JPH0751248A

JPH0751248A - 椎間板スライス位置自動決定方法

Info

Publication number: JPH0751248A
Application number: JP5206147A
Authority: JP
Inventors: Noboru Azuma; 昇東; Koichi Sano; 耕一佐野
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1993-08-20
Filing date: 1993-08-20
Publication date: 1995-02-28

Abstract

(57)【要約】【構成】ユーザがマウスやトラックボールを用いて、椎
間板の１点を指定し（ステップ１０１）、次に対象画像
のエッジ画像を生成し（ステップ１０２）、椎間板の上
下のエッジを検出し（ステップ１０３〜１０６）、求め
たエッジの位置情報から上下エッジの近似直線を求め、
その中線をスライス位置とする（ステップ１０７）。次
の椎間板の位置を検出し（ステップ１０７）、目的とす
る回数だけ、１０３〜１０７の処理を繰り返す（ステッ
プ１０８）。【効果】椎間板撮影スライス位置を同一アルゴリズムで
自動決定することができ、個人差によるスライス位置の
誤差を抑制し、位置決め操作が簡易化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＭＲＩ装置における撮
影断面を自動決定する方法に係り、特に、椎間板を撮影
する際のスライス位置を自動決定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例には、Ｘ線画像であるスキャノグ
ラム画像上で、撮影を行う椎骨中心位置を自動決定する
ものがある。処理の概要は、トラックボールによる１点
指示により、撮影したＸ線画像上で、椎骨と椎間板の境
界を検出し、検出した境界点から追跡処理により境界線
を求め椎骨中心位置を自動決定する。

【０００３】境界線の検出方法は、ラジオロジー(Radio
logy)ＶＯＬ.１６８，Ｎo.１，July１９８８，pp２１９
−２２１では、隣接する椎間板のスライス方向と垂直な
一つのライン上におけるデータでの閾値処理により検索
を行っている。また森下，他２名：特願平2−270402 号
画像計測方式では、この検索数を増加させ、その中から
確信度が高いものを選択する方法を提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、撮影
装置により撮影した画像そのものを使って位置決め処理
を行っている。これはＸ線画像の組織間コントラストが
ほぼ一定の値で与えられるために可能となっているもの
で、位置決めアルゴリズムはＸ線画像のコントラストの
みに対応した専用的なものとなっている。このためコン
トラストが反転した画像等には適用できない。これを行
うには、新たなプログラムを開発するか、あるいはパラ
メータ等の修正を行う必要がある。

【０００５】ところで、ＭＲＩ装置では、撮影パラメー
タ（パルスシーケンス）を変えることにより様々なコン
トラストの画像が撮影される。例えば、Ｔ１強調画像，
Ｔ２強調画像，造影剤注入画像などであり、これらは全
く組織間コントラストが異なった画像となり、組織間コ
ントラストが逆転するケースが多い。

【０００６】位置決め操作は、任意の画像上で行える必
要があり、このため従来技術を用いてＭＲＩにおける自
動位置決めを実現することはできない。ＭＲＩ画像上で
自動位置決めを行うには、組織間コントラストの影響を
受けないアルゴリズムが必要となる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】エッジ画像生成処理は組
織間コントラストに影響されることなく、一つのアルゴ
リズムで椎間板を認識するために、処理対象となる画像
からそのエッジ画像を生成し、作成したエッジ画像上に
おいて種々の処理を行い椎間板を認識し、スライス位置
を決定する。

【０００８】エッジ画像を生成した場合、画像上に点状
のノイズが発生しやすい。従来技術では、検索線上にノ
イズが存在した場合、このノイズをエッジ部と認識する
可能性が高い。そこでノイズの影響を抑え、精度の高い
検出を実現するために、スライス位置と平行線分上のデ
ータをスライス位置と垂直に移動させることで検索する
手法を用いた。

【０００９】椎間板のエッジは湾曲しているが、数等分
すると直線で近似できる。またエッジ中央付近を直線で
近似すると、その傾きは求める椎間板のスライス方向と
ほぼ同じ傾きを持つ。さらに、隣接する椎間板のスライ
ス位置はほぼ同じ傾きをもつ。これらの特徴から、次に
スライス位置を設定する椎間板の検索においては、隣接
する椎間板のスライス方向の線分を椎間板スライス方向
と垂直に移動させてエッジを検出する手法を用いた。

