磁共振成像装置及其方法

专利名称：磁共振成像装置及其方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及一种自动地进行心脏的期望的拍摄面的定位操作的磁共振成像装置(下面，称为“MRI装置”)的技术。
背景技术：
心脏MRI检查复杂且耗时，需要熟悉检查的实施以及读图。因此，作为心脏MRI的国际学会的 SCMR(Society for Cardiovascular Magnetic Resonance 心血管磁共振学会)规定了心脏MRI检查的标准化规程。该标准化规程不仅根据疾病、检查目的而记载有用于心脏MRI检查的序列、切片厚度等的拍摄条件，而且还详细地记载有作为心脏MRI检查的准备所需的针对每个被检体而不同的心脏的期望的拍摄面的定位操作次序。这里，使用图1 图7来简单地说明记载在上述标准化规程中的使用成为背景的 MRI装置(下面，称为“背景装置”)的心脏的期望的拍摄面的定位操作次序。此外，这里说明的次序是只关注拍摄面位置的次序，省略了序列等拍摄条件。在图1中作为心脏的期望的拍摄面的定位操作次序的例子，表示设定记载在标准化规程中的“四腔长轴像(或者四腔截面像)”的截面位置之前的操作次序的流程图。首先，在步骤Sl-I中，背景装置拍摄搜索(scout)像。图2(a)所示的被检体1的拍摄范围10中的“搜索像”是指如图2(b)所示那样地拍摄了拍摄范围10中的体轴横截面 10a、矢状截面IOb以及冠状截面IOc的图像。这种搜索像的图像lla、llb、llc 一般称为 "Axial (轴)像”(参照图 2 (c)) ,"Sagittal (矢状)像”(参照图 2 (d)) ,"Coronal (冠状) 像”(参照图2(e))。接着，在步骤S1-2中，背景装置拍摄MultiSlice像。“MultiSlice像”是指如图 3(a)所示那样地拍摄了覆盖胸部整体的N张体轴横截面10dl，…，IOdN的图像(参照图 3(b))。接着，在步骤S1-3中，背景装置如图4(a)所示那样地从N张MultiSlice像中选择任意的第η个图像lldn，从该图像Ildn设定通过二尖瓣的中心和心尖部的长轴矢量 20a(参照图4(b))。然后，背景装置拍摄通过该长轴矢量20a且与体轴方向平行的截面 10e(参照图4(c))。拍摄了截面IOe的图像lie被称为“垂直长轴像”。接着，在步骤S1-4中，如图5(a)所示那样地，背景装置从图像lie设定通过二尖瓣的中心和心尖部的长轴矢量20b，拍摄通过该长轴矢量20b且与截面IOe正交的截面 10f(参照图5(b))。如图5(c)所示那样地拍摄了截面IOf的图像Ilf被称为“水平长轴像”。接着，在步骤S1-5中，如图6(a)所示那样地，背景装置从图像Ilf设定通过二尖瓣的中心和心尖部的长轴矢量20c，并拍摄与该长轴矢量20c和截面IOf中的任意一个都正交的M张截面10gl，…，10gM(参照图6(b))。此外，截面IOg的范围是从二尖瓣到心尖部为止。如图6(b)所示那样地拍摄了截面IOgl IOgM的图像被称为“左室短轴像”。最后，在步骤S1-6中，如图7(a)所示那样地，背景装置从靠近心基部的任意的左室短轴像Ilgm设定通过左室的中心20d和右心室的角的短轴矢量21a，并拍摄通过该短轴矢量21a且与截面IOgm正交的截面。如图7(b)所示，拍摄了该截面的图像Ilh被称为“四腔长轴像”。其中，在这种心脏的期望的截面的定位操作次序中，在例如期望的截面为“四腔长轴像”的情况下，为了进行定位操作需要进行从步骤Sl-I到步骤S1-5为止的合计5次拍摄和5次拍摄位置以及范围的设定。即，作为心脏MRI检查的准备，为了进行拍摄面的定位操作而需要被检体1中进行屏息多次(在“四腔长轴像”的情况下是5次，在“左室短轴像” 的情况下是4次)，背景装置的操作者需要进行多次截面位置的设定操作。

发明内容
因此本发明的实施方式鉴于上述问题点，其目的在于提供在减轻了被检体和MRI 装置的操作者双方的负担的情况下，能够高精度地进行心脏的期望的拍摄面的定位操作的磁共振成像装置及其方法。本发明的实施方式是一种磁共振成像装置，其特征在于，具有拍摄部，拍摄包含被检体的心脏、2维的第1拍摄面数据相互平行地重叠多张、且至少一个方向的分辨率与其它两个方向的分辨率不同的3维的第1拍摄数据；第1轴检测部，从3维的所述第1拍摄数据中检测与所述心脏有关的以3维表现的第1轴；第1图像生成部，计算出通过所述第1 轴、且大于等于规定的分辨率的第1矢量，从所述第1拍摄数据生成通过所述第1轴以及所述第1矢量的面中的第1图像数据；以及第2轴检测部，从所述第1图像数据中检测与所述心脏有关的第2轴。根据本发明的实施方式，在减轻了被检体和MRI装置的操作者双方的负担的情况下，能够高精度地进行心脏的期望的拍摄面的定位操作。


