KR101685377B1 - 화상해석장치, 화상해석방법 및 화상해석프로그램을 기록한 기록매체 - Google Patents

Abstract

MRI를 초함하는 의료용화상기기에서 그려낼 수없었던 조직이나 병변을 현재의 보험검진의 범위 내에서 현실적으로 검지한다.생체로부터 얻어진 MR화상을 해석함에 있어서, 관심영역으로부터 얻어진 MR신호의 위상차분포를 작성하고, 이 위상차분포를 복수의 함수군으로 동시에 피팅하고, 위상차분포에 대하여 피팅된 상기 복수의 함수군의 파라메터에 기초하여 상기 관심영역에 포함된 조직의 자화율에 대한 의존상태를 결정한다.

Description

화상해석장치, 화상해석방법 및 화상해석프로그램을 기록한 기록매체{IMAGE ANALYSIS DEVICE, IMAGE ANALYSIS METHOD, AND MEDIA RECORDING IMAGE ANALYSIS PROGRAMME}

본 발명은 화상해석장치, 화상해석방법 및 화상해석프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것으로서 특히 생체로부터 얻어진 핵자기공명화상을 해석하기 위한 화상해석장치, 화상해석방법 및 화상해석프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것이다.

치매증의 하나인 알츠하이머병은 현재 큰 문제가 되고 있고 세계적으로 연구가 진행되고 있다. 이 알츠하이머병을 불러일으키는 주된 원인의 하나는 뇌내에 축적되는 아밀로이드β라 불리우는 단백질인 것이 알려져있다. 그러나 아밀로이드의 직경은 약 0.1mm 이하로서 현행의 어떠한 보험진료용화상검출기을 가지고서는 직접추출이 불가능한 것으로서 생각되어 진다.

그런데 MRI를 포함하는 모든 의료용화상기기는 대상으로 하는 조직이나 병변을 직접 묘출하여 내는 것을 목적으로 하고 있다. 그러나 의료현장에서는 촬상시간의 제한이 있고, 제한된 시간 중에서 촬솰가능한 화상에는 해상도의 한계가 있다. 이러한 제한 하에서는 대상으로 하는 조직이나 병변을 직접적으로 묘출하여 낼 수없다. 물론, 고해상도의 화상기기라면 묘출하는 것이 가능하지만 이러한 화상기기는 보혐진료의 범위 밖에 있고 기기 또한 고가의 것이다.

물론, 초고자장MRI(예를 들면 7테스라의 MRI등)을 사용하면 직접 묘출의 가능성이 있지만 이러한 초고자장MRI는 보험진료의 범위 외에 있다. 보험진료의 범위외로 되는 고액의 기구를 필요로 하는 화상진료법은 현재의 화급한 의료문제로의 해결책이라고는 할 수 없고 현재의 보험진료의 범위 내에서 현실적으로는, 현재의 MRI를 포함하는 의료용화상기기로서는 묘출하여 낼 수없는 조직이나 병변을 검출하는 방법이 강구되어지고 있다.

이러한 배경으로부터, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 MR시스템은 3차원(3D) 경사 2중 에코펄스시퀀스를 이용한 3테슬라 이상의 자장강도에 있어서 고분해능의 MR화상을 촬상하고, 3D위상화상이 수집되도록 2개의 다른 에코시간으로 MR화상의 화상데이터를 수집하고 있다.

그러나, 자장의 불균일성에 관여하는 일정성분과 선형성분을 추정하기 위하여 MRI 사이에 수집된 계측치로부터 평활화구면조화함수를 차감하여, 관심영역 내의 자장의 국소변동을 얻고 있다. MRI에 따라서 뇌내의 자장변동을 계측할 수 있는 능력은 B0 의 제곱에 따라 증가하기 때문에 특허문헌 1에 있어서의 기술에 의하면 뇌의 자성및 철의 계측이 보다 고감도로 된다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 2005-28151호

그러나 상술한 특허문헌 1에 기재된 기술은, MRI에 있어서 전체적인 감도향상을 목적으로 한것으로서 어디까지나, MR화상의 직접적인 묘출을 목적으로 하고 있다. 또한 현재의 보혐진료의 범위 내에서는 현재의 MRI를 포함하는 의료용화상기기에서는 묘출해낼 수 없는 조직이나 병변을 검출할 수있는가는 불명하다. 또한, 상술한 특허문헌 1에 기재된 기술을 채용하고 있지 아니한 MRI는 감도향상의 효과를 볼 수 없다.

본 발명은 상기한 과제를 감안한 것으로서 MRI를 포함하는 의료용화상기기에서 묘출해낼 수 없었던 조직이나 병변을 현재의 보험진료의 범위 내에서 현실적으로 검지하는 것이 가능한 화상해석장치, 화상해석방법 및 화상해석프로그램을 기록한 기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 기술의 화상해석장치의 태양의 하나는 생체로부터 얻어진 핵자기공명화상을 해석하기 위한 화상해석장치에 있어서, 생체의 소정영역으로부터 얻은 핵자기공명신호의 위상차 혹은 위상 (이하 통일하여 위상차라 한다.)의 분포를 작성하는 위상차분포작성부와, 상기 위상차분포에 대하여 복수의 함수군으로 피팅하는 피팅부와, 상기 위상차분포에 대하여 피팅된 상기 복수의 함수군의 파라메터에 의하여 특정된 상기 소정영역에 포함된 조직의 자화율에 기초하고, 상기 소정영역에 포함된 생체의 정상성을 검증하는 검증부와를 구비하여 구성된다.

또한, 상술한 화상해석장치는, 다른 기기에 조립되어진 상태로 실시되거나 다른 방법과 함께 실시되거나 하는 등의 각종의 태양을 포함한다. 나아가 본 기술은 상기 화상해석장치를 구비한 화상해석시스템, 상기 장치의 구성에 대응하는 공정을 가지는 화상해석방법, 상술한 장지의 구성에 대응한 기능을 컴퓨터에서 실현시키는 화상해석프로그램, 상기 화상해석프로그램을 기록한 컴퓨터로 독취가능한 기록매체 등으로서 실현가능하다.

본 발명은 미소한 자성변화에 예민한 MRI위상화상을 이용하여 미소한 조직변화를 검출하는 것이 가능하다. 즉, 조직의 부분용적효과(partial volume effect)에 유래하는 위상변화를, 대상으로 하는 소정영역(후술의 실시형태에 있어서는 '관심영역'이라 함)의 위상차분포변화로서 취함에 의하여, 촬상시간이 단축되고, 자장강도가 낮은 MRI를 이용하여도 안정된 대상조직의 존재를 확인하는 것이 가능하다.

긴 촬상시간을 소요하는 비현실적인 수법에 의하여 작성하는 직접적이고 정확도가 높은 픽섹 바이 픽셀(pixcel by pixcel) 화상작성이 아니고, 단시간의 촬상이나 저자장의 기기를 이용하여도 검출가능한 본 수법은 산업계나 의료현장에서 받아들여지기 쉬운 것으로서 생각된다.

또한, 본 방법은 소프트웨어에 의하여 처리되기 때문에 종래의 기기를 변경하거나 추가적인 기기의 도입하거나 하지 않고도 이용가능하다.

