JPH06277199A

JPH06277199A - 磁気共鳴画像化診断装置評価用ファントム

Info

Publication number: JPH06277199A
Application number: JP5067714A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Kobayashi; 智和小林; Toshio Morihiro; 敏夫森弘; Takashi Sakurai; 孝桜井
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】コントラストの低い状態を画像上に容易にかつ
任意の比率で出現させることができ、かつ、その状態で
の空間分解能の定量的評価が可能であるＭＲＩ装置評価
用ファントムを提供する。【構成】板状の部材１２を容器１１内に配置し、この容
器１１をＭＲＩ信号発生物質１３で充填する。板状の部
材１２の表面には、溝２０₁〜２０₄を複数の群に分けて
設ける。各群内で溝の幅と間隔は同一とする。各群で溝
の幅は異なるようにする。この板状の部材１２がＭＲＩ
装置の断面内にあるようにして、このファントムを装着
して撮影し画像上でどの群まで溝２０₁〜２０₄を判別で
きるかにより、空間分解能を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像のコントラストの
低い状態での磁気共鳴画像化診断装置（ＭＲＩ装置）の
空間分解能の定量的な評価に使用される磁気共鳴画像化
診断装置評価用ファントムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置において、被検体の内部の形
態が画像上においてどこまで細かく描出されているかの
指標となる空間分解能（空間解像度とも表現される）
は、重要な性能チェック項目となる。このため、空間分
解能の測定と評価とを目的とする各種のファントムが考
案され実用化されている。

【０００３】これらのファントムは、いずれも、プラス
チックなどによって作成され予め寸法の分かっている複
数の板状あるいは棒状の部材を使用し、この部材をＭＲ
Ｉ信号発生物質中に等間隔に配置するという共通の構造
を持っている。そして、板状あるいは棒状のものを垂直
に横切る方向に撮影し、前記板状あるいは棒状の部材が
得られた画像上で判別されるかどうかを判定することに
よって、空間分解能が評価されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のファン
トムでは、ＭＲＩ装置によって得られる画像において、
ＭＲＩ信号発生物質はあくまで白く、板状あるいは棒状
の部材はあくまで黒く描出される。すなわち従来のファ
ントムでは、画像のコントラストが高い状態での空間分
解能しか評価することができない。

【０００５】ところが、ＭＲＩ装置を用いて生体の画像
診断を行なう場合、上述のようなコントラストが高い状
態での空間分解能はあまり重要視されない。ＭＲＩ信号
発生物質とプラスチックとの間に見られるような高いコ
ントラストは、実際の人体撮影においては生じ難く、し
たがって高いコントラストで評価された空間分解能は臨
床上現実的ではないからである。画像化診断では、例え
ば体内にできた腫瘍を周囲の健全組織と区別し、その腫
瘍の形状と大きさを画像上でどこまで正確に知ることが
できるかということが重要であり、このため、コントラ
ストの低い状態での空間分解能を知ることが重要とな
る。

【０００６】結局、従来のファントムは、画像のコント
ラストが高い状態での空間分解能の評価を目的とするも
のであり、ＭＲＩ診断の分野で真に求められているコン
トラストが低い状態での空間分解能を評価できるもので
はなかった。

【０００７】本発明の目的は、コントラストの低い状態
を画像上に容易にかつ任意の比率で出現させることがで
き、かつ、その状態での空間分解能の定量的評価が可能
であるＭＲＩ装置評価用ファントムを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気共鳴画像化
診断装置評価用ファントムは、磁気共鳴画像化診断装置
の空間分解能の評価に使用されるファントムであって、
密封可能な容器と、前記容器内に配置され、溝あるいは
突起である変形部が複数の群をなして表面に形成されて
いる板状の部材と、前記容器内に充填されたＭＲＩ信号
発生物質とを有し、前記各群には複数本の変形部が含ま
れ、前記群の内部において当該群に含まれる変形部は該
変形部の幅と等間隔で配置され、前記群ごとに変形部の
幅が異なる。

【０００９】本発明において等間隔とは、局所的に見た
時に変形部と変形部以外の部分が同じ周期で出現するこ
とを意味する。例えば、直線状の変形部の場合であれば
間隔と幅の長さが等しいことが挙げられ、例えば扇形の
変形部であれば中心角を基準として間隔と幅が等しいこ
とが挙げられる。