图1是表示标准化规程中的操作次序的流程图。图2是搜索像的说明图，(a)是被检者的说明图，(b)是截面的说明图，(C)是 Axial 像，(d)是 Sagittal 像，(e)是 Coronal 像。图3(a)是MultiSlice像，(b)是体轴横截面的说明图。图4(a)是从N张MultiSlice像中选择了第η个图像的图，(b)是拍摄通过长轴矢量且与体轴方向平行的截面时的说明图，(c)是垂直长轴像的说明图。图5(a)是在垂直长轴像中设定了长轴矢量的图，(b)是拍摄水平长轴像时的说明图，(c)是水平长轴像的说明图。图6(a)是在水平长轴像中设定了长轴矢量的图，(b)是左室短轴像的说明图。图7(a)是在左室短轴像中设定了短轴矢量的图，(b)是四腔长轴像的说明图。图8是实施方式1的MRI装置的框图。
图9是实施方式1的MRI装置的流程图。图10(a)是通过MultiSlice法进行拍摄时的说明图，(b)是降低拍摄面的分辨率且提高拍摄方向的分辨率而拍摄多张的方法的说明图，(c)是以三方向的分辨率全都不同的方式进行拍摄的方法的说明图。图11是第1图像数据的生成方法的说明图。图12是第1图像数据的说明图。图13是实施方式2的MRI装置的框图。图14是实施方式2的MRI装置的流程图。图15是第2图像数据的说明图。图16是实施方式3的MRI装置的框图。图17是实施方式3的MRI装置的流程图。图18是实施方式4的MRI装置的框图。图19是实施方式4的MRI装置的流程图。图20是实施方式5的MRI装置的框图。图21是实施方式5的MRI装置的流程图。图22(a)是通过MultiSlice法进行拍摄时的说明图，(b)是降低拍摄面的分辨率且提高拍摄方向的分辨率来拍摄多张的方法的说明图，(c)是以三方向的分辨率全都不同的方式进行拍摄的方法的说明图。图23是第1图像数据的生成方法的说明图。图M是第1图像数据的说明图。图25是实施方式6的MRI装置的框图。图沈是实施方式6的MRI装置的流程图。
具体实施例方式下面，参照附图来说明实施方式的MRI装置100。实施方式1基于图8 图12来说明实施方式1的MRI装置100的结构。在进行心脏的期望的拍摄面的定位时使用本发明的实施方式的MRI装置。根据图8来说明本实施方式的MRI装置100的结构。图8是表示MRI装置100的结构的框图。MRI装置100具有拍摄部110、第1轴检测部121、第2轴检测部122、第1图像生成部131、第2拍摄面计算部142以及显示部150。此外，该MRI装置100例如还能够通过将通用的计算机用作基本硬件来实现。艮口， 能够通过使搭载在上述计算机中的处理器执行程序来实现拍摄部110、第1轴检测部121、 第2轴检测部122、第1图像生成部131、第2拍摄面计算部142、显示部150。此时，MRI装置100既可以通过将上述的程序预先安装在计算机中来实现，也可以存储在CD-ROM等的存储介质或者经由网络来分发上述的程序，并将该程序适当地安装到计算机中来实现。拍摄部110拍摄包含作为被检体1的对象脏器的心脏2的3维的第1拍摄数据。 第1拍摄数据是至少一个方向的分辨率与其它两个方向不同的第1拍摄面数据相互平行地重叠的3维的拍摄数据。所拍摄的第1拍摄数据输入到第1轴检测部121、第1图像生成部 131。第1轴检测部121从3维的第1拍摄数据中检测以3维表现的第1轴。所检测的第1轴输入到第1图像生成部131。第1图像生成部131计算与第1轴正交、且与第1拍摄数据的第1拍摄面数据形成的角度小于等于规定的角度的第1矢量，接着从第1拍摄数据生成作为在通过第1轴以及第1矢量的面中重构了的2维的图像数据的第1图像数据。所生成的第1图像数据输入到第2轴检测部122、显示部150。第2轴检测部122从2维的第1图像数据中检测以2维表现的第2轴。所检测的第2轴输入到第2拍摄面计算部142、显示部150。第2拍摄面计算部142计算出第2拍摄面，该第2拍摄面是通过第2轴、且与平行于被检体1的体轴方向而通过第2轴的面正交的面。所计算出的第2拍摄面输入到拍摄部 110。拍摄部110根据该第2拍摄面的位置拍摄2维的第2拍摄数据(水平长轴像)。在显示部150中，显示部150输入在拍摄部110中拍摄的3维的第1拍摄数据、2 维的第2拍摄数据，并显示这些拍摄数据。显示部150是液晶显示装置、CRT等的显示器。通过设为该结构，MRI装置100只拍摄3维的第1拍摄数据就能高精度地进行“水平长轴像”的定位以及拍摄。接着，基于图9来说明MRI装置100的动作。图9是表示本实施方式的MRI装置 100的动作的流程图。在步骤s2_l中，拍摄部110取得包含被检体1的心脏2、至少一个方向的分辨率与其它两个方向不同的2维的第1拍摄面数据相互平行地重叠多张的3维的第1拍摄数据， 并向第1轴检测部121、显示部150输出。在本实施方式中，为如图10(a)所示那样地，设由通过MultiSlice法拍摄的包含心脏2的多张Axial截面像il (第1拍摄面数据)构成的3维的第1拍摄数据il。此时， 在各截面像中进行心电同步并结合心时相进行拍摄时，第1拍摄数据il是更优选的。另外， 第1拍摄数据的第1拍摄面数据的拍摄张数以及拍摄间隔根据被检体1的心脏的大小、心率、可能的屏息时间来决定，注意拍摄方向(在本实施方式的情况下是体轴方向)的分辨率极低的情况。其中，第1拍摄数据的拍摄方法不限定于该方法。例如也可以通过MultiSlice法拍摄多张Mggital截面、Coronal截面。