도 1은 MRI장치(자기공명화상화장치)의 개략구성을 도시하는 도면.
도 2는 RF코일부의 변형례를 도시하는 단면구성도.
도 3은 위상차화상을 작성하기까지의 데이터처리의 흐름을 도시하는 도면.
도 4는 관심영역 내의 조직이 정상인가 아닌가를 판단하는 처리의 흐름을 도시하는 플로우챠트도.
도 5는 정상조직에 있어서의 위상차분포를 피팅한 그래프도.
도 6은 비정상조직에 있어서의 위상차분포를 피팅한 그래프도.
도 7은 비정상조직에 있어서의 위상차분포를 피팅한 그래프도.
도 8은 이중가우스분포모델에 의하여 얻어진 피팅함수와, 강조해야할 위상차와의 관계를 도시하는 도면.
도 9는 위상차분포와 LPF사이즈와의 관계에 대하여 설명하기 위한 모식도.
도 10은 형태화상을 작성하기까지의 데이터처리의 흐름을 도시하는 도면이다.

이하 하기의 순서에 따라서 본 기술을 설명한다.

(1) 본 실시형태의 구성:

(2) 위상차화상의 작성:

(3) 판단처리:

(4) 형태화상의 작성:

(5) 마무리:

(1) 본 실시형태의 구성:

도 1은 본 실시형태에서의 MRI장치(1)(자기공명화상장치)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. MRI장치(1)는 NMR현상을 이용하여 피검체(2) 내의 내부정보를 화상화하는 장치이다.MRI장치(1)는 후술하는 바와 같이, 핵자기공명신호(MR신호)로서, 핵자기공명신호(MR신호)의 강도성분을 화상화한 강도화상 외에, 자화벡터의 회전각을 화상화한 위상화상을 이용하여 형태화상을 묘출해내는, 새로운 형태의 MRI장치이다. 본 실시형태에 있어서는 MRI장치(1)와 후술하는 제어시스템(20)이나 정보처리장치(26)들이 화상해석장치를 구성한다.

도 1에 도시하는 MRI장치(1)는 코일시스템(10), 제어시스템(20)을 구비하고 있다.

[코일시스템(10)]

코일시스템(10)은 예를 들면 정자장코일부(靜磁場coil:11),경사자장코일부(12),RF(Radio Frequency)코일부(13)를 포함하여 구성한다. 이들은 예를 들면, 개략 원통형상의 형태로 되어 있고 각각의 중심축(도시하지 아니함)이 상호 동축이 되도록 배치되어있다. 그 중심축을 포함하는 면 내에 피검체(2)를 지지하는 침대부(30)가 설치되어 있다.

침대부(30)는 코일시스템(10)의 보어(10A)(내부공간)에 설치되어 있다. 침대부(30) 상의 피검체(2)는 도시하지 아니하는 운반수단에 의한 침대부(30)의 이동에 의하여 보어(10A)에 반입되거나 반출되도록 되어 있다. 또한 본 실시형태는 도 1에 도시하는 바와 같이, 중심축과 평형인 방향을 Z축으로 하고, Z축과 직교하고 또한 상호 직교하는 2방향을 X축, Y축으로 한다.

정자장코일부(11)는 보어(10A)에 정자장을 형성한다. 정자장코일부(11)는 예를 들면 초전도코일이나 상전도코일 등에 의하여 구성되어 있다. 정자장코일부(11)에 의하여 형성된 정자장의 방향은 개략 Z축방향과 평행하고 있다. 또한 도 1에서는 피검체(2)의 체축방향이 정자장의 방향과 평행하고 있는 경우를 예시하고 있지만 정자장코일부(11)과 작교하는 방향으로 되어 있어도 무방하다.

정자장코일부(11)는 예를 들면 상호 수직인 3개의 축 즉, 슬라이스축, 위상축 및 주파수축의 각각의 방향에 경사자장(구배자장:구배자장(句配磁場))을 형성하는 것이다. 이 경사자장코일부(12)는 예를 들면 슬라이스축방향용 코일, 위상축방향용코일, 주파수축방향용코일의 3종류의 코일로 구성된다. 이 경우 X축, Y축 및 Z 축의 어느 축에 대하여서도 슬라이스축으로 하는 것이 가능하다. 예를 들면 Z축을 슬라이스축으로 한 경우는 X축을 위상축으로 하고 Y축을 주파수축으로 하는 것이 가능한 것이다.

또한, MR신호의 수집은 위에서 상정되어 있는 카테시안좌표계 이외의 좌표계,(예를 들면 극좌표계)에서도 할 수 있고 그러한 좌표계의 MR신호의 수집을 행하는 경우에는 그 좌표계에 적합한 축(예를 들면 동경(動徑)방향, 각도방향)이 설정된다.

RF코일(13)은 정자장의 공간에, 피검체(2) 내의 스핀을 여기하는 RF자장을 형성함과 동시에, RF자장에 의하여 여기된 스핀에 동반하여 발생하는 MR신호를 수신한다. 또한, RF코일부(13)에 있어서 MR신호를 수신하는 코일은 RF자장을 형성하는 코일과 겸용으로 하여도 좋고, RF자장을 형성하는 코일을 별도로 설치하여도 좋다. 또한, RF코일(13)은 단일의 코일로서 구성하여도 좋고, 예를 들면 도 2에 도시되는 바와 같이 복수의 코일(13-1~ 13-8)(다채널)로 구성하여도 좋다. RF코일(13)이 다채널로 구성되어 있는 경우는 채널마다에서 MR신호가 얻어진다.

상기한 MR신호는 예를 들면 GE(gradient echo: 그라디언트 에코)계의 펄스시퀀스에 의하여 얻어 질 수 있는 것으로서, 주파수도메인, 즉 퓨리에공간(k공간:k-space)에 따라서의 샘플링신호로 되어 있다. GE계에서는 GE 외에 예를 들면, 스테디스테이트(steady state)가 포함된다. 또한 펄스시퀀스는 예를 들면, Balanced SSPF(Steady State Free Precession), TrueFISP(True FAst Imaging with Steady -state Precession)이어도 좋고, SE(Spin Echo:스핀에코) 등의 GE 이외의 것이어도 좋다.

[제어시스템(20)]

제어시스템(20)은 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같이, 정자장전원(21), 경사자장전원(22), 송신부(23)와 수신부(24) 및 시퀀스제어부(25)를 구비하고 있다.

정자장전원(21)은 정자장코일부(11)에 전력을 공급하고 코일시스템(10)을 구동시킨다. 이 전력이 정자장코일부(11)로 공급되면 보어(10A)에 정자장이 형성된다. 경사자장전원(22)은 시퀀스제어부(25)로부터 입력된 제어신호에 기하여 경사자장코일부(12)에 전력을 공급하는 것이다. 경사자장코일부(12)로의 전력공급에 의하여 소망하는 경사자장(구배자장)이 슬라이스축, 위상축 및 주파수축의 각각의 방향으로 형성된다.

송신부(23)는 예를 들면 시퀀스제어부(25)로부터 입력된 제어신호에 기하여 RF신호를 RF코일부(13)에 인가한다.

