JPH0723931A - 磁気共鳴イメージング装置における投影像作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気共鳴イメージング装置における投影像作
成方法において、投影に用いる原画像を被検体体軸に対
して撮像断面を傾斜させたオブリーク撮像により取得し
た場合にも、被検体体軸を基準とした回転角度で投影す
ることを可能とする。 【構成】 信号処理系にて三次元画像データを用いた投
影処理により二次元画像を作成する際に、投影に用いる
原画像を被検体体軸に対して撮像断面を傾斜させたオブ
リーク撮像（Ｅo）により取得した場合は、その撮像時
の傾斜角度（θ）分の補正を行って回転置換をし、この
三次元画像データを上記信号処理系内の記憶手段に記憶
し、その後投影回転軸Ａの周りの回転角度で画像データ
を読み出し、各投影方向から見た二次元画像として投影
処理をして投影像を作成するものである。これにより、
被検体体軸を基準とした回転角度で投影することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核磁気共鳴（以下「Ｎ
ＭＲ」と略記する）現象を利用して被検体(人体）の所
望部位の断層像を得る磁気共鳴イメージング装置におい
て画像再構成後の三次元画像データを用いた投影処理に
より二次元画像を作成する投影像作成方法に関し、特に
投影に用いる原画像を被検体体軸に対して撮像断面を傾
斜させたオブリーク撮像により取得した場合にも、被検
体体軸を基準とした回転角度で投影することができる磁
気共鳴イメージング装置における投影像作成方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴イメージング装置は、ＮＭＲ現
象を利用して被検体中の所望の検査部位における原子核
スピンの密度分布、緩和時間分布等を計測して、その計
測データから被検体の任意断面を画像表示するものであ
る。そして、従来の磁気共鳴イメージング装置は、図１
に示すように、被検体１に静磁場を与える静磁場発生手
段（２）と、該被検体１に傾斜磁場を与える傾斜磁場発
生手段（３）と、上記被検体１の生体組織を構成する原
子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波パルスをあ
る所定のパルスシーケンスで繰り返し印加するシーケン
サ４と、このシーケンサ４からの高周波パルスにより被
検体の生体組織の原子核に核磁気共鳴を起こさせるため
に高周波信号を照射する送信系５と、上記の核磁気共鳴
により放出されるエコー信号を検出する受信系６と、こ
の受信系６で検出したエコー信号を用いて画像再構成演
算を行い二次元画像を作成する信号処理系７とを備え、
核磁気共鳴により放出されるエコー信号の計測を繰り返
し行って断層像を得るようになっていた。

【０００３】このような磁気共鳴イメージング装置にお
いて、例えば被検体の血流像を描出するには、上記シー
ケンサ４により被検体１内の血流を描出するパルスシー
ケンスを実行すると共に、このシーケンスを繰り返し行
って検査部位を一定間隔でスライスした多数枚の二次元
画像を収集し、これらをスライス面に垂直な方向に積み
重ねることにより、図６に示すように、三次元の血管デ
ータＤbを得る。この三次元の血管データＤbは、検査部
位に存在する血管Ｂ₁，Ｂ₂をそれぞれのスライス面内で
部分的に含む多数枚の二次元画像の集合である。このた
め、１本の血管がいくつかのスライスに分かれて映像化
されており、このままでは血管Ｂ₁，Ｂ₂の走行や形状を
把握するのは困難であった。

【０００４】そこで、上記の三次元の血管データＤbか
ら以下に述べる手法を用いて、Ｘ線血管造影像やＤＳＡ
と同様の投影血管像を作成することが行われている。図
６は血管Ｂ₁，Ｂ₂の一部分をそれぞれ部分的に含む連続
した多数枚の二次元画像をそのスライス面に直交する方
向に積み重ねた三次元の血管データＤbから二次元の投
影像を得る方法を示している。この場合の投影方向は、
どのような方向からでもよい。一般的には、冠状断又は
矢状断或いは軸横断の方向に投影するが、血管Ｂ₁，Ｂ₂
の前後関係等の奥行き知覚を得るため、図６に示すよう
に、任意の軸Ａ（例えば体軸）を中心として例えば０°
〜90°の範囲で５°〜10°おきに回転させて複数枚の投
影像Ｉ₁〜Ｉnを作成していた。そして、これらの投影像
Ｉ₁〜Ｉnを連続的に動画像として表示すると、血管
Ｂ₁，Ｂ₂の構造を認識するのが容易となる。

