、他の選
択可能なパラメータによる画像を合成できる。

(3) 最適なコントラストを持つ画像が形成される
まで、選択可能なパラメータのうち１つか、両
方を繰返し変更できる。

(4) パラメータが選択されると、リアルタイムで
画像が作られ、従つて、実際にいくつかの測定
をするだけで、フイードバツクして、繰返し画
像処理できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は項を定義するために、あるパルスシー
ケンス測定サイクルの磁化特性を表わすグラフで
あり、第２図は本発明の包括的方法を実行するた
めの装置のブロツクダイアグラムであり、第３図
は第２図のシステムの一部を詳細に示すブロツク
ダイアグラムであり、第４図は第３図のシステム
の一部を詳細に示すブロツクダイアグラムであ
り、第５図と第６図は固有パラメータの変化を示
すグラフであり、選択可能なパラメータの選択の
関数値を図示しており、第７図は本発明の包括的
方法を実行するための装置のブロツクダイアグラ
ムであり、第８図は第７図のシステムの一部を詳
細に示すブロツクダイアグラムである。 １０……NMR測定回路、１２……制御回路、
１６……計算回路、１８……フレームメモリ、２
０……デジタル合成回路、２２……選択制御器、
２４……Ｄ／Ａ変換器、２６……モニタ、３２〜
３５……調査表（LUT）、４２〜４４……論理演
算装置（ALU）、４８〜４９……掛算器、６０…
…フレームメモリ、６４……表示選択器、７０…
…デジタルビデオプロセツサ、７２……プロセツ
サ選択器、７８……メモリライト／イネーブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め決められたパルスシーケンスを用いて、
   検体を該磁気共鳴装置で測定するための測定手段
   と、パルスシーケンスの特性を制御する、パルス
   遅延時間と周期のうち少なくとも一つを含むパラ
   メータの第１の組を選択的に決定するための制御
   手段と、前記測定手段からのデータを格納するた
   めの第１の格納手段と、前記データから、検体中
   の各点を示す画素マトリクスの各画素に対する複
   数の固有パラメータを計算するための手段であつ
   て、前記パラメータは、スピン−格子緩和時間Ｔ
   １、スピン−スピン緩和時間Ｔ２、および正味磁
   化Moのうち少なくとも一つのを含む第１の計算
   処理手段と、前記パラメータを格納するための手
   段を含む第２の格納手段と、輝度レベルを表わす
   前記マトリクスの各画素に対する値を計算する手
   段であつて、前記各値は、その点、選択されたパ
   ルスシーケンス、および選択されたパラメータ
   Trとτに対する固有パラメータ値から導かれ、
   前記選択されたパラメータは、前記パラメータの
   第１の組とは異なり、したがつて、表示可能な画
   素を表わすマトリクスを構成する計算処理手段
   と、前記第２の格納手段は、前記表示可能な画像
   を表わす前記画素マトリクスに対する前記計算さ
   れた値を格納する手段も含む前記第２の格納手段
   と、前記画像を表示するための手段とからなるこ
   とを特徴とする該磁気共鳴画像を自動合成する装
   置。 ２ 前記第２の格納手段は第１と第２の複数のフ
   レームメモリ部からなり、前記第１の複数のフレ
   ームメモリ部は前記固有パラメータを格納するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３ 前記計算処理手段は、少なくとも第１の中間
   値を計算し、前記少なくとも第１の中間値のおの
   おのを前記第２の複数のフレームモメモリ部の一
   つに出力する手段と、少なくとも１つの第２の中
   間値を計算し、前記少なくとも１つの第２の中間
   値のおのおのを前記第２の複数のフレームメモリ
   部に出力する手段とからなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４ 前記少なくとも第１の中間値を計算するため
   の手段は、前記第１の複数のフレームメモリ部の
   少なくとも１つの出力を受取、前記第２の中間値
   の１つを計算する手段は、前記第２の複数のフレ
   ームメモリ部の出力の少なくとも１つの出力を受
   取るための入力を持つことを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の装置。 ５ 前記計算処理手段は、掛算器、加算手段、調
   査表、選択手段と、および前記掛算器、前記加算
   手段、前記調査表、前記選択器の各々を制御する
   ためのマイクロプロセツサとを含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６ 前記表示手段は前記第２の複数フレームメモ
   リ部の１つの出力を選択し、前記選択されたフレ
   ームメモリ部の内容を画面上に出力するための表
   示選択器を含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の装置。