수신부(24)는 코일시스템(10)의 구동에 따라 발생한 MR신호를 수신한다. 예를 들면, RF코일부(13)에서 받은 MR신호를 검파하여 소요되는 신호처리를 실행함과 동시에 A/D(Analog-to-Digital)변환함에 의하여, 디지털화된 복소데이터(원데이터:生Data)를 생성한다. 물론, 수신부(24)sms 검파한 MR신호를 직접적으로 A/D변환하여 원데이터를 생성하여도 좋다. 수신부(24)가 생성한 원데이터는 예를 들면, 시퀀스제어부(25)에 출력된다.

시퀀스제어부(25)는 MRI장치(1)를 구동하기 위한 경사자장전원(22)과 송신부(23), 수신부(24)를 구동한다. 예를 들면, 시퀀스제어부(25)는 제어신호를 경사자장전원(22), 송신부(23) 및 수신부(24)에 인가함에 의하여 경사자장전원(22)과 송신부(23), 수신부(24)를 구동한다.

이 제어신호는 예를 들면, 경사자장전원(22), 송신부(23) 및 수신부(24)에 인가하는 펄스전류의 크기, 인가시간 및 인가타이밍 등을 규정하는 펄스시퀀스에 따라 생성된다. 이 펄스시퀀스에 대한 정보는 후술하는 정보처리장치(26)로부터 시퀀스제어부(25)에 입력된다., 또한, 시퀀스제어부(25)는 예를 들면, 수신부(24)로부터 입력된 원데이터를 정보처리장치(26)에 출력한다.

제어시스템(20)은 또한 예를 들면, 도 1에 도시하는 바와 같이, 정보처리장치(26)를 구비하고 있다. 이 정보처리장치(26)는 예를 들면, 연산부(26A), 입력부(26B), 표시부(26C), 기억부(26D)를 포함하여 구성한다.

입력부(26B)는 예를 들면, 사용자로부터 정보를 디지털데이터로서 정보처리장치(26) 내부로 입력하는 장치로서 예를 들면, 키보드, 마우스스캐너 등으로 구성된다.

표시부(26C)는 연산부(26A)에 의하여 처리된 결과(예를 들면 형태화상)이나 촬상조건 등의 데이터입력용의 다이알로그 등을 표시하기 위한 것으로서 예를 들면, 액정표시장치 등의 디스플레이 디바이스로서 구성된다.

기억부(26D)는 MRI장치(1)를 제어하는 다양한 프로그램을 기억시키는 것으로서 예를 들면 후술하는 판단처리에 사용되어지는 프로그램(27)이나 후술하는 형태화상의 작성에 사용되어지는 위상차강조화상화 프로그램 등이 기억되어 진다.

연산부(26A)는 예를 들면, 각종 프로그램의 명령을 해석하고 실행하기 위한 것으로서 예를 들면 CPU(Central Processing Unit)로서 구성된다. 이 연산부(26A)에는 예를 들면, 기억부(26D)에 기억된 프로그램(27)이 MRI장치(1)의 기동에 따라 로드되고 그에 따라서 연산부(26A)는 예를 들면 사용자로부터의 지시에 응하여 프로그램(27)의 명령을 해석하고 실행하도록 되어 있다.

또한 연산부(26A)는 각종 프로그램(예를 들면 프로그램(27))의 기능에 대응한 하드웨어에 의하여 구성되어져도 좋다. 이하에서, 연산부(26A)에 있어서의 프로그램(27)의 각종 명령이 실행됨에 따라서 위상화상이 작성되는 것으로서 된다.

(2)위상차화상의 작성:

다음에 MRI장치(1)에서 행하여지는 위상차화상의 작성에 대하여 설명한다.

위상차화상을 얻기 위하여서는, 강도화상과 위상화상이 필요하다. 이들 화상을 얻을 때에 GE의 펄스시퀀스를 이용하는 것이 바람직하지만 예를 들면, GE계에 포함되는 다른 펄스시퀀스나 GE계 이외의 펄스시퀀스를 사용하여도 좋다.

GE계의 펄스시퀀스에 의하여 얻어지는 위상화상은 각 픽셀 내에 포함되는 조직이 만드는 국소자장(외부자장에 비교한 국소자장)의 변화량(ΔB)와 , 촬상에 소요되는 에코타임(TE)의 곱(ΔB × TE)에 비례하고 있다.

이때문에, 위상화상으로부터 큰 위상(차)정보를 취출하기 위하여서는 TE를 크게하거나 ΔB를 강조하는 함수(소위 강조함수)를 보다 강한 것으로서 변환하거나 한다.

구체적으로는 소정의 펄스시퀀스를 이용하여 촬상을 행한다. 촬상회수는 1회로 하여도 좋고 통계적으로 취급되도록 복수회하여도 좋다. 또한 RF코일부(13)가 다체널로 구성되고 채널마다에 MR신호가 얻어지는 경우는 채널마다에서 얻어지는 MR신호의 상가(相加)평균을 산출하고, 상가평균된 MR신호를 이용하여 강도화상 및 위상화상을 작성한다. 또한 상가평균을 산출함에 있어서, 사전에 각각의 MR신호에 대하여 감도보정을 행하여 두어도 좋다.

(원데이터(R)의 취득)

도 3은 위상차화상을 작성하기까지의 데이터처리의 흐름을 도시한 도면이다. 동 도면에서 도시하는 데이터처리는 연산부(26A)의 제어하에, 제어시스템(20)에서 실행되는 것이다. 연산부(26A)는 사용자로부터의 지시를 받아 동 도면에 도시되는 데이터처리의 연산을 개시한다.

연산부(26A)는 우선, 시퀀스제어부(25)에 대하여 소정의 펄스시퀸스를 이용하여 원데이터를 취득하는 것을 요청하는 제어신호를 출력한다. 그렇게 함에 의하여 시퀀스제어부(25)로부터 경사자장전원(22), 송신부(23) 및 수신부(24)에 대하여 소정의 펄스시퀀스에 따라 제어신호가 출력된다.

이 제어신호가 입력되면, 경사자장전원(22) 및 송신부(23), 수신부(24)에 대하여 소정의 전류펄스를 출력하 위하여 RF코일부(13)는 MR신호를 검파한다.여기서 검파된 MR신호는 수신부(24)에 있어서의 소정의 신호처리에 의하여 원데이터(R)로 변환된다.

수신부(24)는 이 원데이터(R)를 시퀀스제어부(25)에 입력하고 시퀀스제어부(25)는,이 원데이터(R)를 연산부(26A)로 전송(입력)한다. 이렇게 하여 연산부(26A)는 MR신호에 대응하는 데이터(원데이터(R))를 취득한다.

(강도화상(M(x)), 위상화상(P(x))의 작성)

다음으로 연산부(26A)는 시퀀스제어부(25)로부터 입력된 원데이터(R)를 도시하지 아니하는 내부메모리에 설정된 k공간에 배치한다. 이하에서는 k공간에 배치된 데이터를 k공간데이터(S(k))라 부르기로 한다.

연산부(26A)는 k공간데이터(S(k))에 대하여 역퓨리에변환을 시행하여 복소화상(ρ(x))을 재구성한다. 복소화상(ρ(x))은 하기 식(1)에 도시되는 바와 같이, 리얼화상을 실부에 가지고, 이메지너리화상을 허부에 가지는 화상이다.

[수식1]

연산부(26A)는 복소화상(ρ(x))으로부터 강도화상(M(x))과 위상화상(P(x))을 얻는다.