另外，例如，也可以如图10(b)所示那样地降低拍摄面的分辨率且提高拍摄方向的分辨率而拍摄多张的第1拍摄数据i2、如图10(c)所示那样地以3方向的分辨率全都不同的方式拍摄的第1拍摄数据i3。这样，只要是在包含心脏的范围中至少一个方向的分辨率与其它两个方向的分辨率不同的拍摄方法即可。在步骤s2_2中，第1轴检测部121从3维的第1拍摄数据中检测以3维表现的与心脏有关的第1轴，并向第1图像生成部131输出。在本实施方式中，将第1轴、以及在后面详细说明的第2轴设为“长轴”。“长轴”是指从位于心脏的“二尖瓣”的中心与“心尖部” 的位置之间的中点的“左室中心”位置到“心尖部”为止的矢量信息。此外，第1轴与第2轴的不同点在于第1轴是大约地求出的虚拟的长轴，第2轴是高精度地求出的长轴。例如，第1轴检测部121能够通过使用模板匹配、边沿检测来检测“二尖瓣”的中心、“心尖部”的位置、并计算出连结这些位置的轴来实现。另外，例如，将决定第1轴的参数以“左室中心”的位置(3个参数)和到“心尖部”为止的方向矢量(3个参数)的合计6个参数进行定义，能够通过将该6个参数作为探索空间而使用模式识别的技术来实现。在非专利文献1和专利文献1中，从第1拍摄数据的任意的1张图像上以2维来表现第1轴，但是在本实施方式中不同点在于以3维来表现。在步骤s2_3中，第1图像生成部131计算出与第1轴正交、且与第1拍摄数据il 的拍摄面(第1拍摄面数据)形成的角度小于等于规定的角度的第1矢量，然后从第1拍摄数据生成作为通过第1轴以及第1矢量的面中的2维的图像数据的第1图像数据，并向第2轴检测部122和显示部150输出。使用图11来说明本实施方式中的第1图像数据的生成方法。图11所示的平行四边形表示作为第ι拍摄数据il的多张Axial截面像(第1拍摄面数据)，将拍摄方向(体轴方向)设为ζ轴、将在截面方向(体轴横断方向)上正交的2矢量设为χ、y轴来定义空间坐标。这里，将图11所示的第1轴的方向矢量Vl设为V1 = (V1 x，V1 y，V1 Z)T但是，在3维空间中只决定1个轴无法唯一地决定3维空间中的面的位置，需要决定第1轴的方向矢量vl和另一个不同的第1矢量ul。在本实施方式的情况下，第1图像数据的分辨率最高时的第1矢量Ul能够通过U1 = (V1 y, -V1 χ,0)τ来计算。该第1矢量Ul在与第1轴(方向矢量vl)正交的矢量中最沿着第1拍摄数据il的各面(第1拍摄面数据)的方向、即形成最小的角度。此外，如果该角度变小， 则分辨率变高，因此不限于最小的角度，只要小于等于规定的角度就变为大于等于规定的分辨率，因此也可以小于等于规定的角度。其中，该第1矢量Ul的决定方法不限于该方法，例如在将x、y、ζ轴的分辨率分别设为dx、dy、dz的情况下，也可以如以U1 e {u I u · (dx, dy, dz) 7 | u | < th，u 丄 vj表示的那样，设第1矢量Ul为单位矢量、与第1轴的方向矢量vl正交、且第1矢量ul的分辨率满足小于等于规定的阈值th的条件的矢量，生成多个第1图像数据。另外，例如，在降低图10(b)所示的第1拍摄面的各分辨率且提高拍摄方向的分辨率而拍摄多张的第1拍摄数据i2的情况下，第1图像数据的分辨率为最高时的第1矢量Ul 能够以U1 = (0,0, 1)τ来计算。其中，在方向矢量vl和第1矢量Ul变得平行的情况下，第1矢量ul成为与方向矢量vl不平行的任意的矢量。在步骤s2_4中，第2轴检测部122从2维的第1图像数据中检测2维的第2轴， 并向第2拍摄面计算部142、显示部150输出。例如，第2轴检测部122能够通过使用模板匹配、边沿检测、模式识别的技术来检测“二尖瓣”的中心、“心尖部”的位置、并计算出连接这些位置的轴来实现。第1轴检测部 121将拍摄方向的分辨率低的第1拍摄数据il设为对象，因此不能高精度地检测“长轴”。 但是，如本实施方式那样，首先由第1轴检测部121检测以3维表现的第1轴，在大约左右地实现了之后，从通过该第1轴且分辨率高的第1图像数据中检测第2轴，从而能够更高精度地检测“长轴”。即，该第2轴成为高精度的长轴。在步骤s2_5中，第2拍摄面计算部142计算出第2拍摄面，该第2拍摄面是通过第2轴(长轴)、且与平行于体轴方向而通过第2轴(长轴)的面正交的面。在本实施方式中，将第2轴v2设为V2 = (v2 x，V2 y，V2 Z)T此时第2拍摄面(即，通过第2轴与ν2、且与平行于体轴方向地通过第2轴v2的面正交的面)成为与以u2 = (v2 x，v2 y，v2_z)tX (0,0,1)t = (v2 y，_v2 x，0)τ计算的第2矢量u2平行、且通过第2轴的面。这里，X是向量积计算。在步骤s2_6中，拍摄部110在第2拍摄面的位置拍摄2维的第2拍摄数据，并向显示部150输出。图12所示的2维的第2拍摄数据被称为“水平长轴像”。此外，拍摄部 110也可以结合该第2拍摄数据而拍摄多张与第2拍摄数据平行的图像数据。在显示部150中，显示所拍摄的3维的第1拍摄数据、2维的第2拍摄数据。另外， 也可以如图12所示那样地重叠显示检测第1图像数据的第2轴v2、“二尖瓣”的中心位置 mv、“心尖部”位置ca，因为操作者能够确认自动地设定的拍摄面的定位精度，因此是更优选的。