JPS62176443A - Ｎｍｒ画像の位置・濃度歪補正装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、静磁場不均一により生ずるフーリエ法ＮＭＲ
（核磁気共鳴）画像の位置・ａ庶子を補正する方法に関
゛する。

（従来の技術） フーリエ法（スピンワープ法（第８図）も適用範囲に含
む）で撮像されるＮＭＲ画像には、静磁場不均一（関数
Ｄ　（ｘ　、　ｙ　）で表わす）のため、読み出し方向
ｙに位置・濃度歪が生じる。読み出し勾配磁場をＧＶと
すると、元来座標（Ｘ、Ｖｏ）にあった点はＶ　＝Ｖ　
ｏ　−＋−Ｄ　（ｘ　、　Ｖ　ｏ　）／Ｇｙの関係に従
って座標（Ｘ　、　ｙ　）の点に移り、更にその点での
濃度も元の値の （１−”７Ｄ（Ｘ、ｙ′）１．縁、／Ｇｙ））ン 倍になる。

（発明が解決しようとする問題点） このような位置・濃度歪を補正する為、従来は第９図に
示すように予め測定しておいた静磁場不均−Ｄ　（ｘ　
、　ｙ　）を用いて補正を行っていたが、任意断面の画
像を補正するためには静磁場強度を３次元のＦＯＶ全体
にわたって測定し、その不均一情報を記憶しておき、あ
る断面を搬像した場合にはその断面が示す位置での不均
一情報を３次元の情報から切り出してくるという手続が
必要であった。このため撮像前にＦＯＶ全体の静磁場強
度を測定する手間と、その情報を記憶しておくための大
階の記憶領域が必要になり、又、画像の補正に当っては
３次元静１場強度情報から画像位置に対応する平面での
情報を取り出すための複雑で時間のかかる計算が必要で
あるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は補正のために予め３次元の静磁場強度分布を測定す
ることなく、同一位置を読み出し勾配を変えて撮像した
複数枚の画像をもとに位置・８１度千金補正することの
できるフーリエ法ＮＭＲ画像の位置・濃度歪を補正する
方法を提供することにある。

（問題点を解決づるための手段） このような問題点を解決する第１の発明は、ＮＭＲ撮像
装置において、スピンワーブ法によるエコー信号をフー
リエ逆変換して画像を求める場合、読み出し勾配磁場を
互いに異ならせて同一断面を８６した複数枚の画像から
同一点の位置ずれの大きさを求め、各画素位置における
静磁場強度の不均一に関する情報を得、この情報をもと
に前記複数枚の画像に対して静１ａＪＡＪ強度不均一に
より生じた位置・濃度歪を補正するようにしたことを特
徴とするものであり、第２の発明は、ＮＭＲｉｌｌ！装
置において、スピンワーブ法によるエコー信号をフーリ
エ逆変換して画像を求める場合、読み出し勾配磁場とワ
ーブ勾配磁場の座標軸を回転して同一断面をＩｌｌ像し
た複数枚の画像から同一点の位置ずれの大きさと方向を
求め、各画素位置における静磁場強度の不均一に関する
情報を１９、この情報をもとに前記複数枚の画像に対し
て静磁場強度不均一により生じた位置・ｉ［［歪を補正
するようにしたことを特徴とするものである。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。ここでまず本発明方法の原理について２枚の画像を用
いる場合を例にとって説明する。

静ＩＩ場強度の不均−分がＤ　（ｘ　、　ｙ　）で表わ
されるとし、２枚の画像（実数画像）が読み出し勾配磁
場ＧＶ＋とＧＶ２　＜ＧＶ＋≠ＧＶｚ）で撮像されたも
のであるとき、各画像の位置歪はＶ　１−Ｖ、ｏ　＋［
）　（ｘ　ｊ　Ｖ　ｏ　）／ＧＶ　ｔ　−画ａ１Ｖｚ＝
Ｖｏ＋Ｄ（Ｘ、Ｖｏ）／ＧＶｚ−画（ｇ！２に従って生
ずる。そのため、元来座標（Ｘ　、　Ｖ　ｏ　）にあっ
た点が画素１では座標（Ｘ、Ｖｔ）に、又、画像２では
座標（Ｘｏ、Ｖｚ）の点に移る。又、このときの変換の
ヤコビアン（Ｊ　ａｃｏｂｉａｎ　）の逆数として、ａ
度が （１−寺Ｄ（×、γ′）し’＝）’（１／Ｇン）倍とな
る。

上式を変形すると、Ｄ（Ｘ、Ｖｏ）＝（Ｖ’＋−Ｖｚ）
　　　・　ＧＶ’＋　　　・　ＧＶ　　ｚ　／（ＧＶ’
ｚ−ＧＶ−ｔ）　　であるから、 Ｖｔ−Ｖｏ＋（ＧＶｚ／（ＧＶｚ−ＧＶｔ　））Ｘ（Ｖ
ｔ−Ｖｚ）　　　　　　　　　　（１）Ｖ２＝Ｖｏ＋（
ＧＶｔ／（ＧＶ２−ＧＶｔ　）・）Ｘ（Ｖｔ−Ｖｚ）　
　　　　　　　　　（２）の位置対応関係が得られる。