【００１０】

【作用】エッジ画像に対して処理を行うことで、パルス
シーケンスの違いによるコントラスト差を吸収すること
ができ、任意の画像に対して適応できる。ＭＲＩ画像で
は通常Ｔ１強調画像では椎骨が高濃度で椎間板が低濃
度、Ｔ２強調画像では椎骨が低濃度で椎間板が高濃度の
コントラスト画像が得られる。またその他として、椎骨
及び椎間板とも高濃度でエッジのみ低濃度の画像も得ら
れる。エッジ画像を利用することで、全ての画像への適
用が可能となった。

【００１１】椎間板のスライス方向を持つ線分上の総合
データを用いることで、高々１〜２点程度のノイズが存
在する場合でもその影響を抑えることができ、精度の高
い認識が行える。

【００１２】

【実施例】まず、図３において、本発明の適用対象とな
るＭＲＩ装置のブロック図を示す。均一な静磁場を発生
させる静磁場発生系３０１，磁気共鳴現象を誘起させる
高周波磁場発生系３０２，磁場強度をＸ，Ｙ，Ｚ方向に
それぞれ独立に変化させ、共鳴信号に位置情報を付加す
る傾斜磁場発生系３０３，被検体から発生する磁気共鳴
信号を受信する信号計測系３０４，受信したデータから
像再構成を行ったり、本発明における処理など各種処理
を行う処理装置３０５，本発明の処理結果の表示や各種
情報の入出力を行うディスプレイ３０６，計測における
各種制御を行うシーケンス制御部３０７から構成され
る。

【００１３】次に本発明の内容である椎間板のスライス
位置自動決定方法の概要を図４を用いて説明する。

【００１４】まずトラックボール４０１を操作して、デ
ィスプレイ４０３上に表示されている画像上において、
カーソル４０２を椎間板エッジ上に移動させ１点を指定
する。ユーザが行う操作はこれだけで、後は椎間板１〜
椎間板４を自動的に検出し、スライス位置１〜スライス
位置４を自動決定する。

【００１５】本発明におけるアルコリズムのフローチャ
ートを図１に示し、以下説明を行う。

【００１６】ステップ１０１：ディスプレイに表示され
た位置決め画像上で、ユーザが椎間板エッジ部１点をマ
ウスやトラックボールなどを用いて指定する。

【００１７】ステップ１０２：エッジ画像を生成するス
テップ。このとき画像全体のエッジ画像を作成すると処
理時間がかかるため、ユーザが指定した座標と、脊椎の
幅や走行方向を利用して対象範囲のみのエッジ画像を作
成することで、処理時間を短縮することができる。エッ
ジ画像の生成は、例えば、既存アルゴリズムとして知ら
れる数１の微分フィルタを施した画像や、標準偏差（分
散）値画像等をエッジ画像とする。またノイズの影響を
抑えるために、エッジ画像を作成する前後に画像の平滑
化を行ってもよい。

【００１８】

【数１】

【００１９】ステップ１０３：椎間板上部のエッジを追
跡するステップ。決定した椎間板上部エッジ上の１点か
ら追跡処理を行い、エッジの座標を求める。追跡の方法
は、（１）近傍の最大濃度を持つ画素をエッジ部として
次々に求めていく方法（２）椎間板エッジの外側あるい
は内側を検出するために、方向性をもった差分値を求
め、差分値が最大になる点をエッジとして次々に求めて
いく方法、などがある。終点は濃度値や分散値、あるい
はエッジの長さなどのパラメータを用いて決定すればよ
い。

【００２０】ステップ１０４：椎間板下部のエッジ位置
を検索するステップ。詳細は後述する。

【００２１】ステップ１０５：椎間板下部のエッジを追
跡するステップ。処理内容はステップ１０３と同様であ
る。

【００２２】ステップ１０６：椎間板のエッジ情報か
ら、撮影スライス位置を特定するステップ。上部エッジ
と下部エッジのそれぞれの近似直線を求める。そして求
めた、上下部２つの近似直線の中線を撮影スライス位置
として決定する。近似直線は数２の最小２乗法により求
める。

【００２３】

【数２】近似直線：Ｙ＝ａＸ＋ｂａ＝(Σ(Ａ(ｘ)*ｘ)*Σ１−ΣＡ(ｘ)*Σｘ) ／(Σ(ｘ*ｘ)*Σ１−Σｘ*Σｘ) ｂ＝(ΣＡ(ｘ)*Σ(ｘ*ｘ)−Σ(Ａ(ｘ)*ｘ)*Σｘ) ／(Σ(ｘ*ｘ)*Σ１−Σｘ*Σｘ) …（数２）ステップ１０７：次の椎間板上部の位置を検索するステ
ップ。詳細は後述する。

