JPH0430829A - 磁気共鳴イメージング装置の像再構成装置及び像再構成方式 - 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〕 本発明は磁気共鳴イメージング装置の像再構成装置及び
像再構成方式に関し、特に像再構成処理の高速化を実現
することによりリアルタイムな像再構成や３次元の高速
像再構成を行うのに好適な像再構成装置及び像再構成方
式に関するものである。

〔従来の技術〕

従来における磁気共鳴イメージング装置の像再構成装置
の回路例を第６図に示す。この回路例によれば、磁気共
鳴イメージング装置のパルスシーケンサ１０１は、コイ
ル磁石やプローブ等から成る検出装置１０２を制御し、
検出装置１０２に対し所定のシーケンスを実行して、検
出装置１０２から計測によって得られたデータを取り込
む。パルスシーケンサ１０１に取り込まれた計測データ
は、バス１０３を経由して、イメージプロセッサ１０４
とメモリ１０５から成る演算処理装置１０６の当該メモ
リ１０５に転送され、ここに格納される。メモリ１０５
に格納された計測データの量が所定の２次元分又は３次
元分の量になった時、イメージプロセッサ１０４は起動
し、メモリ１０５に格納されたデータを用いて像再構成
処理を開始する。像再構成が行われたデータは、メモリ
１０５を経由してその後デイスプレィ装置１０７に転送
され、当該データを用いてデイスプレィ装置１０７にお
いてが画像の表示が行われる。このように従来の磁気共
鳴イメージング装置では、像の゛再構成処理は、撮影速
度が低速であったためリアルタイムで行うようには構成
されておらず、所定量の計測データがメモリに蓄積され
た状態にて、いわゆるバッチ式で実行されるように構成
されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の磁気共鳴イメージング装置では、装置性能として
像再構成処理に要する処理時間に比較して撮影時間の方
が長いため、リアルタイム性は本来要求されておらず、
像再構成処理のための時間も秒単位程度の比較的にゆっ
くりとした処理時間で十分であった。

しかしながら、最近では撮影技術も進歩し、撮影時間が
Ｌｏｏｍｓ以下という撮影技術も近い将来実用化されよ
うとしている。このような高速の撮影技術を用いれば、
リアルタイムで、例えば患者の患部像を見ながら患部を
サーチする、更には３次元の計測データを一括して取り
込み、その任意断面を表示しながら診断を行う、等の使
用方法が可能となり、磁気共鳴イメージング装置の用途
が拡大することになる。ところが、かかる高速撮影が可
能になっても、従来の装置構成に基づく像再構成処理を
用いる限り、その処理時間は前述の如く秒の単位である
から、今度は像再構成処理時間がネックとなってリアル
タイム像表示や高速な３次元表示ができないということ
になる。

本発明の目的は、撮影時間の高速化に対応して像再構成
処理の高速化を図ることのできる磁気共鳴イメージング
装置の像再構成装置と、本装置を利用して、リアルタイ
ムな画像表示を可能にする像再構成処理方式と、高速な
３次元像表示を可能にする像再構成方式を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の像再構成装置
は、イメージプロセッサの制御の下に磁気共鳴現象を利
用して被検体の断層像を作成する磁気共鳴イメージング
装置において、イメージプロセッサの取扱う計測データ
を格納するイメージメモリを複数のローカルメモリで形
成し、ローカルメモリのそれぞれにローカルプロセッサ
を設け、イメージプロセッサの管理の下に複数のローカ
ルプロセッサのそれぞれが対応するローカルメモリに格
納された計測データに所定の演算を行い、断層像を形成
するようにしたことを特徴点として有する。

本発明に係る第１の磁気共鳴イメージング装置の像再構
成方式は、前記の磁気共鳴イメージング装置の像再構成
装置を用いて、イメージプロセッサは、検出装置によっ
て連続的に撮影される２次元の計測データをローカルメ
モリのそれぞれに所定順序で周期的に転送すると共にデ
ータ転送が終了したローカルメモリに対応するローカル
プロセッサに対し所定の演算を起動する信号を与え、当
該演算が終了したローカルプロセッサのローカルメモリ
から順序で周期的に画像表示手段に画像を表示させ、検
出装置の計測サイクルと同等のリアルタイムな画像表示
を行うようにしたことを特徴点として有する。