式（１）、（２）における右辺のＶｔ　　Ｖｚの値が２
枚の画像における同一点の位置ずれ量であり、従って、
第１図に示されるように、２枚の画像から位置ずれ吊を
推定することができれば、各画像の点（Ｘ　、　Ｖ　＋
　＞と点（Ｘ　、　Ｖ　ｚ　）をずれの無い状態（座標
（Ｘ。

Ｖｏｗ）に戻すことができる。

又、このとき各画像の画素濃度に変換のヤコビアンをか
ければａｒｍの歪も補正できることになる。

このような原理にすづき、第２図に示すようなフＯ−に
より歪補正を行うことができる。

■位置合わせ機能では２枚の１ｉｉｉｉ像の各画素につ
いて位置の対応をとり、そのずれ量を得る。第３図（イ
）のように、まず画＆１上の画素（ｉ　、　ｊ　）を中
心に読み出し方向ｊに２ＸＩＷ＋１個の画素を抜き出し
、これをテンプレートとする。このテンプレートを画ｆ
！１１１２上の画素（ｉ　、　ｊ　＞を中心に±ｊ力方
向ΔＷずつずらせながらテンプレートと画像２の相互相
関関数を計算する。得られた相互相関関数の中で最も大
ぎい値が予め与えられている閾値Ｔ以上であれば、第３
図（ロ）に示すようにその値を含む３ないし５点に２次
曲線をあてはめ、２次曲線の対称軸の位置から画ｔｉｌ
ｌのｌ１ｌｊ素（ｉ　、　ｊ　＞における２つの画像間
の位置ずれ聞を得る。対称軸の位置が当てはめ点以上に
ずれたり、相関開数が聞１ｆｉ　Ｔ以下であった点は位
置合せ不可能な点としてラベルを付けておく。

−Ｅ記５Ｉ！１理が全ての画素について行われると、位
置ずれ川が２次元面上で分る。

■推定機能では、位置合せ機能の処理により求められた
位置ずれ聞を第４図（イ）のにうに２次元的に平滑化す
るとともに、位置合Ｕ不可能どなった点についてもずれ
量を推定する。このためには、第４図（ロ）に示すよう
に画素点（ｉ　、　ｊ　）を中心とするＭｘＭ画索の・
フィンドウでずれ聞を切り出す。この中で位置合Ｕので
きた点（斜線部分）の位置ずれ量を加免平均する。この
１．１の平均値が画素点（ｉ、ｊ）（第４図（ロ）の十
印点）での平滑化出力である。この処理は全ての画素に
ついて行われ、結果は２次元、１−の滑からな曲面とし
て表わされる。

■歪補正機能では、前記■で推定された値Ｖ＋−ｖ２を
もとに式（１）１式（２）を使って歪補正を行う。

画像１の位置歪補正を行う時には、第５図に示すように
、補正後の画像で必要とする位置の画素ｍ度を画像１の
対応１°る位行近傍の画素ｉｌ１度から補間で求める。

濃度歪補正は、別に計算したＪ　ａｃｏｂｉａｎ を画素濃度に掛算することで行う。

以上の処理において、実験によれば、ｒｗ＝ｉｏ、ΔＷ
＝１０．Ｔ＝０．７．Ｍ＝５１とし、３２０Ｘ３２０画
素の画像について位置・濃度歪を補正できることが確認
された。

尚、本発明の方法は実施例に限定されることなく次のよ
うな方式としてもよい。

■３枚以上の画像を使用することもでき、その場合には
位置ずれ憬を別の組み合せに従って計算し、位置ずれ間
の加粋平均によって推定精度を上げることができる。

■２枚の画像の位置合せは、相互相関関数から求める方
法以外にも、高速化が望める５ＳＤＡ（Ｓｅｑｕｅｎｔ
ｉａｌ　３１ｍ１ｌａｒｉｔｙ　［）ｅｔｅｃｔｉｏｎ
Ａ　Ｉｇｏｒｉｔｈｍ）等多数者えられており、その中
から適当なものを選んで用いることができる。

■位置合せは、ここでは１次元のテンプレートで行った
が、２次元のテンプレートを使えば、ある程度の平滑化
が同時に行え、又、マツチングを２次元に行うことで、
ワープ軸方向への位置歪がある画像でも正しく位置ずれ
を測定できるようになる。

■磁場強度の不均一は一般にかなり緩やかな変化をして
いるので、２枚の画像を縮小した上で位置合せをしたり
、何点おきかに位置合せ、又は相関係数を計りしても構
わない。