【００１０】

【作用】ＭＲＩ装置で得られる画像は断面内でその厚み
方向に平均化された情報を表わしており、ＭＲＩ装置で
撮影を行なう際に断面の内部に板状の部材を配置すれ
ば、この板状の部材が存在する領域はその部材の厚みに
応じて灰色で描出され、周囲のＭＲＩ信号発生物質のみ
が存在する領域は白色で描出される。そして本発明のフ
ァントムを撮影した場合には、板状の部材表面に設けら
れた溝あるいは突起は、その深さ（高さ）に応じた低コ
ントラストの濃淡として画像に描出される。群ごとに溝
あるいは突起の幅が異なるので、どの幅のものまで独立
して判別可能かを調べることにより、低コントラスト状
態での空間分解能を容易に評価することができる。

【００１１】以上の説明から明らかなように、変形部と
して溝を用いた場合と突起を用いた場合とでは、画像の
濃淡の変化が前者は明るい方向に後者は暗い方向に現れ
る点だけが異なるので、以下の説明では、変形部として
溝を板状の部材の表面に形成した場合を取り上げる。

【００１２】板状の部材のみの画像は完全に黒色である
から、断面の厚みをＬ、板状の部材の厚みをＴ、板状の
部材表面の溝の深さをＸとすると、板状の部材の表面に
溝が形成されていることによるコントラスト比（溝の部
分の画像の明るさと溝以外の部分での画像の明るさとの
比）Ｃ(%)は、

【００１３】

【数１】のように表わされる。ＭＲＩ装置では、断面の厚さＬを
自由に変えることができるので、コントラスト比Ｃを自
由に変えることが可能である。しかし、このようにコン
トラスト比Ｃを変える場合、測定条件の設定を変えて何
度も測定を行なう必要がある。

【００１４】そこで、溝の幅が同じであってかつ溝の深
さを変えた群を予め何種類か設ければよい。そのように
することにより、コントラストの選定の幅が広がる分、
撮影の回数を減らすことができ、かつ多くの結果を１枚
の画像で評価できて便利である。また式(1)から明らか
なように、コントラスト比Ｃは板状の部材の厚みＬを変
化させることでも調整できるので、板状の部材の厚さが
階段状あるいは楔状に変化するようにしても、同様に複
数のコントラスト比での測定を行なうことができる。

【００１５】さらに、本発明では、使用目的に合わせて
変形部の形状を定めることができる。ここでいう使用目
的に合わせるとは、人体各部の撮影をシミュレートでき
る模型状のファントムを作ることである。分かりやすい
例として関節を取り上げて説明する。

【００１６】関節に合わせたファントムを作成する場
合、溝の形状と大きさとを人体内の目的とする関節の横
断面と同じにし、関節を構成する骨、軟骨、関節液など
に相当する部分から得られる信号強度比（＝コントラス
ト比）が、目的とする関節と等しくなるように溝の深さ
を変化させる。このように板状の部材の表面に任意の深
さの溝を任意の形状で刻むことは、例えばＮＣ（数値制
御）工作機械を用いればきわめて容易であり、ファント
ムの構造を使用目的に合わせて変更することも容易であ
る。

【００１７】実際に使用目的に合わせたファントムを作
る場合、溝の形状を変化させるだけでは目的を達成する
ことが難しい場合がある。このような場合には、突起を
併用し、板状の部材の厚さを上述したように変化させた
りして、コントラストのポジ部分、ネガ部分の組み合わ
せを微妙に変えればよい。

【００１８】本発明によれば、最終的には、上述したよ
うな人体各部の撮影をシミュレートできる模型状のファ
ントムを得ることができる。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の第１の実施例のファントム
の構成を示す模式図である。

【００２０】アクリル樹脂などからなる密封可能な容器
１１の内部に板状の部材１２が配置され、さらに容器１
１にはＭＲＩ信号発生物質１３が隙間なく充填されてい
る。ＭＲＩ信号発生物質１３としては、例えば、ポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ）の含水ゲルなどが使用でき
る。また、板状の部材１３の材料としては、例えばアク
リル樹脂などを使用することができる。

【００２１】板状の部材１２の表面には、直線状の溝２
０₁〜２０₄が３本ずつ４群に分かれて相互に平行に形成
されている。各群ごとに、溝２０₁〜２０₄の幅と溝相互
の間隔は等しくなっている。すなわち図示一番左の群で
は、３本の溝２０₁の幅が他の群の溝２０₂〜２０₄のい
ずれの幅に比べて狭く、かつ、その幅と等しい間隔で３
本の溝２０₁が形成されている。図示左から２番目の群
では、溝２０₂の幅は、溝２０₁より広く、左から３番目
の群の溝２０₃よりは狭くなっている。同様にして、図
示一番右の群の溝２０₄の幅が一番広く、かつこの群に
おいても各溝２０₄の間隔はこの溝２０₄の幅と等しくな
っている。そして、これら全ての溝２０₁〜２０₄の深さ
は同一である。