本発明に係る第２の磁気共鳴イメージング装置の像再構
成方式は、前記の磁気共鳴イメージング装置の像再構成
装置を用いて、イメージプロセッサは、検出装置によっ
て連続的に撮影される２次元の計測データに関し、第１
次元分のデータに対して高速フーリエ変換を行い、変換
後のデータをローカルプロセッサの数で分割してローカ
ルメモリのそれぞれに転送すると共に、各ローカルプロ
セッサに、並行に、対応するローカルメモリに格納され
たデータについて第２の次元及び第３の次元のデータに
対して高速フーリエ変換を行わせ、高速な３次元像再構
成を行うようにしたことを特徴点として有する。

〔作用〕

本発明による磁気共鳴イメージング装置では、イメージ
メモリのメモリ空間を所定の数の空間に分割し、それぞ
れをローカルメモリとして設定すると共に、各ローカル
メモリに対しそれぞれに格納された計測データを処理す
る専用のローカルプロセッサを配設し、所定のタイミン
グで各ローカルプロセッサを動作させ、並行して計測デ
ータを演算し断層像を作成させる。これによって像再構
成の処理の短時間化を図る。

本発明による第１の磁気共鳴イメージング装置の像再構
成方式では、前記磁気共鳴イメージング装置によって像
再構成処理の短時間化を達成することができるので、こ
れを利用してリアルタイムな像再構成を実現するもので
あり、同様にして本発明による第２の磁気共鳴イメージ
ング装置の像再構成方式では、高速の３次元像再構成を
実現するものである。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の像再
構成装置を示すブロック図であり、本図ではブロック構
成で示され、磁気共鳴イメージング装置の検出装置等の
具体的構成は省略されている。第１図において、１は高
周波発振器、ｘ、　　ｙ。

２の各コイル磁石等から成る検出装置であり、２は検出
装置１の各コイルに対し所定のパルスを所定の順序で供
給するパルスシーケンサである。磁気共鳴イメージング
装置で被検体から所要部位の像データをとるときには、
パルスシーケンサ２は所定の計測サイクルで所定のパル
スを検出装置１に対して供給すると、エコー信号が発生
し、このエコー信号によって像データを得ることができ
る。

かかるパルスシーケンサ２はイメージプロセッサ３に接
続されており、パルスシーケンサ２によって得られた像
データはイメージプロセッサ３に与えられる。パルスシ
ーケンスによる計測動作はイメージプロセッサ３によっ
て制御されている。イメージプロセッサ３はシステムバ
ス４に接続される。このシステムバス３には、更に、イ
メージメモリ５とデイスプレィプロセッサ６が接続され
ている。

イメージメモリ５は、イメージプロセッサ３のメモリ空
間に割り付けられており、且つこのメモリ空間を複数の
エリアに分割しそれぞれをローカルメモリとし、−船釣
にｎ個のローカルメモリに分割されて構成されている。

第１図では一例としてイメージメモリ５は８等分され、
８個のローカルメモリ５１〜５８がイメージメモリ５の
中に含まれている。これらのローカルメモリ５１〜５８
は、それぞれ、当該エリアのみをアクセスする機能が与
えられた専用のローカルプロセッサ７１〜７８を備えて
いる。これらのローカルプロセッサ７１〜７８のデータ
処理の動作は前記イメージプロセッサ３の管理の下で実
行される。

第２図に１つのローカルメモリ部の構成を詳細に示して
いる。本図においては例えばローカルメモリ５１の構成
を示し、ローカルメモリ５１にはバスバッファ５１ａと
メモリアレイ５１ｂが含まれ、システムバス４はパスバ
ッファ５１ａによってゲートされる。パスバッファ５１
ａは、イメージプロセッサ３がローカルメモリ５１のメ
モリ領域をアクセスする時にのみ、ローカルバス５１ｃ
を通してシステムバス４とメモリアレイ５１ｂとを接続
するように動作する。イメージプロセッサ３からローカ
ルメモリ５１にアクセスが行われている時には、パスバ
ッファ５１ａからローカルプロセッサ７１に対してアク
セス禁止の信号が与えられ、ローカルプロセッサ７１か
らローカルメモリ５１に対しアクセスすることはできな
い。それ以外の場合には、ローカルプロセッサ７１はロ
ーカルメモリ５１に対してアクセスすることができる。

その他のローカルメモリとローカルプロセッサの構成も
上記と同様である。

デイスプレィプロセッサ６にはデイスプレィメモリ８と
キーボード９が設けられ、デイスプレィメモリ８には更
にデイスプレィ１０が付設されている。デイスプレィプ
ロセッサ６はイメージプロセッサ３の管理の下に動作す
る。