【０００５】ここで、上記の投影像Ｉ₁〜Ｉnを作成する
際、ある視点から三次元の血管データＤbを投影するの
に「光線軌跡法」という方法を用いる。すなわち、視点
から投影面までに一つの光軸を設けたとき、その光軸上
にある血管の候補は、背景となるノイズよりも信号値が
大きいと予測される。従って、上記の光軸上にある信号
値の最大のものは、血管である可能性が非常に高い。そ
こで、この最大値のみで１枚の投影像を作成すれば、血
管像が得られることとなる。この方法は、「最大値投影
法」と呼ばれ、最も多用されている手法である。このよ
うな投影手法を用いて、複数の投影角の画像を作成する
ことにより、被検体の血管系の構造を観察していた。

【０００６】次に、上記の投影に用いる原画像を、被検
体体軸に対して撮像断面を傾斜させたオブリーク撮像に
より取得する場合について説明する。磁気共鳴イメージ
ング装置は、任意断層面の断層像を得ることができる点
がＸ線ＣＴ装置と比べ有利な点であると言われている。
すなわち、磁気共鳴イメージング装置においては、図７
（ａ）に示すように、図１に示すＸ，Ｙ，Ｚ方向の各傾
斜磁場コイル９の発生するＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向の直交
座標軸があり、これに対してスライス方向Ｓ，位相エン
コード方向Ｐ，周波数エンコード方向ｆという３方向の
傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加するこ
とで撮像断面を決定している。この３方向の傾斜磁場
は、論理的な直交座標軸と考えることができ、Ｓ，Ｐ，
ｆ３方向の傾斜磁場パルスを上記Ｘ，Ｙ，Ｚ３軸のいず
れかに１対１に対応させて印加することにより、体軸
（例えばＺ軸方向）に直交もしくは平行の断面（トラン
スバース、サジタル、コロナル）の断層像を得ることが
できる。

【０００７】このような状態で、上記Ｓ，Ｐ，ｆの３方
向の傾斜磁場を前記Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向のいずれか２
軸以上ずつの傾斜磁場と合成することにより、オブリー
ク撮像と呼ばれる傾斜断面の撮像が達成される。一例と
して図７（ａ）に示すような、１軸回りのオブリーク撮
像を考える。同図においては、Ｘ軸は周波数エンコード
方向ｆに一致しており、Ｘ軸回りにθだけ回転した方向
にスライス方向Ｓ，位相エンコード方向Ｐを設定してい
る。そして、図７（ａ）に破線で囲んで示すような傾斜
断面についてオブリーク撮像するには、図７（ｂ）に示
すように、論理軸方向のベクトルで表現した傾斜磁場パ
ルスが となるようにＹ，Ｚ方向の傾斜磁場を印加すればよい。
また、スライス方向Ｓについては、Ｙ軸及びＺ軸方向に Ｇs(ｙ）＝|Ｇs｜cosθ …（３） Ｇs(ｚ）＝|Ｇs｜sinθ …（４） を印加し、同様に位相エンコード方向Ｐについては、Ｙ
軸及びＺ軸同時に Ｇp(ｙ）＝|Ｇp｜sinθ …（５） Ｇp(ｚ）＝−|Ｇp｜cosθ …（６） を印加すればよい。

【０００８】上記のようにして得られたオブリーク画像
は、図７（ａ）に示すように、Ｘ軸（左右軸）回りにθ
だけ回転した断面の画像となる。ここでは、１軸回りの
オブリーク撮像について示したが、さらに例えば位相エ
ンコード方向のＰ軸回りに適宜の角度の回転を与える
と、ダブルオブリーク画像として任意の傾斜断面の画像
を得ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の磁気共鳴イメージング装置における投影像作成方法
においては、断層像の撮像後の投影処理における投影回
転軸を常に撮像スライス面に直交する方向としていたの
で、次のような問題点が生じていた。すなわち、上記の
投影に用いる原画像を、図８（ａ）において被検体１の
体軸に対して撮像断面を直交させた非オブリーク撮像領
域Ｅについて撮像して得た場合は、図８(ｂ）に示す投
影回転軸Ａは被検体体軸と一致しており特に問題はな
い。しかしながら、図８（ａ）において被検体１の体軸
に対して撮像断面を角度θで傾斜させたオブリーク撮像
領域Ｅoについて撮像して原画像を得た場合は、図８
（ｃ）に示す投影回転軸Ａが被検体体軸と一致せず、図
６に示すと同様に投影回転軸Ａの回りに適宜の角度ずつ
回転させて複数枚の投影像を作成すると、各方向の投影
像ごとに血管走行又は患部の他組織に対する位置関係が
変化して見え、上記血管走行又は患部に関する位置の認
識が困難であった。従って、被検体の診断部位の血管系
の走行や患部の三次元的拡がりを容易に認識できず、画
像診断の能率が低下することがあった。