【００２２】次に、このファントムを用いた空間分解能
の測定について説明する。図２に示すように、ＭＲＩ装
置の断面１５の内部にあるように、板状の部材１２を配
置する。板状の部材１２の厚みをＴ、溝の深さをＸとす
れば、上述の式(1)にしたがって、コントラスト比Ｃが
定まる。この状態でＭＲＩの画像を取得し、画像上にお
いてどの群の溝がはっきりと認識できるかを判別するこ
とにより、上記コントラスト比Ｃにおける空間分解能が
求められることになる。

【００２３】このファントムを用いて実際に空間分解能
の評価を行なった例について説明する。

【００２４】Ｓ社製のＭＲＩ装置（静磁場強度１.０
Ｔ）を用い、図１に示すファントムを下記の条件で撮影
した。その結果を表１に示す。板状の部材１２の材質は
アクリル樹脂とし、板状の部材１２の厚みＴは１.０ｍ
ｍ、溝の深さＸは０.２ｍｍとし、各群の溝２０₁〜２０
₄の幅は表１に示す通りとした。ＭＲＩ信号発生物質と
しては、ＰＶＡゲルを使用した。（撮影条件）使用コイル：直径１０ｃｍ表面コイル，パ
ルスシーケンス：スピンエコー（ＳＥ）法，タイミング
パラメータ：繰り返し時間ＴＲ＝５００ｍｓ，エコー時
間ＴＥ＝２０ｍｓ，断面の厚さＬ＝９ｍｍ，ＦＯＶ＝２
００ｍｍ，収集マトリックスの数：５１２×５１２，加
算回数：１回

【００２５】

【表１】上記の測定条件から式(1)に基づいてコントラスト比Ｃ
を求めると２.５％となる。したがって、表１に結果か
ら、コントラスト比Ｃが２.５％のときに空間分解能は
０.７５ｍｍ以上１.０ｍｍ未満と評価された。

【００２６】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。第１の実施例では溝の深さは１種類のみであった
が、この実施例では、溝の深さも５段階に変えてある。
図３は第２の実施例のファントムにおける板状の部材３
２を示す平面図である。

【００２７】このファントムは、それぞれ３本の平行な
溝からなる群を縦５行横４列に配置した構成である。第
１の実施例と同様に、各群において、その群に属する溝
の幅と溝相互の間隔は同一になっている。そして、各行
３１₁〜３１₅ごとに、溝３０ ₁〜３０₄の幅は、図示左の
群から図示右の群に向かって、順次大きくなっている。
各行３１₁〜３１₅ごとにその行に属する溝の深さは同一
であり、さらに、図示一番上の行３１₁から一番下の行
３１₅に向かうにつれ、各行の溝の深さは大きくなって
いる。

【００２８】このように行が異なれば溝の深さＸが変わ
るようにすることにより、板状の部材３２の厚さＴや断
面の厚みＬは変化しないから、行ごとにコントラスト比
Ｃが異なることになる。これにより、異なるコントラス
ト比Ｃでの空間分解能を同時に測定できることになる。

【００２９】次に、このファントムを用いて実際に空間
分解能を判別した例について説明する。上記の板状の部
材３２を第１の実施例と同様に容器内に配置し、ＰＶＡ
ゲルを隙間なく充填した。板状の部材３２の材質はアク
リル樹脂とし、その厚さは０.１ｍｍとした。第１の実
施例と同じＭＲＩ装置を使用し、第１の実施例と同じ条
件でこのファントムを撮影した。このとき、板状の部材
３２に設けられた溝の幅と深さは表２に示すとおりであ
る。これにより、表２に示すように、コントラスト比Ｃ
が２.５〜７.５％の範囲での空間分解能を一回の撮影で
評価することができた。

【００３０】

【表２】次に、本発明の第３の実施例について説明する。上述の
各実施例では、相互に平行な直線状の溝を板状の部材に
形成していたが、この実施例では、同心の扇形からなる
溝を板状の部材上に形成した。図４は、この実施例のフ
ァントムにおける板状の部材４２の構成を示す平面図で
ある。