根据本实施方式，从3维的第1拍摄数据检测以3维表现的第1轴(虚拟的长轴)， 接着，通过从在通过该第1轴(虚拟的长轴)、且分辨率为最高的面中重构的第1图像数据中检测第2轴(高精度的长轴)，能够高精度地检测心脏的长轴方向。由此，只拍摄3维的第1拍摄数据可就能够进行“水平长轴像”的定位以及拍摄，能够更有效地进行心脏的期望的拍摄面的定位。实施方式2接着，基于图13 图15来说明作为本发明的实施方式2的MRI装置100。在本实施方式的MRI装置100中，只拍摄3维的第1拍摄数据就能够高精度地进行心脏的“四腔长轴像”的定位以及拍摄。其中，本实施方式不限于“四腔长轴像”，还能够以同样的结构来进行“二腔长轴像”、“三腔长轴像”的定位以及拍摄。基于图13的框图来说明本实施方式的MRI装置100的结构。如图12所示，本实施方式的MRI装置100是如下结构从实施方式1的MRI装置100中去掉第2拍摄面计算部142、并追加了第2图像生成部132、第3轴检测部123、第3拍摄面计算部143。此外，除了所追加的第2图像生成部132、第3轴检测部123、第3拍摄面计算部143以外的结构与实施方式1的说明重复，因此省略其说明。第2图像生成部132生成在与第2轴正交的面中重构了第1拍摄数据的图像数据的2维的第2图像数据。所生成的第2图像数据被输入到第3轴检测部123、显示部150。第3轴检测部123从2维的第2图像数据中检测2维的第3轴。所检测的第3轴被输入到第3拍摄面计算部143、显示部150。第3拍摄面计算部143计算作为通过第3轴和第2轴的面的第3拍摄面。所计算出的第3拍摄面被输入到拍摄部110。拍摄部110在该第3拍摄面的位置拍摄第3拍摄数据。
接着，使用图14的流程图来说明本实施方式的MRI装置100的动作。此夕卜，图14 的步骤s2-l s2-4与实施方式1的说明重复，因此省略其说明。在步骤s2_7中，第2图像生成部132生成在与第2轴正交的面中重构了第1拍摄数据的图像数据的第2图像数据，并向第3轴检测部123、显示部150输出。在步骤s2_8中，第3轴检测部123从第2图像数据中检测第3轴，并向第3拍摄面计算部143、显示部150输出。在本实施方式中，在用于决定拍摄位置的拍摄面为“四腔长轴像”的情况下，第3 轴是“短轴”，所生成的第2图像数据在通过靠近“二尖瓣”的位置、且与第2轴正交的面中生成第2图像数据时，是更优选的。其中，第2图像数据的生成方法不限于此，既可以是通过作为“二尖瓣”的中心与“心尖部”的中间位置的左室中心位置的面，也可以以从靠近“二尖瓣”的位置连结左室中心位置的线段上的多个位置为中心来生成多张第2图像数据。另外，第3轴检测部123如下地计算出以2维表现的第3轴。首先，使用模板匹配、 边沿检测、模式识别的技术检测2维的第2图像数据上的“右心室的角”，接着，将通过该位置且与第2轴(长轴)正交的轴计算为第3轴。其中，第2图像数据的生成方法以及第3轴检测方法不限于此，例如，在要定位的拍摄面为“三腔长轴像”的情况下，能够通过在长轴上在通过靠近左心房的点的面中生成第 2图像数据、并检测左室流出通路来实现。这样，只要是如下方法即可以包含用于检测与要定位的拍摄面相对应的第3轴的解剖学的图像特征的方式生成第2图像数据，并能够根据其解剖学的特征从第2图像数据中检测第3轴。在步骤s2_9中，第3拍摄面计算部143计算出作为通过第2轴和第3轴的面的第 3拍摄面，并向拍摄部110输出。在步骤S2-10中，拍摄部110在第3拍摄面的位置拍摄第3拍摄数据，并向显示部 150输出。图15所示的2维的第3拍摄数据被称为“四腔长轴像”。在显示部150中，显示所拍摄的3维的第1拍摄数据、2维的第3拍摄数据。另外，如图15所示地，通过重叠显示第2图像数据与第2轴交叉的点v3、检测的 “右心室的角”的位置rv、第3轴v4，操作者能够确认自动地设定的拍摄面的定位精度，因此是更优选的。根据本实施方式，生成在与第2轴正交的面中重构了的第2图像数据，从第2图像数据中检测第3轴。由此，只拍摄第1拍摄数据就能进行“四腔长轴像”的定位以及拍摄， 能够更有效地进行心脏的期望的拍摄面的定位。实施方式3接着，基于图16 图17来说明作为本发明的实施方式3的MRI装置100。本实施方式的MRI装置100只拍摄第1拍摄数据拍摄就能高精度地进行“左室短轴像”的定位以及拍摄。使用图16的框图来说明本实施方式的MRI装置100的结构。本实施方式的MRI装置100是从实施方式1的MRI装置100中去掉第2拍摄面计算部142，并追加了第4拍摄面计算部144的结构。此外，在图16中，除了所追加的第4拍摄面计算部144以外的结构与实施方式1的说明重复，因此省略其说明。