次に、上記構成を有する磁気共鳴イメージング装置の像
再構成装置によるリアルタイム像再構成処理の動作につ
いて第１図及び第３図を参照して説明する。

イメージプロセッサ３はパルスシーケンサ２を介して検
出装置１から計測データ（これを第１のデータとする）
を入力し、この測定データを最初にイメージメモリ５の
ローカルメモリ５１に記憶する。この完結した一連の動
作状態を第３図においては第１データ取込み１１として
示している。

この第１データの取込みには所定の時間（ｔ、）を要す
る。データの取込み動作については、イメージプロセッ
サ３の動作指令に基づいて、第１データ取込み１１に引
き続いて、同一時間ｔ、で連続して第２データ取込み１
２、第３データ取込み１３、・・・、第８データ取込み
１３まで行われ、更にこのパターンでデータ取込みが繰
り返される。

一方、ローカルメモリ５１に第１の計測データが記憶さ
れると、ローカルプロセッサ７１はイメージプロセッサ
３の指令に基づき起動され、第１データ取込み１１の完
了を待って即座に像再構成のためのデータ演算を開始す
る。これを第３図では第１データ演算２１として示して
いる。このローカルプロセッサ７１による第１データ演
算２１に要する時間は望ましくは例えば３００〜４００
ｍ５であり、第１データ演算２１は一般的にローカルメ
モリ５１に関する次の第９データ取込みが開始されるま
でに終了するように設計されている。

こうしてイメージプロセッサ３によるデータの取込みと
、ローカルプロセッサ７１によるデータ演算は並行に行
われる。更に、イメージプロセッサ３によるローカルメ
モリ５２に対する第２データ取込み１２が終了すると、
ローカルプロセッサ７２がローカルメモリ５２に記憶さ
れた第２の計測データに対して第２のデータ演算２２を
開始する。

ローカルプロセッサ７２による第２データ演算２２は、
ローカルプロセッサ７１による第１データ演算２１と実
質的に同じであり、相違点はデータが異なるだけである
。このようにして、それ以降、第３データ取込み１３等
が終了すると、各ローカルメモリ５３〜５８に対応する
ローカルプロセッサ７３〜７８が独立にデータ演算を開
始する。ローカルプロセッサ７１〜７８による像再構成
のデータ演算速度は、通常、前記の計測サイクルよりも
低速である。

そして各ローカルプロセッサ７１〜７８で演算が終了し
、像を再構成するためのデータが作成されると、これら
のデータはそれぞれ対応するローカルメモリに再び格納
され、その後所定の条件の下で各ローカルメモリからデ
イスプレィプロセッサ６に順次に転送され、デイスプレ
ィメモリ８を介してデイスプレィ１０に表示され、所定
の断層像を表示する。第３図中において、最下段のデー
タ表示の項目はデイスプレィ１０に表示される各データ
の表示時期及び表示順序をそれぞれ示している。こうし
てデイスプレィ１０においてリアルタイムな画像表示を
行うことができる。

第１図の装置構成例ではローカルメモリ及びローカルプ
ロセッサの個数を８として説明したが、ここで個数を一
般的にｎとおくと、ｎは、ｎ×（データ取込み時間）〉
データ演算時間となるような整数値に決定される。なお
第３図中において、データ取込み時間はｔｌ、データ演
算時間はｔ２として示されている。上記のような整数値
をｎとして用いると、例えばローカルプロセッサ７１は
次の第（ｎ＋１）の測定データを取込む時には演算が終
了しており、第（ｎ＋１）の測定データについて再びロ
ーカルプロセッサ７１でデータ演算を行うことができる
。前記の実施例においてｎを８として説明したが、この
８の数は前記の条件を満たしている仮定されている。