【００１０】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、投影に用いる原画像を被検体体軸に対して撮像断
面を傾斜させたオブリーク撮像により取得した場合に
も、被検体体軸を基準とした回転角度で投影することが
できる磁気共鳴イメージング装置における投影像作成方
法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による磁気共鳴イメージング装置における投
影像作成方法は、被検体に静磁場を与える静磁場発生手
段と、該被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段
と、上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に核
磁気共鳴を起こさせる高周波パルスをある所定のパルス
シーケンスで繰り返し印加するシーケンサと、このシー
ケンサからの高周波パルスにより被検体の生体組織の原
子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射
する送信系と、上記の核磁気共鳴により放出されるエコ
ー信号を検出する受信系と、この受信系で検出したエコ
ー信号を用いて画像再構成演算を行い二次元画像を作成
する信号処理系とを備えて成る磁気共鳴イメージング装
置において、上記信号処理系にて三次元画像データを用
いた投影処理により二次元画像を作成する際に、投影に
用いる原画像を被検体体軸に対して撮像断面を傾斜させ
たオブリーク撮像により取得した場合は、その撮像時の
傾斜角度分の補正を行って回転置換をし、この三次元画
像データを上記信号処理系内の記憶手段に記憶し、その
後投影回転軸の周りの回転角度で画像データを読み出
し、各投影方向から見た二次元画像として投影処理をし
て投影像を作成するものである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。図１は本発明による投影像作成方法が
適用される磁気共鳴イメージング装置の全体構成を示す
ブロック図である。この磁気共鳴イメージング装置は、
核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用して被検体の断層像を
得るもので、図１に示すように、静磁場発生磁石２と、
傾斜磁場発生系３と、シーケンサ４と、送信系５と、受
信系６と、信号処理系７と、中央処理装置（ＣＰＵ）８
とを備えて成る。

【００１３】上記静磁場発生磁石２は、被検体１の周り
にその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁
場を発生させるもので、上記被検体１の周りのある広が
りをもった空間に永久磁石方式又は常電導方式あるいは
超電導方式の磁場発生手段が配置されている。傾斜磁場
発生系３は、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向に巻かれた傾斜磁場
コイル９と、それぞれのコイルを駆動する傾斜磁場電源
１０とから成り、後述のシーケンサ４からの命令に従っ
てそれぞれのコイルの傾斜磁場電源１０を駆動すること
により、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向の傾斜磁場Ｇx，Ｇy，Ｇ
zを被検体１に印加するようになっている。この傾斜磁
場の加え方により、被検体１に対するスライス面を設定
することができる。

【００１４】シーケンサ４は、上記被検体１の生体組織
を構成する原子の原子核に磁気共鳴を起こさせる高周波
パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加す
る制御手段となるもので、ＣＰＵ８の制御で動作し、被
検体１の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を送信
系５及び傾斜磁場発生系３並びに受信系６に送るように
なっている。さらに、上記被検体１内の血流を描出する
パルスシーケンスを実行しうるようになっている。

【００１５】送信系５は、上記シーケンサ４から送出さ
れる高周波パルスにより被検体１の生体組織を構成する
原子の原子核に磁気共鳴を起こさせるために高周波信号
を照射するもので、高周波発振器１１と変調器１２と高
周波増幅器１３と送信側の高周波コイル１４ａとから成
り、上記高周波発振器１１から出力された高周波パルス
をシーケンサ４の命令に従って変調器１２で振幅変調
し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器１
３で増幅した後に被検体１に近接して配置された高周波
コイル１４ａに供給することにより、電磁波が上記被検
体１に照射されるようになっている。

【００１６】受信系６は、被検体１の生体組織の原子核
の磁気共鳴により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信号）
を検出するもので、受信側の高周波コイル１４ｂと増幅
器１５と直交位相検波器１６とＡ／Ｄ変換器１７とから
成り、上記送信側の高周波コイル１４ａから照射された
電磁波による被検体１の応答の電磁波（ＮＭＲ信号）は
被検体１に近接して配置された高周波コイル１４ｂで検
出され、増幅器１５及び直交位相検波器１６を介してＡ
／Ｄ変換器１７に入力してディジタル量に変換され、さ
らにシーケンサ４からの命令によるタイミングで直交位
相検波器１６によりサンプリングされた二系列の収集デ
ータとされ、その信号が信号処理系７に送られるように
なっている。