■推定機能は、全体に、又は区分的に２次元の関数をあ
てはめることで行ってもよい。

■各画像における緩和時間Ｔ＋　、Ｔ２の寄与度を変え
ないようにするには、読み出し勾配と同時にディフェー
ズの吊ら変え、エコー信号の出る時間を変えないように
するか、又は、ＧＶ２＝ＧＶ＋となる２枚の画像を使っ
て補正を行えばよい。ＧＶ２＝ＧＶｌの場合には、画像
が読み出し方向に反転づるので、これを直した上で使う
ことが必要である。

■各画像は補正後重ね合せてＷ均することでＳ／Ｎをよ
くしてもよい。

■ワーブ軸と読み出°し軸を座標回転して！１ｉ１ｅし
、画像は逆回転して市ね合せると、歪は、大きさは等し
いが以前とは異なる方向に生じる。

ここで、各画素に対して、４つの方向に位置合せをし、
−成度の高い点を見つければその方向と位置ずれの大き
さから静磁場強度の不均一の大きさを知ることができる
。

この場合、座標回転のかわりに測定対象物を回転しても
同じ効果を得ることができる。

これを詳しく説明すると、歪の生じる方向は読み出し軸
の方向に限られているので各々正負２方向のずれの可能
性を持っている。しかし、読み出し勾配Ｇｙは２枚の撮
像とも等しいので、ずれの大きさは等しい。第６図に示
すように座標の回転角度をθとすると、元来ＰＯにあっ
た点は、画像１では例えばＰ＋点にあったものが、画像
２では例えば８２点に（る。従って位置合せは、Ｐ＋か
ら角度±αと、±βの４方向に行えば全てのずれの可能
性を検討できる。

ここで、　α−（π十〇）／２゜ β−θ／２ になることが確かめられている。又、不拘−分りに対す
る位置ずれの大きさは、先に与えた式より、Ｄ／Ｇｙで
あることがわかっているので、第７図に示すようにＰＯ
Ｐ２　＝Ｐｏ　ＰＩ　＝Ｄ／ＧＶである。従って、Ｐａ
　Ｐｚ　２＝Ｐｏ　Ｐ２２＋ＰＩ　Ｐ２２−２　・ＰＯ
Ｐ２　　・Ｐ＋　　Ｐ２　　ｃｏｓ　　（ｙｒ−ａ）の
公式から、Ｐｏ＋Ｈでの磁場不均−分Ｄ　（Ｐａ　）は
、 Ｄ　（Ｐｏ　）　＝−ＧＶ　・（ＰＨＰｚ　／２ｃｏｓ
　ａ）として求め得る。

ここで、αは対応する点の見つかった方向を、又、Ｐｉ
　Ｐ２は位置ずれの大きさをそれぞれ表わしており、位
置合せの方向と角度を変えれば本方式の方法がそのまま
適用できる。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、歪を補正すべき？
！数枚の実数値画像をもとにして補正を行うため、次の
ような効果がある。

（１）補正用の静磁場不均一分布を予め測定しておく必
要がない。

（２）補正用の静磁場不均一分布を記憶しておく必要が
ない。

（３）前記（１）、（２＞の効果により任意断面の補正
を行うことが容易になる。

（４）常に最新の不均一分布に従った補正ができるので
、経時変化や磁性体の接近あるいは持ち込みによる影響
も除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の原理を説明するための図、第２
図は本発明の詳細な説明するための７０−１第３図は位
置合せ機能について説明するための図、第４図は推定機
能について説明するための図、第５図は歪補正機能につ
いて説明するための図、第６図及び第７図は本発明の他
の実施例を説明するための図、第８図スピンワーブ法の
パルスシーケンスを示す図、第９図は従来の位置・濃度
歪補正の方法を説明するための図である。 特許出願人　横河メディカルシステム株式会社第１　図 第３図 （イ） テンプレートの移動 （ロ） 相互相関閣欽 第４図 （イ） （ロ） ウィンドウ 第５　図 面像１　　　　　　　　　　　　　　禰と俊第６図 面■２の色右向 第７図 ら 扉 第８図 （ホ）エコー信号−−−一一一一一一一一一一一℃ハハ
〜−−−−−一−第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＮＭＲ撮像装置において、スピンワープ法による
   エコー信号をフーリエ逆変換して画像を求める場合、読
   み出し勾配磁場を互いに異ならせて同一断面を撮像した
   複数枚の画像から同一点の位置ずれの大きさを求め、各
   画素位置における静磁場強度の不均一に関する情報を得
   、この情報をもとに前記複数枚の画像に対して静磁場強
   度不均一により生じた位置・濃度歪を補正するようにし
   たＮＭＲ画像の位置・濃度歪補正方法。
2. （２）ＮＭＲ撮像装置において、スピンワープ法による
   エコー信号をフーリエ逆変換して画像を求める場合、読
   み出し勾配磁場とワープ勾配磁場の座標軸を回転して同
   一断面を撮像した複数枚の画像から同一点の位置ずれの
   大きさと方向を求め、各画素位置における静磁場強度の
   不均一に関する情報を得、この情報をもとに前記複数枚
   の画像に対して静磁場強度不均一により生じた位置・濃
   度歪を補正するようにしたＮＭＲ画像の位置・濃度歪補
   正方法。