第4拍摄面计算部144计算出作为与第2轴正交的面的第4拍摄面。所计算出的第4拍摄面被输入到拍摄部110。接着，使用图17的流程图来说明本实施方式的MRI装置100的动作。此外，图17 的步骤s2-l s2-4与实施方式1的说明重复，因此省略其说明。在步骤S2-11中，第4拍摄面计算部144计算出作为与第2轴正交的面的第4拍摄面，并向拍摄部Iio输出。例如，该第4拍摄面既可以是通过“左室中心”的面，也可以是通过“二尖瓣”的中心位置的面。另外，也可以将从“二尖瓣”的中心位置连结到“心尖部” 为止的线段上的多个位置作为中心而计算多个第4拍摄面。在步骤S2-12中，拍摄部110在第4拍摄面的位置拍摄第4拍摄数据，并向显示部 150输出。该第4拍摄数据被称为“左室短轴像”。在显示部150中，显示所拍摄的3维的第1拍摄数据、2维的第4拍摄数据。根据本实施方式，只拍摄3维的第1拍摄数据就能够进行“左室短轴像”的定位以及拍摄，能够更有效地进行心脏的期望的拍摄面的定位。实施方式4接着，基于图18 图19来说明作为本发明的实施方式4的MRI装置100。本实施方式的MRI装置100能够根据3维的第1拍摄数据和2维的第4拍摄数据高精度地进行“四腔长轴像”的定位以及拍摄。其中，本实施方式不限于“四腔长轴像”，还能够以同样的结构来进行“二腔长轴像”、“三腔长轴像”的定位以及拍摄。使用图18的框图来说明本实施方式的MRI装置100的结构。本实施方式的MRI装置100是在实施方式3的MRI装置100中追加了第4轴检测部124、第5拍摄面计算部145的结构。此外，在图18中，除了所追加的第4轴检测部124、 第5拍摄面计算部145以外的结构与实施方式3的说明重复，因此省略其说明。第4轴检测部IM从通过拍摄部110所获得的2维的第4拍摄数据中检测以2维表现的第4轴(第2短轴)。所检测的第4轴被输出到第5拍摄面计算部145、显示部150。第5拍摄面计算部145在通过第4轴和第2轴的面中计算第5拍摄面。所计算出的第5拍摄面被输入到拍摄部110。接着，使用图19的流程图来说明本实施方式的MRI装置100的动作。此外，图19 的步骤s2-l s2-4、slU sl2与实施方式3的说明重复，因此省略其说明。在步骤s2-13中，第4轴检测部IM从第4拍摄数据中检测第4轴测，并向第5拍摄面计算部145、显示部150输出。在本实施方式的情况下，第4轴是“短轴”，第4轴检测部1 使用模板匹配、边沿检测、模式识别的技术从第4拍摄数据上检测“右心室”的角，并将通过该位置且与第2轴(长轴)正交的轴计算为第4轴。这样，只要是以下方法即可从以含有用于检测与用于决定拍摄位置的拍摄面相对应的第4轴的解剖学的图像特征的方式拍摄的第4拍摄数据中，根据其解剖学的特征来检测第4轴。在步骤s2-14中，第5拍摄面计算部145在通过第4轴和第2轴的面中计算出第 5拍摄面。所计算的第5拍摄面被输入到拍摄部110。在步骤s2-15中，拍摄部110在第5拍摄面的位置拍摄2维的第5拍摄数据，并向显示部150输出。该第5拍摄数据被称为“四腔长轴像”。在显示部150中，显示所拍摄的3维的第1拍摄数据、2维的第5拍摄数据。另外，与实施方式3的图14同样地，通过重叠显示第4拍摄数据与第2轴交叉的点、所检测的右心室的角的位置、第4轴，因为操作者能够确认自动地设定的拍摄面的定位精度，因此是更优选的。根据本实施方式，只拍摄第1拍摄数据和第4拍摄数据就能进行“四腔长轴像”的定位以及拍摄，能够有效地进行心脏的期望的拍摄面的定位。实施方式5基于图20 图M来说明实施方式5的MRI装置100的结构。在进行心脏的期望的拍摄面的定位时使用本实施方式的MRI装置。根据图20来说明本实施方式的MRI装置100的结构。图20是表示MRI装置100 的结构的框图。MRI装置100具有拍摄部110、第1轴检测部121、第2轴检测部122、第1图像生成部131、第2拍摄面计算部142、以及显示部150。此外，该MRI装置100例如还能够通过将通用的计算机用作基本硬件来实现。艮口， 能够通过使搭载在上述计算机的处理器执行程序来实现拍摄部110、第1轴检测部121、第 2轴检测部122、第1图像生成部131、第2拍摄面计算部142、显示部150。此时，MRI装置 100既可以通过将上述的程序预先安装在计算机来实现，也可以存储在CD-ROM等的存储介质、或者经由网络来分发上述的程序，并将该程序适当安装到计算机中来实现。拍摄部110拍摄包含作为被检体1的对象脏器的心脏2的3维的第1拍摄数据。 第1拍摄数据是至少一个方向的分辨率与其它两个方向不同的第1拍摄面数据相互平行地重叠的3维的拍摄数据。所拍摄的第1拍摄数据被输入到第1轴检测部121、第1图像生成部 131。第1轴检测部121从3维的第1拍摄数据中检测以3维表现的第1轴。所检测的第ι轴被输入到第ι图像生成部131。第1图像生成部131计算出通过第1轴、且与第1拍摄数据的第1拍摄面数据形成的角度小于等于规定的角度的第1矢量，接着从第1拍摄数据生成作为在通过第1轴以及第1矢量的面中重构了的2维的图像数据的第1图像数据。所生成的第1图像数据被输入到第2轴检测部122、显示部150。第2轴检测部122从2维的第1图像数据中检测以2维表现的第2轴。所检测的第2轴被输入到第2拍摄面计算部142、显示部150。第2拍摄面计算部142计算出第2拍摄面，该第2拍摄面是通过第2轴、且与平行于被检体1的体轴方向而通过第2轴的面正交的面。计算出的第2拍摄面被输入到拍摄部 110。拍摄部110根据该第2拍摄面的位置来拍摄2维的第2拍摄数据(水平长轴像)。在显示部150中，在拍摄部110中拍摄的3维的第1拍摄数据、2维的第2拍摄数据被输入到显示部150中，在显示部150中显示这些拍摄数据。