(위상차화상(PD(x))의 작성)

본 실시형태에서는 MR신호의 취득 시에 있어서, 긴 TE를 이용하고 있다. 그 때문에 위상화상(P(x))에 페이즈랩핑(Phase Wrapping)이 발생하고, 위상이 2π를 초과하지만 실제의 위상으로부터 2πn(n은 정수)를 뺀 위상치를 취한다.이 때문에 위상화상(P(x))이 호모(縞模)형태의 화상으로 되어 본래의 위상값을 보여주지 않게 된다. 여기에서 연산부(26A)는 이 페이즈랩핑을 제거함과 동시에 위상차를 취출하는 처리를 행한다.

구체적으로는, 연산부(26A)는 우선 복소화상(ρ(x))에 대하여 퓨리에변환을 실시하고 복소화상(ρ(x))을 한번 k공간데이터(S(k))로 돌려보낸다. 혹은 k공간에 배치되어 있는 k공간데이터(S(k))를 읽어낸다. 다음에, 연산부(26A)는 k공간데이터(S(k))에 대하여 LPF(Low Pass Filter:로우패스필터)를 걸어 그에 의하여 얻어지는 데이터 L(k) × S(k)에 대하여 역퓨리에변화을 실시하여 복소화상(ρ(x))을 얻는다. 여기에서 상기의 L(k)는 LPF의 함수이다.

다음에 연산부(26A)는 복소화상(ρ(x)) 및 ρ'(x)를 이용하여 위상차화상(PD(x))을 작성한다. 구체적으로는 연산부(26A)는 복소화상(ρ(x))을 복소화상(ρ'(x)))으로 제산하고 복소상(複素商)의 연산을 행함에 의하여 위상차화상(PD(x))을 작성한다. 이에 의하여 위상부분의 페이즈랩핑이 제거된다.

이때에, 위상차화상(PD(x))에 포함된 위상차는 2π의 폭을 가지고 있고, 본 실시형태에서는 위상차화상(PD(x))에 포함되는 위상차를 - π

PD(x) ＜ π 로 가정한다. 위상차화상(PD(x))에 포함되어지는 위상차의 부호는 - γ× ΔB TE 로 결정되는 것이다.

단, LPF의 정의와, 위상차화상(PD(x))를 취출할 때의 복소상의 정의를 변경함에 의하여 위상차의 크기가 변경되어지지 않아도 위상차화상(PD(x))에 포함되는 위상차의 부호가 변하는 일이 있다. 여기에서 그에 대응하기 위하여 특히 정맥혈에 대하여서는 부호가 마이너스로 되도록 상기의 정의가 되어 있다. 또한 상기의 γ는 정의 비례정수로서 예를 들면 수소의 자기회전비에 상당하는 것이다.

(3) 판단처리

다음에 이 위상차화상에 대하여 MRI장치(1)의 사용자가 관심을 가지는 영역( 이하에서는 '관심영역'이라 한다.)를 설정하고 해당 관심영역에 포함되는 위상차화상에 대하여 소정의 연산처리를 행한다. 이 연산처리에 의하여 관심영역에 포함된 조직의 정상성( 또는 비정상성)을 판단하는 것이 가능하다.

이하 도 4를 참조로 하고 관심영역에 포함된 조직의 정상성( 또는 비정상성)을 판단하는 처리에 대하여 설명한다. 동 도면에 도시하는 데이터처리는 연산부(26A)의 제어하에서 제어시스템(20)에 있어서 실행되는 것이다. 연산부(26A)는 위상차화상의 작성이 완료한 때, 또는 사용자로부터의 지시를 받아 동 도면에 도시된 데이터처리의 연산을 개시한다.

[영역지정 인터페이스의 표시]

처리가 개시되면, 표시부(26C)의 화면에 MRI장치(1)에서 촬상한 단면 혹은 공간의 일부를 지정하기 위한 인터페이스를 표시한다(S1). 이 인터페이스에는 예를 들면 MR신호에 기초하여 작성된 강도화상이나 위상화상 등을 표시하고, 화상상의 소정영역을 폐곡선(쇄선등)이나 좌표값 등의 영역지정수단으로 지정할 수있도록 되어 있다.

[관심영역의 설정]

다음에 MRI장치(1)의 조작자는 표시부(26C)에 표시된 인터페이스를 개재하여 MRI장치(1)에서 촬상한 단면 혹은 공간의 일부를, 영역지정한다(S2). 여기에서 조작자에 의하여 지정된 영역이 관심영역이다. 조작자는 예를 들면 표시부(26C)에 표시된 화상을 관찰한 경우에, 비정상조직을 포함할 가능성이 있다고 생각되어지는 영역을 관심영역으로 지정한다. 또한 관심영역은 2차원 영역이어도 좋고 3차원 영역이어도 좋다.

[위상차분포의 작성]

관심영역이 설정되면, 연산부(26A)는 관심영역에 포함된 조직으로부터 취득된 MR신호의 전위상데이터를 취득하고, 이들 위상데이터를 통계하여 예를 들면 횡축을 위상값으로 하고, 종축을 데이터수로 한 위상차분포를 작성한다(S3).

다음에 위상차분포의 피팅에 사용되어지는 함수군을 선택한다(S4).

여기에서 조작자는 목적으로 하는 조직, 병변, 병태, 촬상법 등에 대응하여 적절한 함수군을 선택한다. 또한 목적이 미리 결정되어있는 경우에는 스텝(S4)을 건너뛰고, 목적에 부응하는 기히 결정된 함수군이 자동적으로 적용되도록 하여도 좋다. 또한 목적으로 하는 조직,병변, 병태, 촬상법 등에 대응하여 기히 결정된 함수둔을 준비하여 두고 선택화면으로부터 목적을 선택함에 의하여 목적에 부응하는 적절한 함수군을 선택하도록 하여도 좋다.

[피팅]

다음에 1개의 관심영역에 대하여 작성된 1개의 위상차분포에 대하여, 복수의 함수에 의하여 동시에 피팅을 수행한다(S5). 즉, 복수의 함수를 중첩한 곡선으로서 1개의 위상차분포를 근사한다. 복수의 함수에는 다양한 함수를 채용가능한 것으로서 가우스분포, 로렌츠분포, 이항분포 등이 예시되어 진다.

물론, 복수의 함수는 분포함수에 한정될 필요는 없고 상호 직교할 필요도 없다. 또한, 복수의 함수는 다른 종류의 함수를 조합하여 구성하여도 좋다. 또한, 컴퓨터의 연산에 의한 피팅을 수행할 때에, 복수의 함수는 유한개일 필요가 있다.

여기에서 피팅에 사용되는 복수의 함수의 적어도 1개는 가우스분포를 사용하는 것이 바람직하다. 랜덤한 조직에 의하여 얻어지는 신호분포는 독립된 다수의 인자의 합으로서 표시되는 확률변수이고, 중심극한정리에 의하여 가우스분포에 따르는 것이 보증되어지기 때문이다.

피팅에 이용되어지는 각 함수는, 함수형상을 변경하기 위한 1개 내지 복수 개의 파라메터를 가지기 때문에, 복수의 함수를 이용하여 피팅을 행하는 때에, 적어도 피팅에 사용되는 함수의 수 이상의 파라메터를 조정할 필요가 있다.

