医用图像处理装置以及磁共振成像装置的制造方法
【专利说明】医用图像处理装置以及磁共振成像装置
[0001]本申请主张2014年12月6日申请的美国专利申请号14/098,586的优先权，并在本申请中引用上述美国专利申请的全部内容。
技术领域
[0002]本实施方式涉及医用图像处理装置以及磁共振成像装置。
【背景技术】
[0003]磁共振摄像(MRI:magnetic resonance imaging)是对人体或者其它被检体进行摄像的、被熟知的方式。在MRI中，对被检体施加强磁场，使该被检体中的水分子内的质子产生进动(precess1n)。通过测量进行进动的质子的弛豫时间(Tl)、或者通过测量进行进动的质子丧失连贯性(coherence)所需的时间(T2)，从而能够获得不同的组织间的对比度。
[0004]扩散强调摄像(DWI:diffus1n-weighted imaging)是为了测量组织内的水的扩散而使用的MRI技术。已知道在通过该扩散强调摄像收集到的图像(以下，称为DWI图像)中发生图像变形。
【发明内容】
[0005]实施方式的目的在于，提供一种能够准确地减少扩散强调图像(DWI图像)所包含的图像变形的医用图像处理装置以及磁共振成像装置。
[0006]本实施方式所涉及的医用图像处理装置具备:存储部，存储通过伴随MPG脉冲的施加的EPI法收集到的DWI图像；校正部，利用表示由于不伴随MPG脉冲的施加的EPI法而产生的变形的空间分布的第I变形图和表示由于MPG脉冲的施加而产生的变形的空间分布的第2变形图，从上述DWI图像，产生由于不伴随MPG脉冲的施加的EPI法而造成的图像变形和由于MPG脉冲的施加而造成的图像变形被减少的校正DWI图像。
[0007]能够准确地减少扩散强调图像(DWI图像)所包含的图像变形。
【附图说明】
[0008]图1A是表示发生EPI变形的MR图像的示意图。
[0009]图1B是表示发生EPI变形和MPG变形这双方的MR图像的示意图。
[0010]图2是表示本实施方式所涉及的磁共振成像装置的简易的构成的图。
[0011]图3是表示本实施方式所涉及的磁共振成像装置的功能块的图。
[0012]图4是表示在图3的磁共振成像装置所包含的系统控制部的控制下进行的、本实施方式所涉及的处理的一系列的流程的图。
[0013]图5是表示在图4的步骤S3中在摄像控制部的控制下执行的EPI法的脉冲序列的一个例子的图。
[0014]图6是表示在图4的步骤S4中在摄像控制部的控制下执行的DWI法的脉冲序列的一个例子的图。
[0015]图7是表示在图4的步骤S8中通过图像处理部进行的变形校正处理以及扩散强调分析的典型的流程的图。
[0016]图8是表示示出本实施方式所涉及的校准处理、EPI变形校正、以及MPG变形校正的组合的表的图。
[0017]符号说明
[0018]10…磁共振成像装置、11...医用图像处理装置、12...控制装置、14-MRI扫描仪、16...显示部、18...操作部、20...存储部、24...变形图产生部、26...变形图合成部、28...图像校正部、30…扩散强调分析部、71.??静磁场磁铁、73.??倾斜磁场电源、75.??倾斜磁场线圈、77…发送部、79...发送用RF线圈、81...接收用RF线圈、83...接收部、85...顶板、91...摄像控制部、93…摄像条件设定部、95...重建部、97…图像处理部、99...系统控制部。
【具体实施方式】
[0019]以下，参照附图，说明本实施方式所涉及的医用图像处理装置以及磁共振成像装置。
[0020]首先，针对以往例的图像变形校正进行说明。