显示部150是液晶显示装置、CRT等的显示器。通过设为该结构，MRI装置100只拍摄3维的第1拍摄数据就能高精度地进行“水平长轴像”的定位以及拍摄。接着，基于图21来说明MRI装置100的动作。图21是表示本实施方式的MRI装置100的动作的流程图。在步骤s2_l中，拍摄部110获取包含被检体1的心脏2、且至少一个方向的分辨率与其它两个方向不同的2维的第1拍摄面数据相互平行地重叠多张的3维的第1拍摄数据，并向第1轴检测部121、显示部150输出。在本实施方式中，如图22(a)所示，设为由通过MultiSlice法拍摄的包含心脏2 的多张Axial截面像il (第1拍摄面数据)构成的3维的第1拍摄数据il。此时，当在各截面像中进行心电同步并结合心时相进行拍摄时，第1拍摄数据il是更优选的。另外，第1 拍摄数据的第1拍摄面数据的拍摄张数以及拍摄间隔是根据被检体1的心脏的大小、心率、 可能的屏息时间来决定的，注意拍摄方向(在本实施方式的情况下是体轴方向)的分辨率极低的情况。其中，第1拍摄数据的拍摄方法不限定于该方法。例如也可以通过MultiSlice法来拍摄多张Mggital截面、Coronal截面。另外，例如，也可以是如图22 (b)所示那样地降低拍摄面的分辨率且提高拍摄方向的分辨率而拍摄多张的第1拍摄数据i2、如图22(c)所示那样地以3个方向的分辨率全都不同的方式拍摄的第1拍摄数据i3。这样，只要是在包含心脏的范围中至少一个方向的分辨率与其它两个方向的分辨率不同的拍摄方法即可。在步骤s2_2中，第1轴检测部121从3维的第1拍摄数据中检测以3维表现的与心脏有关的第1轴，并向第1图像生成部131输出。在本实施方式中，将第1轴、以及在后面详细说明的第2轴设为“长轴”。“长轴”是指从位于心脏的“二尖瓣”的中心与“心尖部” 的位置之间的中点的“左室中心”位置到“心尖部”为止的矢量信息。此外，第1轴与第2轴的不同点在于第1轴是大约地求出的虚拟的长轴，第2轴是高精度地求出的长轴。例如，第1轴检测部121能够通过使用模板匹配、边沿检测来检测“二尖瓣”的中心、“心尖部”的位置、并计算出连接这些位置的轴来实现。另外，例如，将决定第1轴的参数以“左室中心”的位置(3个参数)和到“心尖部”为止的方向矢量(3个参数)的合计6个参数来进行定义，通过将该6参数作为探索空间并使用模式识别的技术来实现。在非专利文献1和专利文献1中，在第1拍摄数据的任意的1张图像上以2维来表现第1轴，但是在本实施方式中不同点在于以3维来表现。在步骤s2_3中，第1图像生成部131计算出通过第1轴、且与第1拍摄数据il的拍摄面(第1拍摄面数据)形成的角度小于等于规定的角度的第1矢量，接着，从第1拍摄数据生成作为通过第1轴以及第1矢量的面中的2维的图像数据的第1图像数据，并向第 2轴检测部122和显示部150输出。使用图23来说明本实施方式中的第1图像数据的生成方法。图23所示的平行四边形表示作为第1拍摄数据il的多张Axial截面像(第1拍摄面数据)，将拍摄方向(体轴方向)设为ζ轴、在截面方向(体轴横断方向)上正交的2矢量设为x、y轴来定义空间坐标。这里，将图23所示的第1轴的方向矢量Vl设为Vl = (Vl χ，Vl y，Vl ζ)τ。但是，在3维空间中只决定1个轴无法唯一地决定3维空间中的面的位置，需要决定第1轴的方向矢量vl和另一个不同的第1矢量ul。在本实施方式的情况下，第1图像数据的分辨率最高时的第1矢量Ul能够通过U1 = (V1 y, -V1 χ,0)τ
来计算。该第1矢量ul在通过第1轴(方向矢量vl)的矢量中最沿着第1拍摄数据il的各面(第1拍摄面数据)的方向、即形成最小的角度。此外，如果该角度变小，则分辨率就变高，因此不限于最小的角度，只要是小于等于规定的角度则大于等于规定的分辨率，因此也可以小于等于规定的角度。其中，该第1矢量ul的决定方法不限于该方法，例如在将x、y、ζ轴的分辨率分别设为dx、dy、dz的情况下，也可以如以U1 e {u I u · (dx, dy, dz) 7 u < th，u 丄 vj表示那样，设第1矢量Ul为单位矢量、通过第1轴的方向矢量vl、且第1矢量ul 的分辨率满足小于等于规定的阈值th的条件的矢量，生成多个第1图像数据。另外，例如，在降低图22(b)所示的第1拍摄面的各分辨率、提高拍摄方向的分辨率而拍摄多张的第1拍摄数据i2的情况下，第1图像数据的分辨率最高时的第1矢量ul 能够以U1 = (0,0, 1)τ来计算。其中，在方向矢量vl和第1矢量Ul变为平行的情况下，第1矢量Ul成为与方向矢量vl不平行的任意的矢量。在步骤s2_4中，第2轴检测部122从2维的第1图像数据中检测2维的第2轴， 并向第2拍摄面计算部142、显示部150进行输出。例如，第2轴检测部122能够通过使用模板匹配、边沿检测、模式识别的技术来检测“二尖瓣”的中心、“心尖部”的位置、并计算出连结这些位置的轴来实现。第1轴检测部 121将拍摄方向的分辨率低的第1拍摄数据il设为对象，因此不能高精度地检测“长轴”。 但是，如本实施方式那样，首先由第1轴检测部121检测以3维表现的第1轴，在大约左右地实现了之后，从通过该第1轴、且分辨率高的第1图像数据中检测第2轴，从而能够更高精度地检测“长轴”。