실제로는 복수의 파라메터를 적의로 변경하고, 위상차분포와 복수의 함수의 중합이 가장 근사한 파라메터셋트를 탐색하는 것으로서 된다.

이 때에 피팅함수가 가우스분포이라면, 파라메터가 3개로서 적고 파라메터의 조정이 용이하다. 또한 복수의 함수와 위상차분포의 근사도는 예를 들면 최소이승법 등에 의하여 평가하는 것이 가능하다.

후술하는 실시예에서는 복수의 함수로서 2개의 가우스분포를 이용하는 이중가우스모델을 채용하고 있다. 가우스분포는 높이, 중심위치(평균), 표준편차(σ)(또는 분산σ^2)의 3개의 파라메터를 가지고 있기 때문에 이중가우스분포모델은 6개의 파라메터를 조정하여 피팅을 행하게 된다.

하기 식(2)는 이중가우스분포모델에 있어서, 피팅에 이용되는 함수이다.

[수식2]

상기 식(2)에 있어서, A1은 제1의 가우스분포의 높이에 대응하고, B1은 제1의 가우스부포의 분산의 역수에 대응하고, C1은 제1의 가우스분포의 중심위치에 대응한다. 또한, A2는 제2의 가우스분포의 높이에 대응하고, B2는 제2의 가우스분포의 분산의 역수에 대응하고, C2는 제2의 가우스포푸의 중심위치에 대응한다.

[표시]

이상 설명한 피팅에 의하여 얻어지는 파라메터셋트는, 관심영역에 포함된 조직의 자화율을 특징짓는 값의 조합으로 된다. 즉 관심영역이 정상조직과는 자화율이 다른 비정상조직을 함유하고 있는 경우의 파라메터셋트는 관심영역이 정상조직만을 함유하고 있는 경우의 파라메터셋트와는 다르게 된다.

여기에서, 피팅에 의하여 얻어진 파라메터셋트는, 표시부(26C)에 표시되고(S6), 파라메터셋트에 기초하여 관심영역에 포함된 조직의 정상조직으로부터 괴리도정도를 (조직의 정상성 또는 비정상성)을 산출하고, 이 정도를 표시부(26C)에 표시하거나 한다(S7). 이러한 표시가 행하여지면 조작자는 관심영역에 포함된 조직이 정상인가 비정상인가를 판단하는 기준을 얻게 되고, 정상조직으로부터 괴리도정도의 눈대중을 가능하다.

[실험결과의 설명]

여기에서 마우스의 뇌실질로부터 얻어진 위상차분포에 대하여, 이중가우스분포모델로서 피팅을 수행한 실험결과에 대하여 설명한다. 본 실험에서는, 열로써 알츠하이머를 일으키는 아미노산의 치환을 가지는 변이형APP(Amyloid precursor protein)의 유전자개변마우스와, 여러가지의 성질이 일정하도록 유전적으로 컨트롤된 컨트롤마우스로서 뇌내 위상차분포의 검토를 행하였다.

구체적으로는 유전자개변마우스 및 컨트롤마우스의 뇌를 취출한 후에 7T-MRI장치로서 3D-FLASH를 사용하여 촬상을 행하고, 강도화상과 위상화상을 동시에 취득하였다. 주요한 촬상조건은 TR/TE: 50/12.8ms, Flip Angle: 20˚, Matrix Size: 194 ×128×82(0.08mm isovoxel), 가산: 24회이다.

본실험에서는 뇌가운데에서도 피질, 해마 및 시상으로부터 얻어진 강도화상과 위상화상을 이용하고 있다. 피질, 해마 및 시상은 알츠하이머의 병리변화의 하나인 노인반이 특히 많이 집적하기 때문이다. 또, 노인반 내에는 철이 침착하는 것이 알려져 있고 이 철에 의한 자화율의 변화를 위상신호로서 포착되는 것이 가능한 것으로서 생각된다. 구체적으로는 노인반이 있다고 생각되어지는 부위를 포함하도록 관심영역을 설정하고, 이들의 뇌실질으로부터 수집한 각 자기공명신호의 위상값의 위상차분포에 대하여, 이중가우스분포모델로서 피팅을 행하였다.

도 5 는 컨트롤마우스에 설정한 관심영역으로부터 취득된 위상을 플롯한 그래프도이고, 도 6,7은 유전자개변마우스에 설정한 관심영역으로부터 취득한 위상을 플롯한 그래프이다. 이들 그래프에서는 횡축이 위상(라디안)을 도시하고, 종축이 검출수(예를 들면 화소수)를 도시하고 있다. 위상차는 상술한 바와 같이, 페이즈랩이 제하여지고, -π 부터 π의 범위에서 조정되어 있지만, 도 5~7에서는 위상차분포의 중심(위상 0)부근을 확대하여 도시하고 있다.

여기에서 피팅커브에 있어서, 각 가우스분포의 기여율(높이)을 비교하면, 도 5에서는 제1의 가우스분포가 제2의 가우스분포의 7~8 배의 높이임에 대하여, 도 7에서는 제1의 가우스분포와 제2의 가우스분포가 거의 동등한 높이이다. 그러나, 도6에서도 도 5와 마찬기지로 제1의 가우스분포가 제2의 가우스분포의 8~9 배의 높이를 가지고 있다. 즉, 각 가우스분포의 기여율(높이)은 동일한 병변에 있어서도 각증례에서 다르게 되고, 비정상조직의 유무의 판단기준으로 채용할 수없는 것을 알 수 있다.

다음에 가우스분포의 표준편차(폭)를 비교하면, 도 5에서는 제1의 가우스분포와 제2의 가우스분포의 쌍방이 샤프한 분포를 보여주고, 특히 제1의 가우스분포에 비하여 제2의 가우스분포는 폭(예를 들면 반값의 폭)이 좁게 되어 있고 또한 어느 가우스분포도 위상차분포에 비하여 폭(예를 들면 반값의 폭)이 좁다. 한편 도 6,7에서는 어느 것도, 제1의 가우스분포에 비하여 제2의 가우스분포의 폭(예를 들면 반값의 폭)이 넓고, 또한 제2의 가우스분포는 위상차분포에 비하여 폭(예를 들면 반값의 폭)이 넓다. 즉, 가우스분포의 표준편차(폭)는 컨트롤마우스의 정상조직과 유전자개변마우스의 노인반을 함유하는 조직분포에서 명확한 차이가 인정되어지고 비정상조직의 유무의 판단기준으로 될 수 있음을 알 수 있다.

이상의 실험결과에 기초하여 이하와 같은 고찰이 행하여진다.

우선, 도 5~7에 도시하는 피팅커브를 구성하는 제1의 가우스분포는, 노이즈성분에 기인하는 것으로서 생각되어진다. MRI장치(1)에서는 전기적인 열잡음이나 컷오프에 의하여 발생하는 디지털노이즈 등에 의하여 위상차에 오차가 발생하는 것은 당연하게 예측된다. 이들 노이즈는 가우스분포에 따르는 것으로서 알려져 있고 , 비교적 높은 가우스분포가 발생하는 것으로서 생각되어지기 때문이다. 따라서, 복수의 함수로서 위상차분포를 피팅하는 경우, 복수의 함수의 적어도 하나에는 가우스분포를 채용하는 것이 양호한 피팅결과가 얻어지는 것으로서 생각된다.