[0021]扩散强调扩散强调摄像(DWI:diffus1n-weighted imaging)是为了测量组织内的水的扩散而使用的MRI技术。DWI序列使用两个运动检测梯度磁场(MPG:mot1n-probinggradient)脉冲，使被扩散的流体的信号选择性地衰减。施加第IMPG脉冲，结果发生质子的自旋的相位分散。在经过规定时间之后，施加第2MPG脉冲。第2MPG脉冲具有与第IMPG脉冲相同的强度，依赖于序列，具有与第IMPG脉冲相同的极性或者相反的极性。在梯度回波序列中，第2MPG脉冲的极性与第IMPG脉冲相反。在自旋回波序列中，第2MPG脉冲的极性与第IMPG脉冲相同。
[0022]当在第IMPG脉冲的施加与第2MPG脉冲的施加之间水分子没有移动时，第2脉冲补偿由于第IMPG脉冲而发生的相位分散。然而，当水分子扩散时，不能完全地补偿相位分散。在施加MPG脉冲的期间被扩散的水产生比没有扩散的水弱的MR信号。MR信号的衰减与扩散的量成比例。
[0023]通过MPG脉冲测量的扩散强调的程度由b值表示。b值依赖于摄像参数。摄像参数包含倾斜磁场的振幅、倾斜磁场的施加时间、以及2个MPG脉冲间的时间间隔。b值越高，扩散强调变得越大。
[0024]通过DWI摄像法收集到的DWI图像被扩散强调，但还提示Tl强调或者T2强调。为了从Tl强调或者T2强调的影响中将扩散的影响分离并除去，将DWI图像与通过b = O的序列收集的同一被检体的基准图像进行比较。
[0025]DWI摄像法是以回波平面摄像(EP1:echo_planar imaging)为基础。EPI摄像法是为了高速地产生MRI图像而使用的摄像法。在MRI中使用的各无线电频率激励之后接着进行梯度回波的结合。将通过伴随MPG脉冲的施加的EPI摄像法收集到的图像(b >0时)和通过不伴随MPG脉冲的施加的EPI摄像法收集到的与同一被检体相关的图像进行比较。通过伴随MPG脉冲的施加的摄像法收集到的图像被称为DWI图像。通过不伴随MPG脉冲的施加的摄像法收集到的图像(b = O时)被称为EPI图像。通过将DWI图像和EPI图像进行比较，能够将扩散的影响分离并除去。
[0026]为了根据DWI图像对扩散进行评估，DffI图像(b > O)和与其对应的基准图像(b=0)是通过一系列的脉冲序列来收集的。该一系列的脉冲序列也可以是其它MRI扫描类型，例如，可以是用于收集T2强调(T2W:T2-Weighted)图像的自旋回波序列等其它序列。
[0027]EPI图像和DWI图像由于磁场的不均匀性而发生图像变形。当该磁场的不均匀大时，在图像中产生剧烈的变形。在图1A和图1B中示例出典型的图像变形。另外。T2强调图像是根据自旋回波序列来收集的，在原理上不会发生由于EPI法而造成的图像变形和由于MPG脉冲的施加而造成的图像变形。
[0028]由于EPI法而造成的图像变形(EPI变形)是在EPI图像与DWI图像这双方中可能发生的几何学图像变形的一类型。EPI变形是由于MRI扫描仪的静磁场中的不均匀性而产生的。EPI变形的量根据EPI图像的每个像素而不同，各像素中的变形的量依赖于被检体。
[0029]图1A表示模型(phantom)(在MRI下具有已知的特性的物体)的图像。在图1A所示的图像中产生有EPI变形。在图1A的图像中，被摄像的模型是与平坦的圆柱类似的、具有与人的躯体部的形状大致近似的形状的油基的模型。在图1A中能够视觉辨认的对比度线的格子是由于饱和脉冲而造成的。当没有发生图像变形时，对比度线被平行且垂直地描绘。然而，在图1A的图像中，对比度线变形。如果被检体不同，则EPI图像所包含的图像变形的程度也不同。