即，该第2轴成为高精度的长轴。在步骤s2_5中，第2拍摄面计算部142计算出第2拍摄面，该第2拍摄面是通过第2轴(长轴)、且与平行于体轴方向地通过第2轴(长轴)的面正交的面。在本实施方式中，将第2轴v2设为V2 = (v2_x, v2 y, ν2_ζ)τ此时第2拍摄面(即，通过第2轴ν2、且与平行于体轴方向地通过第2轴v2的面正交的面)成为与以u2 = (v2 x，v2 y，v2_z)tX (0,0,1)t = (v2 y, _v2 x,0)τ计算的第2矢量u2平行、且通过第2轴的面。这里，X是向量积计算。在步骤s2_6中，拍摄部110在第2拍摄面的位置拍摄2维的第2拍摄数据，并向显示部150输出。图M所示的2维的第2拍摄数据被称为“水平长轴像”。此外，拍摄部 110也可以结合该第2拍摄数据而拍摄多张与第2拍摄数据平行的图像数据。在显示部150中，显示所拍摄的3维的第1拍摄数据、2维的第2拍摄数据。另外， 也可以如图M所示那样重叠显示检测到第1图像数据的第2轴v2、“二尖瓣”的中心位置 mv、“心尖部”位置ca，因为操作者能够确认自动地设定的拍摄面的定位精度，因此是更优选的。根据本实施方式，从3维的第1拍摄数据中检测以3维表现的第1轴(虚拟的长轴)，接着从在通过该第1轴(虚拟的长轴)、且分辨率最高的面中重构了的第1图像数据中检测第2轴(高精度的长轴)，从而能够高精度地检测心脏的长轴方向。由此，只拍摄3 维的第1拍摄数据就能进行“水平长轴像”的定位以及拍摄，能够更有效地进行心脏的期望的拍摄面的定位。实施方式6接着，根据图25 图沈来说明作为实施方式6的MRI装置100。本实施方式的MRI装置100能够从3维的第1拍摄数据和2维的第4拍摄数据高精度地进行“四腔长轴像”的定位以及拍摄。但是，本实施方式不限于“四腔长轴像”，还能够以同样的结构来进行“二腔长轴像”、“三腔长轴像”的定位以及拍摄。使用图25的框图来说明本实施方式的MRI装置100的结构。本实施方式的MRI装置100具有拍摄部110、第1轴检测部121、第1图像生成部 131、第4拍摄面计算部144、第5拍摄面计算部145、以及显示部150。即，是如下结构在实施方式3的MRI装置100中追加了第5拍摄面计算部145。此外，在图25中，除了所追加的第5拍摄面计算部145以外的结构与实施方式3的说明重复，因此省略其说明。第5拍摄面计算部145在通过第4轴和第2轴的面中计算出第5拍摄面。从通过拍摄部110所获得的2维的第4拍摄数据中检测以2维表现的第4轴(第2短轴)，使用所检测的第4轴来计算第5拍摄面。计算出的第5拍摄面被输入到拍摄部110。接着，使用图沈的流程图来说明本实施方式的MRI装置100的动作。此夕卜，图沈的步骤s2-l s2-4、slU sl2与实施方式3的说明重复，因此省略其说明。此外，在步骤 s2-2中，在第1图像生成部131生成了第1图像数据之后，第2轴检测部检测第2轴。在步骤s2-12中，第4拍摄面计算部144计算出第4拍摄面之后，从第4拍摄数据中检测第4轴。在本实施方式的情况下，第4轴是“短轴”，第4轴检测部使用模板匹配、边沿检测、模式识别的技术从第4拍摄数据上检测“右心室”的角，并将通过该位置且与第2轴 (长轴)正交的轴检测为第4轴。这样，只要是如下方法即可能够从以包含用于检测与用于决定拍摄位置的拍摄面相对应的第4轴的解剖学的图像特征的方式拍摄的第4拍摄数据中，根据其解剖学的特征检测第4轴。在步骤s2-14中，第5拍摄面计算部145在通过第4轴和第2轴的面中计算出第 5拍摄面。所计算出的第5拍摄面被输入到拍摄部110。在步骤s2-15中，拍摄部110在第5拍摄面的位置拍摄2维的第5拍摄数据，并向显示部150进行输出。该第5拍摄数据称为“四腔长轴像”。在显示部150中，显示拍摄的 3维的第1拍摄数据、2维的第5拍摄数据。另外，与实施方式3的图14同样地，通过重叠显示第4拍摄数据与第2轴交叉的点、检测的右心室的角的位置、第4轴，操作者能够确认自动地设定的拍摄面的定位精度， 因此是更优选的。根据本实施方式，只拍摄第1拍摄数据和第4拍摄数据就能进行“四腔长轴像”的定位以及拍摄，能够有效地进行心脏的期望的拍摄面的定位。变更例在上述各实施方式中，设第1拍摄数据为通过MultiSlice法拍摄的包含心脏的多个Axial截面，但是例如也可以设为通过将WholeHeartMRCA等的3维重构的拍摄方法降低体轴等一个方向的分辨率，从而能够在1次的屏息时间内进行拍摄。另外，在上述各实施方式中，通过第3轴检测部123和第4轴检测部IM检测的轴设为1个，但是不限于此，也可以检测大于等于2的第3轴、或者第4轴，并同时地进行多个期望的截面位置的设定。在上述中说明了本发明的一个实施方式，但是该实施方式是作为例子来提示的， 并不打算用于限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它各种方式来实施，能够在不超出发明的精神的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含在发明的范围、精神，并且包含在与权利要求所述的发明和与其均等的范围内。