또한, 도 6,7에 도시하는 피팅커브에 나타나는 제2의 가우스분포는 어떤 자성물질을 함유하는 조직에 관계하는 것으로서 생각되어진다. 도 6,7에 도시하는 위상차분포는 노인반을 포함하도록 설정된 관심영역으로부터 얻어진 것이다. 노인반은 상술한바와 같이, 자성을 가지는 철을 함유하는 조직으로서, 자성물질을 함유하는 조직의 위상차분포를 가우스분포로서 피팅하면 비교적 큰 표준편차를 가지기 때문이다.

다음에 도 5와 6,7로서 위상차분포의 형태를 비교하면, 도 5에 도시하는 위상차분포는 가우스분포에 비교적 가까운 샤프한 형상을 가지고 있지만 도 6, 7에 도시하는 위상차분포는 동일한 높이의 가우스분포와 비교하면 자락부가 넓고 어느정도 브로드한 위상차분포가 혼재되어 있는 것을 시사하고 있다. 즉, 위상차분포의 자락형태가 동일한 정도의 높이의 가우스분포에 비하여 넓은 경우는, 관심영역에 어떤 자성물질을 함유하는 조직이 포함되어 있음을 시사한다.

또한, 중심이 + 측에 기운 가우스분포가 피팅된 경우는, 관심영역에 위상이 + 측으로 이동한 자성물질을 함유하는 조직이 있는 것으로서 생각되어지고, 중심이 일측에 기운 가우스분포가 피탕되는 경우는, 관심영역에 위상이 일측으로 이동한 자성물질을 함유하는 조직이 있는 것으로서 생각되어 진다. 이것으로부터 정상조직의 자화율의 분포와, 비정상조직의 자화율의 분포의 중첩이 위상화상의 분포로 되어 있는 것으로서 생각된다.

다음에 위상차분포와 제2의 가우스분포의 중심의 기울어짐은 도 5에 비교하면 도 6,7 쪽이 크다. 그 이유는 정상조직이 위상차 '0' 이기 때문인 것으로서 생각되고 이 위상차 '0'에 가까운 중심을 가지는 가우스분포는 정상조직을 보여주는 가우스분포인 것으로서 생각되어지고, 이 위상차 '0' 로부터 떨어진 중심을 가지는 가우스분포일수록 정상조직이 아닌 조직을 많이 함유하는 가능성이 높은 조직으로 생각되어 진다. 즉, 정상조직에 대응하는 가우스분포의 중심과, 정상이 아닌 조직에 대응하는 가우스분포의 중심과의 거리는, 관심영역에 포함된 조직의 정상성(또는 비정상성)을 보여주는 가늠의 기준이 되는 것으로서 생각된다.

(4) 형태화상의 작성:

다음에 이중가우스분포모델을 사용하여 얻어진 피팅함수를 이용하여 행하고, 특정의 위상차를 강조하는 위상차강조화상화법에 대하여 설명한다.

위상차강조화상화법이란 것은, 얻어진 위상차화상(PD(x))의 일부를 선택하고, 이 일부 혹은 전부를 취사선택하여 강조함수( w(θ))에 의하여 강조함에 의하여 선택된 위상정보에 대응하는 화상의 부분을 강조화상(M(x)) 상에 표현하는 방법이다. 위상차강조화상화법에 의하면, 강조함수( w(θ))에 의하여 작성된 화상을 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 8은 이중가우스분포모델에 의하여 얻어진 피팅함수와, 강조하여야 할 위상차와의 관계를 도시하고 있다. 또한 도 8에는 도 6의 실험결과를 예로서 취하여 강조하여야 할 위상범위를 도시하고 있다. 도 8에서는 제2의 가우스분포와 제1의 가우스분포가 교차하는 위상을 θ1으로 하고, 제2의 가우스분포가 제1의 가우스분포에 비하여 크게 되는 위상범위 (θ>θ1)를 강조범위로서 하고 있다.

이중가우스분포모델에 있어서는 상술한 바와 같이, 관심영역에 자성물질을 함유하는 비정상조직이 함유되는 경우, 제2의 가우스분포가 제1의 가우스분포에 비하여 표준편차가 크게 되고, 넓은 자락의 형태를 가진다. 따라서 비정상조직의 분포를 시사하는 제2의 가우스분포가 정상조직의 분포를 시사하는 제1의 가우스분포를 초과하는 위상을 가지는 조직을 강조함에 의하여 비정상조직의 시인용이성을 향상시킨 형태화상을 제공하는 것이 가능한 것으로서 생각된다.

(강조화상(w(PD(x))의 작성)

도 10은 형태화상을 작성하기까지의 데이터처리의 흐름을 도시하는도면이다. 우선, 연산부(26A)는 위상차화상(PD(x))의 위상(θ)이 θ1 보다 크게 되는 위상을 선택하여 그 선택한 위상(θ)을 강조한다.

위상차분포는 예를 들면 LPF사이즈의 변경에 의하여, 예를 들면 도 9(A)~(C)에 도시한 모델과 같이 변화한다. 즉, LPF사이즈의 증가와 함께, 위상차 제로를 중심으로 한 거의 대칭인 위상차분포의 폭이 감소한다. 이 때문에, 위상차화상은 위상차 제로 및 그 근방의 값을 주로 가지고, 위상차화상으로서 조직의 컨트라스트가 부여되어 진다. 한편, 미세한 구조를 가지는 조직에 있어서는, 사이즈가 큰 LPF를 이용한 편이 사이즈가 작은 LPF를 이용할 때보다 더욱 컨트라스트를 부여하기가 쉬워 진다고 하는 측면도 있다.

이러한 현상의 단순한 이해는, 위상차화상을 얻는 때에 사용되어지는 복소상이 지수(指數) 상의 감산에 상당하는 것을 고려하면 용이하다. 즉, e ×p(φ - φ') (φ: 페이즈랩을 포함하는 전위상, φ': 페이즈랩을 주로 포함하는 로퍼스성분(저주파성분)의 위상)에 있어서, LPF사이즈가 전화상사이즈로 되어 있는 경우는, 모든 주파수를 포함하는 것을 의미하는 것으로서, φ = φ' 로 되고 위상차는 제로에 근접할 것이다. 이 때문에 위상차분포의 폭이 좁게 되어 간다.

그러나, 이것은 어디까지나 극한경향인 것으로서, 일반적인 조직에 있어서는 어떤 필터를 사용하는 경우에 어떤 분포로 되는가를 예측하는 것은 사실상 불가능하다. 이러한 위상차분포의 변화에 대응하기 위하여, 본 실시의 형태에서는 후술하는 강조함수로서 유연하게 대응가능한 것을 선택하고, 도 9(A)~(C)에 도시하는 바와 같이 동일한 위상에 대하여 다른 도수분포를 보여주는 것에 대응하여, 동일한 컨트라스트가 부여되어지도록 궁리하고 있다.

예를 들면, 연산부(26A)는 목적으로 하는 조직의 컨트라스트가 소망의 크기로 되도록, 위상차의 폭 및 그 중심값을 선택한다. 또한, 위상차의 폭 및 그 중심값의 선택에 대하여서는 연산부(26A)에 맡기지 않고, MRI장치(1)의 사용자에 맡겨도 무방하다. 그 경우에는 연산부(26A)는 목적으로 하는 조직의 위상(θ)을 필터처리에 따른 위상차분포의 변화가 가미된 위에 선택하는 것으로 된다.