【００３１】中心Ｏを共有する１２個の扇形の溝４０が
４群４１₁〜４１₄に分かれて配置されている。各扇形の
溝４０の中心角は４°であり、各群４１₁〜４１₄ごと
に、当該群に属する溝４０相互の間隔は、前記中心Ｏに
対する中心角として４°である。そして、各群４１₁〜
４１₄ごとにその群に属する溝４０の深さは同一であ
り、かつ群が異なれば溝４０の深さも異なるようになっ
ている。結局、溝４０の深さは４段階となっている。

【００３２】このファントムでは、溝４０が同心の扇形
であるので、中心Ｏからの距離Ｒによって、溝４０の幅
および間隔（距離Ｒが同じところでの幅と間隔は同一で
ある）が変化することになる。幅をＷとすれば、Ｗ≒Ｒ
×ｓｉｎ４°で表わされる。したがって、このファン
トムを用いて画像を取得し、距離Ｒがどの値の範囲にお
いてまで溝４０が識別できるかを調べることにより、空
間分解能を直接求めることができる。この場合、幅を一
定にした場合に比べ、分解能評価の精度が向上する。さ
らに、各群４１₁〜４１₄で溝４０の深さを変えてあるの
で、異なるコントラスト比Ｃでの空間分解能を同時に測
定することが可能となる。

【００３３】次に、このファントムを用いて実際に空間
分解能を判別した例について説明する。上記の板状の部
材４２を第１の実施例と同様に容器内に配置し、ＰＶＡ
ゲルを隙間なく充填した。板状の部材４２の材質はアク
リル樹脂とし、その厚さは１.０ｍｍとした。第１の実
施例と同じＭＲＩ装置、同じ条件でこのファントムを撮
影した。このとき、板状の部材４２に設けられた溝の深
さＸは表３に示すとおりである。これにより、表３に示
すように、コントラスト比Ｃが２.５〜６.３％の範囲で
の空間分解能を一回の撮影で評価することができた。

【００３４】

【表３】また、本発明のファントムを使用した空間分解能の評価
は定量的なものなので、同一あるいは異なるファントム
を異なるＭＲＩ装置に適用することにより、ＭＲＩ装置
の機種別の評価を正確に行なうことが可能となる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、溝あるい
は突起である変形部が複数の群をなして表面に形成され
ている板状の部材を密封可能な容器内に配置し、この容
器内をＭＲＩ信号発生物質で充填することにより、コ
ントラストが低い画像に対するＭＲＩ装置の空間分解能
を定量的に評価することが可能となり、ＭＲＩの臨床
への応用における最適撮影条件の選定が可能となり、か
つＭＲＩ装置の機種別の性能比較と評価が可能となる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のファントムの構成を示
す模式図である。

【図２】第１の実施例のファントムにおける板状の部材
と断面との関係を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施例での板状の部材の構成を
示す模式図である。

【図４】本発明の第３の実施例での板状の部材の構成を
示す模式図である。

【符号の説明】

１１容器１２,３２,４２板状の部材１３ＭＲＩ信号発生物質１５断面２０₁〜２０₄,３０₁〜３０₄,４０溝３１₁〜３１₅ 行４１₁〜４１₄ 群Ｌ断面の厚みＯ中心Ｒ距離Ｔ板状の部材の厚みＷ幅Ｘ溝の深さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気共鳴画像化診断装置の空間分解能の
評価に使用されるファントムであって、密封可能な容器と、前記容器内に配置され、溝あるいは突起である変形部が
複数の群をなして表面に形成されている板状の部材と、前記容器内に充填されたＭＲＩ信号発生物質とを有し、前記各群には複数本の変形部が含まれ、前記群の内部に
おいて当該群に含まれる変形部は該変形部の幅と等間隔
で配置され、前記群ごとに変形部の幅が異なることを特
徴とする磁気共鳴画像化診断装置評価用ファントム。
【請求項２】前記群が異なることによって、前記変形
部が溝であるときは該溝の深さが、前記変形部が突起で
あるときは該突起の高さが異なる、請求項１に記載の磁
気共鳴画像化診断装置評価用ファントム。
【請求項３】前記板状の部材の厚さが、階段状あるい
は楔状に変化する請求項１または２に記載の磁気共鳴画
像化診断装置評価用ファントム。
【請求項４】前記変形部の形状が使用目的に合わせて
定められる請求項１ないし３いずれか１項に記載の磁気
共鳴画像化診断装置評価用ファントム。