权利要求
1.一种磁共振成像装置，其特征在于，具有拍摄部，拍摄包含被检体的心脏、2维的第1拍摄面数据相互平行地重叠多张、且至少一个方向的分辨率与其它两个方向的分辨率不同的3维的第1拍摄数据；第1轴检测部，从3维的所述第1拍摄数据中检测与所述心脏有关的以3维表现的第 1轴；第1图像生成部，计算通过所述第1轴、且大于等于规定的分辨率的第1矢量，从所述第1拍摄数据生成通过所述第1轴以及所述第1矢量的面中的第1图像数据；以及第2轴检测部，从所述第1图像数据中检测与所述心脏有关的第2轴。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述第1图像生成部计算与所述第1轴正交、且大于等于规定的分辨率的第1矢量。
3.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述第1图像生成部计算与所述第1轴正交、且与所述第1拍摄面数据形成的角度小于等于规定的角度或者成为最小的角度的所述第1矢量。
4.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，还具有第2拍摄面计算部，该第2拍摄面计算部计算出第2拍摄面，该第2拍摄面是通过所述第2轴、且与平行于所述被检体的体轴方向地通过所述第2轴的面正交的面， 所述拍摄部在所述第2拍摄面的位置拍摄第2拍摄数据。
5.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，还具有第2图像生成部，从所述第1拍摄数据生成与所述第2轴正交的面中的第2图像数据； 第3轴检测部，从所述第2图像数据中检测至少一个的第3轴；以及第3拍摄面计算部，在通过所述第2轴和所述第3轴的面中计算出至少一个的第3拍摄面。
6.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于， 还具有计算与所述第2轴正交的第4拍摄面的第4拍摄面计算部。
7.根据权利要求6所述的磁共振成像装置，其特征在于， 所述拍摄部在所述第4拍摄面的位置拍摄第4拍摄数据， 所述磁共振成像装置还具有第4轴检测部，从所述第4拍摄数据中检测与所述心脏有关的至少一个的第4轴；以及第5拍摄面计算部，在通过所述第2轴和所述第4轴的面中计算出至少一个的第5拍摄面。
8.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，还具有在所述第1图像数据上重叠显示所述第2轴的显示部。
9.根据权利要求5所述的磁共振成像装置，其特征在于，还具有在所述第2图像数据上重叠显示所述第3轴的显示部。
10.根据权利要求7所述的磁共振成像装置，其特征在于，还具有在所述第4拍摄数据上重叠显示所述第4轴的显示部。
11.一种磁共振成像装置，其特征在于，具有拍摄部，拍摄包含被检体的心脏、2维的第1拍摄面数据相互平行地重叠多张、且至少一个方向的分辨率与其它两个方向的分辨率不同的3维的第1拍摄数据；第1图像生成部，从3维的所述第1拍摄数据生成大于等于规定的分辨率的第1图像数据；以及第5拍摄面计算部，从通过所述拍摄部在所述第1图像数据的位置拍摄的第4拍摄数据中计算出至少一个的第5拍摄面。
12.一种磁共振成像方法，其特征在于，拍摄包含被检体的心脏、2维的第1拍摄面数据相互平行地重叠多张、且至少一个方向的分辨率与其它两个方向的分辨率不同的3维的第1拍摄数据，从3维的所述第1拍摄数据中检测与所述心脏有关的以3维表现的第1轴， 计算出通过所述第1轴、且大于等于规定的分辨率的第1矢量，并从所述第1拍摄数据生成通过所述第1轴以及所述第1矢量的面中的第1图像数据， 从所述第1图像数据中检测与所述心脏有关的第2轴。
13.—种磁共振成像方法，其特征在于，拍摄包含被检体的心脏、2维的第1拍摄面数据相互平行地重叠多张、且至少一个方向的分辨率与其它两个方向的分辨率不同的3维的第1拍摄数据，从3维的所述第1拍摄数据生成大于等于规定的分辨率的第1图像数据， 从在所述第1图像数据的位置拍摄的第4拍摄数据计算出至少一个的第5拍摄面。
全文摘要
本发明提供一种自动地进行心脏的期望的拍摄面的定位操作的磁共振成像装置(下面，称为“MRI装置”)。具有拍摄部，拍摄包含被检体的心脏、2维的第1拍摄面数据相互平行地重叠多张、且至少一个方向的分辨率与其它两个方向的分辨率不同3维的第1拍摄数据(110)；第1轴检测部(121)，从3维的所述第1拍摄数据中检测与所述心脏有关的以3维表现的第1轴；第1图像生成部(131)，计算出通过所述第1轴且大于等于规定的分辨率的第1矢量，从所述第1拍摄数据中生成通过所述第1轴以及所述第1矢量的面中的第1图像数据；以及第2轴检测部，从所述第1图像数据中检测与所述心脏有关的第2轴(122)。
文档编号A61B5/055GK102451005SQ20111034594
公开日2012年5月16日 申请日期2011年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者新田修平, 松本信幸, 武口智行 申请人:东芝医疗系统株式会社, 株式会社东芝