次に、２次元像撮影時間をＬｏｏｍｓ、２次元像再構成
時間を７００ｍ５と仮定して、磁気共鳴イメージング装
置のリアルタイムな像再構成の具体例を説明する。第４
図は像再構成時にデイスプレィ１０に表示される画面の
一例を示す。この画面３１では、左側に撮影位置を示す
リファレンス像３２が表示され、この像に重ねて表示さ
れたカーソル３３をキーボード９上のアップダウンキー
により上下させることにより、当該カーソル３３が位置
する部位の断層像をリアルタイム像３４として画面の右
側に表示させている。カーソル３３の位置を制御するア
ップダウンキーを操作してリファランス像３２の所定部
位にセットすると、デイスプレィプロセッサ８はその情
報をシステムバス４を介してイメージプロセッサ３に伝
送し、これに対応してイメージプロセッサ３はパルスシ
ーケンサ２に対し、カーソル位置の像を得るのに必要な
磁場制御パラメータを与え、°パルスシーケンサ２はそ
のパラメータに従って磁場を制御して当該所定部位の計
測データを得る。キーボード９上のアップキーが押され
ている間では、イメージプロセッサ３はカーソル３３の
上昇に伴い、その撮影位置が次々に上となるように制御
パラメータを与えていき、１００　ｍ　ｓに一回ずつ次
々と異なる断層撮影面のデータを得る。こうして得られ
たデータを２次元の１枚の断面ずつローカルメモリ５１
、　５２．　　・・・、５８の順序で次々に格納し、所
定のタイミングでローカルプロセッサ７１〜７８が起動
する。各ローカルプロセッサは１枚の断層撮影面分の像
再構成が終了すると（ローカルプロセッサ起動後７００
ｍ５）、デイスプレィプロセッサ６にメツセージを送る
。デイスプレィプロセッサ６は当該メツセージを受けと
った後、その時点でまだアップキーが押されていれば、
ローカルメモリから再構成されたデータを読取り、デイ
スプレィメモリ８に当該データを転送し、デイスプレィ
１０に表示させる。

以上のような像再構成によれば、オペレータが被検体の
断面をスキャンしながら観測を行い、診断に必要な患部
等の断面がデイスプレィ上に現れた時にアップダウンキ
ーを離すようにすれば、必要な断層像を対話形式で得る
ことができる。

以上のように上記像再構成装置よれば、診断に必要な被
検体の部位の断層面が、デイスプレィの画面を見ながら
リアルタイムで且つ対話形式により得ることができ、そ
の結果撮影における位置決め操作を極めて容易に行うこ
とができ、診断も的確に行うことができる。

次に本発明による磁気共鳴イメージング装置の像再構成
装置を用いた３次元の高速像再構成を説明する。

まず最初にローカルメモリ及びローカルプロセッサの個
数をｎとして一般的に説明する。３次元の像再構成では
計測データを３つの方向に高速フーリエ変換を行うため
、１ｘｊｘｋの数のピクセルの分解能で像再構成を行う
ためには、１ｘｊＸｋＸ　（ｌｏｇ２ｉＸ　　ｌｏｇ２
ｊＸ　　ｌｏｇ２ｋ）のオーダのバタフライ演算が必要
となる。３次元の像再構成処理の時には、イメージプロ
セッサ３は、パルスシーケンサ２から１次元分（１プロ
ジ工クシヨン分）のデータを受は取ると、即座に高速フ
ーリエ変換し、変換後のデータをｎ等分し、ｎ等分され
たそれぞれのデータをイメージメモリの各ローカルメモ
リに転送する。データの構造と第５図に示す。ここでは
、３次元のデータに関してＸ方向をｉ点、Ｘ方向をｊ点
、２方向をに点として仮定し、当該データとこれを格納
するローカルメモリＬＬ、Ｌ２．〜．Ｌｎとの対応を示
す。

第５図に示されるように、ｎ個のローカルメモリＬ１〜
Ｌｎのそれぞれには最終的にｉ　／　ｎ枚分の２次元デ
ータが、Ｘ方向については高速フーリエ変換が終了した
状態で格納される。従って、ローカルメモリＬ１〜Ｌｎ
のそれぞれは、ｉ／ｎ枚のデータに対してＸ方向及び２
方向に関して高速フーリエ変換を行うことにより像再構
成処理を行う。

このため、本実施例に係る像再構成装置による全データ
撮影後の像再構成時間は、１個のイメージプロセッサが
すべての方向に関して高速フーリエ変換を行っていた従
来の像再構成に比較して１／ｎに短縮される。

次に第１図の構成を有する像再構成装置に具体的に数値
を与えて３次元の高速撮影について説明する。今、３次
元のマトリックスが２５６Ｘ２５６ｘ２５６であるとす
る。また２５６点についての複素高速フーリエ変換の速
度が１ｍｓ、１プロジエクシヨン（２５６点）の計測時
間が１０ｍ５であるとする。このときデータの計測時間
は、０．０１ｘ２５６　ｘ２５６　＝６５５秒像再構成
の時間（この場合、高速フーリエ変換のみを仮定する）
は、従来の像再構成装置によれば、Ｄ、ＨＩ　Ｘ　２５
６Ｘ２５６　Ｘ　３＝１９６秒これに対して、第１図の
如く構成された像再構成装置によれば、１次元方向の高
速フーリエ変換については計測動作中にイメージプロセ
ッサ３が実行する。すなわち、計測時間ｌＱｍｓ中の１
ｍｓが使用される。計測が終了し、所定のデータがそれ
ぞれのローカルメモリ５１〜５８に記憶された棟、２次
元についての高速フーリエ変換を８個のローカルプロセ
ッサ７１〜７８に実行させる。この結果、本発明の場合
、像再構成時間は、０．００１　ｘ　２５６ｘ（２５６
／　８）　ｘ　２＝１６秒となり、１０倍以上の高速化
をは達成することができる。