[0030]DffI图像除了 EPI变形之外，还累积由于MPG脉冲的施加而造成的图像变形(MPG脉冲变形)。MPG变形是由于在MRI扫描仪的硬件的任意的导电性部分中由MPG脉冲引发的涡电流例如在倾斜磁场线圈内引发的涡电流而引起的几何学变形的一类型。MPG变形只在使用MPG脉冲时产生。从而，在EPI图像中不会发生MPG变形。DWI图像内的各像素的MPG变形是由扫描仪设备的空间内的该像素的位置的函数来表现的。所谓扫描仪设备的空间表示不存在磁场的几何学变形的物理空间。扫描仪设备的空间与包含磁共振成像装置直接测量的几何学变形的空间相对照。MPG变形的量不会根据患者而变动。然而，MPG变形的特性是磁共振成像装置的种类、或者各磁共振成像装置所固有的。
[0031]图1B所示的图像发生有EPI变形与MPG变形这双方。如图1B所示，EPI变形和MPG变形累积，被累积的图像变形例如使图1B所示的图像所包含的被检体区域变形为鞍状。
[0032]提出了用于通过图像处理对EPI变形进行校正的多个方法。这些方法被分类为两种，即，实测原图法(field map method)和对位法。实测原图法根据多重回波时间收集EPI图像，根据这些EPI图像计算EPI变形的量。适用实测原图法，能够校正新的图像所包含的EPI变形。以基于不同的回波时间的同一解剖学构造的一组图像为前提，能够计算EPI变形，校正所有的图像。然而，实测原图法不能适用于MPG变形。
[0033]对位法将新的EPI图像相对于非EPI基准图像例如T2强调图像直接进行对位。T2强调图像被选择为基准图像，但其理由是因为T2强调图像不会发生EPI变形和MPG变形。当EP1-T2W对位与DW1-T2W对位这双方准确到可信赖的程度时，对位法能够校正该MPG变形与该EPI变形这双方。然而，当任一对位不准确时，两类型的变形的校正的精度明显低。
[0034]本实施方式所涉及的医用图像处理装置以及磁共振成像装置能够准确地减少上述的扩散强调图像(DWI图像)所包含的图像变形。
[0035]图2是表示本实施方式所涉及的磁共振成像装置10的简易的构成的图。如图2所示，本实施方式所涉及的磁共振成像装置10具有医用图像处理装置11和MRI扫描仪14。医用图像处理装置11是安装于MRI扫描仪14的控制台。MRI扫描仪14是通过MRI摄像法对被检体进行扫描的架台。医用图像处理装置11也可以是独立于MRI扫描仪14的计算机。例如，医用图像处理装置11例如也可以是单机(stand alone)的、或者网络连接的个人计算机。假设本实施方式所涉及的MRI扫描仪14是使用QD全身用线圈的扫描仪。另外，作为MRI扫描仪14，并不限定于上述的类型，使用任意的合适的扫描仪即可。
[0036]医用图像处理装置11包含控制装置12。控制装置12与显示部16、输入部18、以及存储部20连接。输入部18包含计算机的键盘、鼠标、或者控制面板等一个或者多个输入设备。存储部20存储通过MRI扫描仪14收集到的图像。另外，在本实施方式中，图像也可以从能够形成图像记录保管通信系统(PACS:Picture Archiving and Communicat1nsystem)的一部分的远程数据存储装置(未图示)被供给到存储部20。存储部20或者远程数据存储装置能够具备任意的合适的形式的存储器存储装置。控制装置12作为磁共振成像装置10的中枢而发挥作用。控制装置12控制MRI扫描仪14来通过MR摄像法对被检体进行摄像，收集与被检体相关的MR图像。
[0037]图3是表示本实施方式所涉及的磁共振成像装置10的功能块的图。如图3所示，磁共振成像装置10具有医用图像处理装置11和MRI扫描仪14。
[0038]MRI扫描仪14具有静磁场磁铁71、倾斜磁场电源73、倾斜磁场线圈75、发送部77、发送用RF线圈79、接收用RF线圈81、以及接收部83。医用图像处理装置11具有控制装置12、显示部16、输入部18、以及存储部20。控制装置12具有摄像控制部91、摄像条件设定部93、重建部95、图像处理部97、以及系统控制部99。医用图像处理装置11和MRI扫描仪14经由电气通信线路能够相互通信地连接。