다음에, 연산부(26A)는 그 선택한 위상(θ)을 강조함수(w(θ))로서 강조함에 의하여 강조화상(w(PD(x)))을 얻는다.

여기에서, 강조함수(w(θ))로서는 지수함수가 사용되고 있다. 본 실시형태에서는 지수함수의 일례로서 π함수를 이용하고 있다. 이 π함수는 이하의 2개의 식으로 표시된다.

w(θ) = 1·····( -σ

θ

)

w(θ) = e × p( - a × (Abs(θ)-σ)^b )··(θ가 상기의 범위 내의 경우)

(a ,b, σ의 결정)

파라메터 a ,b, σ는 모두 실수의 값으로 된다. 파라메터 a ,b는, 위상차강조의 정도을 조정하는 것이고, LPF의 필터사이즈에 따라서 결정된다. 파라메터 a ,b는 또한 목적으로 하는 조직과, 그 백그라운드와의 컨트라스트(C) 혹은 컨트라스트·노이즈비(CNR)을 최대로 하도록 결정된다. 파라메터 σ는 위상차화상(PD(x)) 상의 노이즈를 저감시키는 것으로서, 예를 들면 위상차화상(PD(x)) 상의 위상평균값이 '0'(제로) 부근인 조직의 표준편차에 의하여 결정된다. 파라메터 σ는 많은 실험으로부터 얻어진 데이터에 기초하여 구하여지는 것도 가능하다. 단, 위상평균값이 '0'(제로) 부근을 가지는 조직이 한 번 촬상된 모든 위상차화상(PD(x)) 상에 존재하지 아니하는 경우도 있다. 그러한 경우에는 파라메터 σ는 예를 들면, 컨트라스트(C) 또는 컨트라스트·노이즈비(CNR)에 의하여 결정된다.

또한, 상술한 컨트라스트(C)는 이하의 식으로 도시한 바와 같이, 화상 상의 위치(x1)에 있는 목적으로 하는 조직의 강조 후의 신호 w(PD(x1)) × M(x1)과, 화상 상의 위치(x2)에 있는 강조된 조직의 백그라운드의 신호 w(PD(x2)) × M(x2)와의 차이분을 절대치로 표시한 것에 의하여 결정된다.

또한, 컨트라스트·노이즈비(CNR)에 대하여서는 이하의 식으로 도시하는 바와 같이, C/σ' 로서 표기된다. σ' 는 목적으로 하는 조직의 강조화상 상의 표준편차나, 또는 목적으로 하는 조직의 백그라운드의 강조화상의 표준편차에 의하여 결정된다.

단, σ' 의 결정에 있어서는 상술한 어느 것의 표준편차도 채용할 수없는 경우가 있다. 이 경우에는 피검체(2)의 외부신호의 표준편차나, 또는 차분법에 의한 표준편차를 채용하는 것으로서 한다. 이렇게 하여 결정된 σ 에 의하여 규정된 π 함수를 이용함에 의하여 위상차가 가지는 노이즈부분만을 제거하는 것이 가능하고 높은 S/N 비의 위상차강조화상을 작성하는 것이 가능하여 진다.

C = Abs(w(PD(x1)) × M(x1) - w(PD(x2)) ×M(x2)

CNR = C/σ'

또한 Abs(θ)는 θ의 절대치를 표시하고 있다. π함수는, Abs(θ)

σ의 범위에서 PD(x)를 강조하지 않고, 다른 범위에서 위상차화상(PD(x))의 강조를 행하는 함수이다. 이 π함수는 임의의 멱함수를 임의의 정도(精度)로서 근사하는 것이 가능한 것이라는 점으로부터, 강조함수로서 다항식을 이용한 경우와 비교하여 보다 유연한 강조를 행하는 것이 가능하다.

예를 들면, 촬상영역의 사이즈에 맞추어 LPF의 필터사이즈를 변경하면 여기에 수반하여 위상차의 분포도 약간 변화한다. 이렇게하여 촬상조건이 상호 다른 경우에는 위상차의 분포가 대폭적으로 변화한다. 따라서 촬상조건등과는 관계없는 항상 동일한 강조함수를 이용하는 경우에는 각각의 컨트라스트가 변해버리게 되어 목적으로 하는 조직의 강조를 확실하게 행하는 것이 가능하다. 한편 본 실시형태에서는 상술한 바와 같이, 강조함수의 파라메터(a ,b, σ)는 실수의 값으로 되고, 이들을 촬상조건등에 대응하여 유연하게 변경하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의하여 촬상조건을 변경헌 경우에 있어서도 컨트라스트를 동일 혹은 동등하게 유지하는 것이 가능하다.

( 형태화상(I(x))의 작성)

다음에 연산부(26A)는 예를 들면, 소정의 모드(룰)에 따라서 강조화상 w(PD(x))으로 강도화상(M(x))를 마스크하고 그에 의하여 형태화상(I(x))을 얻는다. 강조화상 w(PD(x))으로 강도화상(M(x))을 마스크할 때의 구체적인 조건은, 강조한 대상에 대으?여 설정하는 것이 가능한 것으로서, 기본적으로는 이하의 예시한 4종류(조직강조, 혈관강조,전강조,구조강조)의 강조모드에 대응하여 설정된다.

예를 들면, 파라메터(σ)와 위상차화상(PD(x))이 공히 정이거나 부로서 하여 조직강조 및 혈관강조의 어느 일방을 선택하는 것이 가능하게 된다.

전강조화상에 대하여서는 파라메터(σ) 및 위상차화상(PD(x))의 부호에 의존하지 않지만 구조강조의 경우에는 예를 들면, 피질 내 구조가 만들어내는 위상차(α)(이하, 간단하게 위상차(α)라 칭한다.)의 값을 미리 실험으로 구하여 두고 위상차(α)와 위상차화상(PD(x))의 대소관계에 대응하여 조건식을 설정한다.

강조모드 A(조직강조)

I(x) = w(PD(x)) × M(x) ···( PD(x)

0)

I(x) = M(x) ···( PD(x)＜ 0)

강조모드 B(혈관강조)

I(x) = w(PD(x)) × M(x) ···( PD(x)

0)

I(x) = M(x) ···( PD(x)＞ 0)

강조모드 C(전강조)

I(x) = w(PD(x)) × M(x)

강조모드 D(구조강조)

|α| ≤ σ

PD(x)

0 의 경우

I(x) = w(PD(x)) × M(x)···( -|α| ≤ PD(x)

- σ)

I(x) = M(x) ···( PD(x)＜-|α| )

PD(x)＞ 0 의 경우

I(x) = w(PD(x)) × M(x)

강조모드(A)에서는 연산부(26A)는, 위상차화상(PD(x))이 '0'(제로)이상이 되는 부분을 취출하고 그 부분에 대하여서만 강조를 행함에 의하여 형태화상(I(x))을 작성한다. 이 경우, 위상차화상(PD(x))이 '부'로 되는 부분에 있어서는 강조를 행하지 않는다. 강조모드(A)에서는 형태화상(I(x))은 조직강조된 화상으로 된다.