【００１７】この信号処理系７は、ＣＰＵ８と、磁気デ
ィスク１８及び磁気テープ１９等の記録装置と、ＣＲＴ
等のディスプレイ２０とから成り、上記ＣＰＵ８でフー
リエ変換、補正係数計算、画像再構成等の処理を行い、
任意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演
算を行って得られた分布を画像化してディスプレイ２０
に断層像として表示するようになっている。さらに、上
記画像再構成後の三次元画像データを用いて投影処理を
行い二次元の投影像を作成するようになっている。

【００１８】ここで、本発明の投影像作成方法は、上記
の構成の磁気共鳴イメージング装置において、図１に示
す信号処理系７にて三次元画像データを用いた投影処理
により二次元画像を作成する際に、投影に用いる原画像
を被検体体軸に対して撮像断面を傾斜させたオブリーク
撮像により取得した場合は、その撮像時の傾斜角度分の
補正を行って回転置換をし、この三次元画像データを上
記信号処理系７内の記憶手段（１８，１９）に記憶し、
その後投影回転軸の周りの回転角度で画像データ読み出
し、各投影方向から見た二次元画像として投影処理をし
て投影像を作成するものである。

【００１９】すなわち、まず、図２（ａ）に示すよう
に、被検体１の体軸に対して撮像断面をある角度θで傾
斜させたオブリーク撮像領域Ｅoについて撮像し、投影
に用いる原画像を取得する。このとき、上記のようにし
て得られたオブリーク画像は、従来の図７（ａ）で示し
たように、例えばＸ軸（左右軸）回りにθだけ回転した
断面の画像であり、１軸回りのオブリーク撮像による画
像となる。この状態での原画像は、図２（ａ）において
符号Ｅoを付して示し実線で囲んで示すように、スライ
ス軸が被検体１の体軸に対して角度θで傾斜しており、
これをそのまま回転投影して二次元画像を作成すると、
従来の図８（ｃ）に示すように投影回転軸Ａが被検体体
軸と一致しないこととなる。

【００２０】そこで、図２（ａ）に示す撮像時の傾斜角
度θ分の補正を行って回転置換をし、図２（ｃ）に示す
ように投影回転軸Ａを被検体１の体軸に一致した状態と
する。そのためのデータの回転置換は、図３に示すよう
に行う。図３は、図２（ａ）に示すようにオブリーク撮
像領域Ｅoについて撮像した画像データについて回転置
換をした様子を模式的に示すもので、説明を容易とする
ため、図７に示すＸ，Ｙ，Ｚの直交座標系においてＹ，
Ｚ平面の二次元のメモリ空間での回転置換の様子を示す
ものである。図３において、二次元のメモリ空間の格子
上の白丸点または黒丸点はボクセルデータの位置であ
り、そのアドレスを（ｙ，ｚ）で示している。これに対
し、実際の計測で得られ別のメモリ空間に配置されてい
る二次元データを×印で示す。図中のθは撮像断面の傾
斜角度（オブリーク角度）を示している。

【００２１】回転置換によりメモリ上にデータを作成す
る場合、図３に示すように、×印で示す実際の計測デー
タは、白丸点で示すボクセルデータ位置とは必ずしも重
ならない。このとき、線形もしくは更に高次の補間関数
を用いて作成すべき黒丸点で示すボクセルデータを、周
囲の計測データ（×印）の値から求めることができる。
ここで、白丸点として残っている点は、周囲に計測デー
タ（×印）が揃っていない点であるが、その計測データ
が存在しない位置は“０”とすることにより、白丸点で
示すボクセルデータを求めることができる。なお、上記
の補間関数としては従来公知のいくつかの関数が存在し
ており、どの関数を用いてもオブリーク角度の補正は行
える。

【００２２】このようなデータの回転置換を三次元デー
タについて行った様子を示すと、図４のようになる。図
４に示す格子状の立方体はＸ，Ｙ，Ｚの直交座標系にお
ける三次元のメモリ空間を示しており、図４はこの三次
元のメモリ空間での三次元データの回転置換の様子を模
式的に示している。図４においても、図３に示すと同様
に、三次元のメモリ空間の格子上の白丸点または黒丸点
はボクセルデータの位置であり、そのアドレスを（ｘ，
ｙ，ｚ）で示している。これに対し、実際の計測で得ら
れた三次元データを仮想的に配置した点を×印で示す。
図中のθは撮像断面の傾斜角度（オブリーク角度）を示
している。このとき、図３においては計測データ（×
印）の中央位置で、一つの計測データと求める黒丸点で
示す一つのボクセルデータとを一致させたが、このよう
に一致点を決める必要はなく、図４においては（ｘ，
ｙ，ｚ）＝（０，０，１）のところで計測データと求め
る黒丸点で示すボクセルデータとを一致させてもよい。
これにより、図２（ａ）に示す撮像時の傾斜角度θ分の
補正を行って回転置換をし、図２（ｃ）に示すように投
影回転軸Ａを被検体１の体軸に一致した状態とすること
ができる。