更なる高速化を図るために、ｙ軸方向の高速フーリエ変
換を、各ローカルプロセッサがｙ軸方向に２５６点が蓄
積されるたびに行う方法を採用すれば、計測終了後は２
方向の高速フーリエ変換のみを実行すれば良く、像再構
成時間は半減することになる。

０．００１　Ｘ　２５６Ｘ（２５６／　８）　＝８秒以
上のように本実施例によれば、計測終了後数秒にて３次
元像を得ることができるため、３次元撮影のスループッ
トを向上することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように本発明によれば、磁気共鳴
イメージング装置の像再構成装置において、所定数のロ
ーカルメモリとこれらのそれぞれに対応するローカルプ
ロセッサを設け、データ処理作業を分散化させ且つ並行
動作させるように構成したため、像再構成処理の処理時
間の高速化を達成することができ、最近の撮影時間の高
速化と相俟って、磁気共鳴名イメージング装置において
、リアルタイム計測と高速３次元計測を行うことができ
る。またこのようにリアルタイム計測及び高速３次元計
測が行えるため、従来必要とされた患部や撮影部位の決
定に要する前処理を省略することができ、磁気共鳴イメ
ージング装置のスループットを向上させることができる
と共に磁気共鳴イメージング装置の取扱いが簡便になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の像再
構成装置のブロック図、第２図はローカルメモリ部の回
路構成を示すプロ・ンク図、第３図３次元の像再構成の
ときのデータとローカルメモリとの関係を示す図、第６
図は従来の像再構成装置のブロック図である。 〔符号の説明〕 ｌ・・・・・ ２・・・・・ ３・・・・・ ４・・・・・ ５・・φ・・ ５１〜５８・ ・検出装置 番パルスシーケンサ ・イメージプロセッサ ・システムバス φイメージメモリ ・ローカルメモリ ６・・・・・・デイスプレィプロセッサ１０・・・・・
デイスプレィ ７１〜７８＠・ローカルプロセッサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）イメージプロセッサの制御の下に磁気共鳴現象を
   利用して被検体の断層像を作成する磁気共鳴イメージン
   グ装置において、前記イメージプロセッサの取扱う計測
   データを格納するイメージメモリを複数のローカルメモ
   リで形成し、前記ローカルメモリのそれぞれにローカル
   プロセッサを設け、前記イメージプロセッサの管理の下
   に前記複数のローカルプロセッサのそれぞれが対応する
   前記ローカルメモリに格納された計測データに所定の演
   算を行い、前記断層像を作成するようにしたことを特徴
   とする磁気共鳴イメージング装置の像再構成装置。
2. （２）請求項１に記載された磁気共鳴イメージング装置
   の像再構成装置を用いて、前記イメージプロセッサは、
   検出装置によって連続的に撮影される２次元の計測デー
   タを前記ローカルメモリのそれぞれに所定順序で周期的
   に転送すると共にデータ転送が終了したローカルメモリ
   に対応する前記ローカルプロセッサに対し前記所定の演
   算を起動する信号を与え、当該演算が終了した前記ロー
   カルプロセッサの前記ローカルメモリから前記順序で周
   期的に画像表示手段に画像を表示させ、前記検出装置の
   計測サイクルと同等のリアルタイムな画像表示を行うよ
   うにしたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の
   像再構成方式。
3. （３）請求項１に記載された磁気共鳴イメージング装置
   の像再構成装置を用いて、前記イメージプロセッサは、
   検出装置によって連続的に撮影される２次元の計測デー
   タに関し、第１次元分のデータに対して高速フーリエ変
   換を行い、変換後のデータを前記ローカルプロセッサの
   数で分割して前記ローカルメモリのそれぞれに転送する
   と共に、各ローカルプロセッサに、並行に、対応する前
   記ローカルメモリに格納されたデータについて第２の次
   元及び第３の次元のデータに対して高速フーリエ変換を
   行わせ、高速な３次元像再構成を行うようにしたことを
   特徴とする磁気共鳴イメージング装置の像再構成方式。