강조모드(B)에서는 연산부(26A)는, 위상차화상(PD(x))이 '0'(제로) 이하로 되는 부분을 취출하고 그 부분에 대하여서만 강조를 행함에 의하여 형태화상(I(x))을 작성한다. 이 경우, 위상차화상(PD(x))이 '정'으로 되는 부분에 대하여서는 강조를 행하지 않는다. 강조모드(B)에서는 형태화상(I(x))은 혈관강조된 화상으로 된다. 강조화상(C)에서는 연산부(26A)는, 위상차화상(PD(x)) 전체를 강조함에 의하여 형태화상(I(x))을 작성한다. 강조모드(C)에서는 형태화상(I(x))은 조직이나 혈관 등을 포함하는 전체가 강조된 화상으로 된다.

강조모드(D)에서는 연산부(26A)는, 위상차화상(PD(x))이 '0'(제로) 이하로 되어 있는 경우에, -|α| ≤ PD(x)

- σ 을 만족하는 부분을 강조함에 의하여 형태화상(I(x))을 작성한다. 이 경우, PD(x)＜-|α| 을 만족하는 부분에 대하여서는 강조를 행하지 아니한다. 또한 연산부(26A)는, 위상차화상(PD(x))이 '0'(제로)보다 큰 경우에는 상기의 조건식을 사용하여 형태화상(I(x))을 작성한다. 강조모드(D)에서는 형태화상(I(x))은 구조강조된 화상으로 된다. 위상차(α)는 피질 내 구조에 의하여 만들어내어지는 것임에 따라, 형태화상(I(x))은 실제로는 피질구조가 강조된 화상으로 된다.

이렇게 본 실시형태에서는, 강조화상 w(PDr(x)), w(PD(x))의 강도화상(M(x))으로의 마스크의 방법을 변경함에 의하여 각 형태화상(I(x))이 보여주는 조직컨트라스트를 배경으로 한, 보다 정확한 뇌기능의 해부학적 위치를 특정하는 것이 가능하다.

(5) 마무리

이상 설명한 바와 실시형태에 따르면, 생체로부터 얻어진 MR화상을 해석함에 있어서, 관심영역으로부터 얻어진 MR신호의 위상차분포를 작성하고, 이 위상차분포를 복수의 함수군으로 동시에 피팅하고, 위상차분포에 대하여 피팅된 상기 복수의 함수군의 파라메터에 의하여 특정된 관심영역에 포함된 조직의 자화율에 기초하여 관심영역에 포함된 생체의 정상성을 검증한다. 따라서, MRI를 초함하는 의료용화상기기에서 그려낼 수없었던 조직이나 병변을 현재의 보험검진의 범위 내에서 현실적으로 검지하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 본 기술은 상술한 실시형태나 변형례에 한정되지 않고, 상술한 실시형태나 변형례 가운데 개시한 각 구성을 상호 치환하거나 조합을 변경한 구성, 공지기술 및 상술한 실시형태나 변형례 가운데 개시된 각 구성을 상호 치환하거나 조합변경한 구성 등을 포함한다. 또한, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시형태에 한정하지 않고 특허청구의 범위에 기재된 사항과 그 균등물까지 이르는 망라하는 것이다.

본 기술은 MRI를 이용하는 각종진단에 사용하는 것이 가능한 것으로서 생각된다. 특히 아미노이드β와 같은 미소한 병변조직을 검출할 때에 큰 공헌이 가능한다. 조직중에 산재하여 존재하는 것을 검출하는 경웅도, 본수법은 마찬가지로 적용가능하고, 예를 들면, 건강검진 등에서 필수 검사대상이 되는 간장중에 함유된 지방의 정도를 정량적으로 계측하는 것이 가능하다.

1: MRI장치
2: 피검체
10: 코일시스템
10A: 보어
11: 정자장코일부
12: 경사자장코일부
13: RF(Radio Frequency)코일부
20: 제어시스템
21: 정자장전원
22: 경사자장전원
23: 송신부
24: 수신부
25: 시퀀스제어부
26: 정보처리장치
26A: 연산부
26B: 입력부
26C: 표시부
26D: 기억부
27: 프로그램
30: 침대부
13-1 ~ 13-8: 코일

Claims (5)

1. 생체로부터 얻어진 핵자기공명화상을 해석하기 위한 화상해석장치에 있어서,
   생체의 소정영역으로부터 얻어진 핵자기공명신호의 위상차마다 위상데이터를 취득하고 전 위상데이터를 통계하여 위상차분포를 작성하는 위상차분포작성부와,
   상기 위상차분포작성부에 의하여 작성된 위상차분포에 대해 복수의 함수군으로 피팅하여 위상차분포와 복수의 함수와의 중합이 가장 근접한 파라메터를 탐색하는 피팅부와,
   상기 피팅부를 통해 탐색된 복수의 함수군의 파라메터에 의하여 특정된 상기 소정영역에 포함된 조직의 자화율에 기초하여 정상조직과 비정상조직의 괴리도 정도를 산출하여 생체의 정상성을 검증하는 검증부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상해석장치.
2. 제 1 항에 있어서;
   상기 복수의 함수군은 적어도 하나의 가우스분포를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상해석장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서;
   상기 복수의 함수군은 2개의 가우스분포로 구성되고,
   상기 2개의 가우스분포 가운데, 표준편차가 큰 가우스분포가 다른 가우스분포에 비하여 큰 위상을 가지는 화상을 강조한 핵자기공명화상을 작성하는 것을 특징으로 하는 화상해석장치.
4. 생체로부터 얻어진 핵자기공명화상을 해석하기 위한 화상해석방법에 있어서,
   생체의 소정영역으로부터 얻어진 핵자기공명신호의 위상차마다 위상데이터를 취득하고 전 위상데이터를 통계하여 위상차분포를 작성하는 위상차분포작성공정과,
   상기 위상차분포에 대해 복수의 함수군으로 피팅하여 위상차분포와 복수의 함수와의 중합이 가장 근접한 파라메터를 탐색하는 피팅공정과,
   상기 위상차분포에 대하여 피팅된 상기 복수의 함수군의 파라메터에 의하여 특정된 상기 소정영역에 포함된 조직의 자화율에 기초하여 정상조직과 비정상조직의 괴리도 정도를 산출하여 생체의 정상성을 검증하는 검증공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상해석방법.
5. 생체로부터 얻어진 핵자기공명화상을 해석하는 기능을 컴퓨터에 실현시키기 위한 화상해석프로그램에 있어서,
   생체의 소정영역으로부터 얻어진 핵자기공명신호의 위상차마다 위상데이터를 취득하고 전 위상데이터를 통계하여 위상차분포를 작성하는 위상차분포작성기능과,
   상기 위상차분포에 대해 복수의 함수군으로 피팅하여 위상차분포와 복수의 함수와의 중합이 가장 근접한 파라메터를 탐색하는 피팅기능과,
   상기 위상차분포에 대하여 피팅된 상기 복수의 함수군의 파라메터에 의하여 특정된 상기 소정영역에 포함된 조직의 자화율에 기초하여 정상조직과 비정상조직의 괴리도 정도를 산출하여 생체의 정상성을 검증하는 검증기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상해석프로그램을 기록한 기록매체.

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