【００２３】次に、このように撮像時の傾斜角度θ分の
補正を行って回転置換をした三次元画像データを、図１
に示す信号処理系７内のメモリに、図５に示すように三
次元のメモリ空間上のデータとして記憶する。その後、
収集した例えば人体頭部の血管系について各血管像の前
後関係等の奥行き知覚を得るため、図６に示す従来例と
同様に、図５において投影回転軸Ａ（被検体体軸と一致
している）を中心として例えば０°〜90°の範囲で５°
〜10°おきに回転させて三次元画像データを読み出し、
各投影方向から見た二次元画像として投影処理を行い、
磁気ディスク１８に投影像を記録する。この結果、オブ
リーク撮像により取得した三次元画像データの場合であ
っても、被検体体軸に沿った複数枚の投影像Ｉ₁〜Ｉnを
作成することができる。そして、これらの投影像Ｉ₁〜
Ｉnを連続的に動画像として表示することにより、各血
管の構造を認識するのが容易となる。

【００２４】また、以上に述べた投影処理では最大値投
影法により投影像を作成するのを基本としているが、本
発明はこれに限らず、例えば血管像を低信号として描出
する手法を用いた場合には、最小値投影法を用いて投影
像を作成するようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
磁気共鳴イメージング装置において、信号処理系にて三
次元画像データを用いた投影処理により二次元画像を作
成する際に、投影に用いる原画像を被検体体軸に対して
撮像断面を傾斜させたオブリーク撮像により取得した場
合にも、被検体体軸を基準とした回転角度で投影するこ
とができる。従って、従来のように各方向の投影像ごと
に血管走行又は患部の他組織に対する位置関係が変化し
て見えることがなく、上記血管走行又は患部に関する位
置の認識が容易となる。このことから、被検体の診断部
位の血管系の走行や患部の三次元的拡がりを容易に認識
でき、画像診断の能率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明及び従来例による投影像作成方法の実施
に使用される磁気共鳴イメージング装置の全体構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明の投影像作成方法における非オブリーク
画像とオブリーク画像の投影処理及び表示例を示す説明
図である。

【図３】オブリーク撮像により取得した原画像を回転置
換し二次元のメモリ空間上に構築する状態を示す説明図
である。

【図４】同じくオブリーク画像により取得した原画像を
回転置換し三次元のメモリ空間上に構築する状態を示す
説明図である。

【図５】本発明の投影像作成方法におけるオブリーク撮
像による例えば血管像を投影表示する状態を示す説明図
である。

【図６】従来の投影像作成方法におけるオブリーク撮像
による例えば血管像を投影表示する状態を示す説明図で
ある。

【図７】投影処理に用いる原画像をオブリーク撮像によ
り取得する状態を示す説明図である。

【図８】従来の投影像作成方法における非オブリーク画
像とオブリーク画像の投影処理及び表示例を示す説明図
である。

【符号の説明】

１…被検体 ２…静磁場発生磁石 ３…傾斜磁場発生系 ４…シーケンサ ５…送信系 ６…受信系 ７…信号処理系 ８…ＣＰＵ Ｅo…オブリーク撮像領域 Ａ…投影回転軸 Ｉo…オブリーク画像

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に静磁場を与える静磁場発生手段
   と、該被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、
   上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気
   共鳴を起こさせる高周波パルスをある所定のパルスシー
   ケンスで繰り返し印加するシーケンサと、このシーケン
   サからの高周波パルスにより被検体の生体組織の原子核
   に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射する
   送信系と、上記の核磁気共鳴により放出されるエコー信
   号を検出する受信系と、この受信系で検出したエコー信
   号を用いて画像再構成演算を行い二次元画像を作成する
   信号処理系とを備えて成る磁気共鳴イメージング装置に
   おいて、上記信号処理系にて三次元画像データを用いた
   投影処理により二次元画像を作成する際に、投影に用い
   る原画像を被検体体軸に対して撮像断面を傾斜させたオ
   ブリーク撮像により取得した場合は、その撮像時の傾斜
   角度分の補正を行って回転置換をし、この三次元画像デ
   ータを上記信号処理系内の記憶手段に記憶し、その後投
   影回転軸の周りの回転角度で画像データを読み出し、各
   投影方向から見た二次元画像として投影処理をして投影
   像を作成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装
   置における投影像作成方法。