【００２４】ステップ１０８：以上の操作を撮影枚数分
行うために、条件判定を行うステップで、決定するスラ
イス数だけステップ１０３からステップ１０８を繰り返
す。

【００２５】ステップ１０９：決定したスライス位置に
おいて撮影を行うステップ。決定したスライス位置か
ら、撮影に用いるパルスシーケンスのスライス選択磁場
の磁場強度を調整する。これにより目的とする断層像を
得る。

【００２６】次に椎間板のエッジ位置検索方法を図２を
用いて説明する。

【００２７】エッジ画像はノイズが多く含まれるため、
その影響を抑える必要がある。また椎間板中央付近では
エッジが強く現れにくい傾向にある。そこで椎間板の位
置の検出は、椎間板の傾きを持つ線分２０１の平均濃度
値を用いる。まず、一つ前に求まった椎間板のエッジ上
の線分２０１の平均濃度を求め、これに定数（例えば
０.１〜１.０）を掛けたものを閾値とする。次に、一つ
前に求まった椎間板のスライスライン２０２上の中点２
０３からの垂線２０４上に線分２０１の中点205を移動
させ、線分２０１上の画素の平均濃度を計算し、閾値を
超える位置を椎間板位置として検出する。上部下部のエ
ッジ位置を求める処理はほぼ同じであり、異なる点は、
検索方向と検索開始点である。上部のエッジを求める処
理は、一つ前に定まった椎間板の下部エッジの下から行
う。また下部エッジを検索する処理は、その椎間板上部
のすぐ下の点から下向きに検索するか、あるいは定数
（例えば０.５−１.５cm）下の点から上向きに検索して
もよい。

【００２８】以上、位置の検出処理において、線分の平
均値を閾値とした例を述べたが、これを矩形領域とする
ことも考えられる。また最初の椎間板の位置を求める処
理において、一つ前の椎間板の傾きは任意の定数（例え
ばゼロ）を設定し行う。

【００２９】

【発明の効果】本発明を用いることで以下の効果があ
る。（１）組織間コントラストが一定でないＭＲＩ画像上
で、椎間板撮影スライス位置を同一アルゴリズムで自動
決定することができる。（２）スライス面を自動決定することで、個人差による
スライス位置の誤差を抑制することができる。（３）椎間板エッジ１点を指定するのみで、目的とする
複数のスライス位置を自動決定するため、位置決め操作
が簡易化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】椎間板スライス位置自動決定アルゴリズムのフ
ローチャート。

【図２】線分を用いた椎間板位置検出処理の説明図。

【図３】ＭＲＩ装置のブロック図。

【図４】椎間板スライス位置自動決定方法の説明図。

【符号の説明】

１０１…椎間板指示処理、１０５…椎間板下部エッジ追
跡処理、１０９…撮影処理。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静磁場，高周波磁場，傾斜磁場を発生する
手段と、被検体から磁気共鳴信号を取り出す手段と、検
出された信号から画像再構成を含む各種演算を行う手段
と、演算の結果をディスプレイに表示する手段を有する
ＭＲＩ装置を用いて、人体椎間板を含み椎間板と平行な
撮影スライス面を決定する方法において、前記ＭＲＩ装
置で撮影した画像からエッジ画像を作成し、前記エッジ
画像を用い、少なくとも一つのスライス面を決定するこ
とを特徴とする椎間板スライス位置自動決定方法。
【請求項２】請求項１において、前記エッジ画像上で前記椎間板のエッジを追跡する処理
およびエッジ追跡経路の近似直線を求める処理を含む椎
間板スライス位置自動決定方法。
【請求項３】請求項２において、決定した前記スライス
面の傾き、またはエッジ近似直線の傾きを用いて、隣接
する椎間板の位置を決定する処理，画像上における位置
が決定した椎間板において、前記処理を行うことによ
り、椎間板のスライス面を決定する処理、および、前記
処理を繰返し行う処理を含む椎間板スライス位置自動決
定方法。
【請求項４】請求項３の隣接する椎間板の位置を決定す
る処理は、スライス面の傾きまたはエッジの傾きを持つ
線分の濃度値、または分散値、または濃度値と分散値を
用いて決定する椎間板スライス位置自動決定方法。
【請求項５】請求項１において、決定したスライス位置
で撮影を行う処理を含むことを特徴とする椎間板スライ
ス位置自動決定方法。