JPH06154189A - 磁気共鳴イメージング装置における投影像作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気共鳴イメージング装置の投影像作成方法
において、再構成された三次元画像に対する投影方向を
互いに直交する二軸周りに回転させて被検体の検査部位
を三次元的に観察可能とする。 【構成】 磁気共鳴イメージング装置の信号処理系にて
三次元画像データＤbを用いた投影処理により二次元画
像を作成する際に、画像の投影方向を互いに直交する二
軸Ｘ，Ｙの周りにそれぞれ回転させて決定し、この決定
された投影方向（Ｚ″）から見た二次元画像として投影
処理をして投影像を作成する。これにより、被検体の検
査部位をいろいろな方向の視点から三次元的に観察する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核磁気共鳴（以下「Ｎ
ＭＲ」と略記する）現象を利用して被検体(人体）の所
望部位の断層像を得る磁気共鳴イメージング装置におい
て画像再構成後の三次元画像データを用いた投影処理に
より二次元画像を作成する投影像作成方法に関し、特に
画像の投影方向を互いに直交する二軸周りに回転させて
被検体の検査部位を三次元的に観察することができる投
影像作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴イメージング装置は、ＮＭＲ現
象を利用して被検体中の所望の検査部位における原子核
スピンの密度分布、緩和時間分布等を計測して、その計
測データから被検体の任意断面を画像表示するものであ
る。そして、従来の磁気共鳴イメージング装置は、図１
に示すように、被検体１に静磁場を与える静磁場発生手
段（２）と、該被検体１に傾斜磁場を与える傾斜磁場発
生手段（３）と、上記被検体１の生体組織を構成する原
子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波パルスをあ
る所定のパルスシーケンスで繰り返し印加するシーケン
サ４と、このシーケンサ４からの高周波パルスにより被
検体の生体組織の原子核に核磁気共鳴を起こさせるため
に高周波信号を照射する送信系５と、上記の核磁気共鳴
により放出されるエコー信号を検出する受信系６と、こ
の受信系６で検出したエコー信号を用いて画像再構成演
算を行うと共にその再構成後の三次元画像データを用い
た投影処理により二次元画像を作成する信号処理系７と
を備え、核磁気共鳴により放出されるエコー信号の計測
を繰り返し行って断層像を得るようになっていた。

【０００３】このような磁気共鳴イメージング装置にお
いて、例えば被検体の血流像を描出するには、上記シー
ケンサ４により被検体１内の血流を描出するパルスシー
ケンスを実行すると共に、このシーケンスを繰り返し行
って検査部位を一定間隔でスライスした多数枚の二次元
画像を収集し、これらをスライス面に垂直な方向に積み
重ねることにより、図７に示すように、三次元の血管デ
ータＤbを得る。この三次元の血管データＤbは、検査部
位に存在する血管Ｂ₁，Ｂ₂をそれぞれのスライス面内で
部分的に含む多数枚の二次元画像の集合である。このた
め、１本の血管がいくつかのスライスに分かれて映像化
されており、このままでは血管Ｂ₁，Ｂ₂の走行や形状を
把握するのは困難であった。

【０００４】そこで、上記の三次元の血管データＤbか
ら以下に述べる手法を用いて、Ｘ線血管造影像やＤＳＡ
と同様の投影血管像を作成することが行われている。図
７は血管Ｂ₁，Ｂ₂の一部分をそれぞれ部分的に含む連続
した多数枚の二次元画像をそのスライス面に直交する方
向に積み重ねた三次元の血管データＤbから二次元の投
影像を得る方法を示している。この場合の投影方向は、
どのような方向からでもよい。一般的には、冠状断又は
矢状断或いは軸横断の方向に投影するが、血管Ｂ₁，Ｂ₂
の前後関係等の奥行き知覚を得るため、図７に示すよう
に、任意の軸Ａ（例えば体軸）を中心として例えば０°
〜90°の範囲で５°〜10°おきに回転させて複数枚の投
影像Ｉ₁〜Ｉnを作成していた。そして、これらの投影像
Ｉ₁〜Ｉnを連続的に動画像として表示すると、血管
Ｂ₁，Ｂ₂の構造を認識するのが容易となる。

【０００５】ここで、上記の投影像Ｉ₁〜Ｉnを作成する
際、ある視点から三次元の血管データＤbを投影するの
に「光線軌跡法」という方法を用いる。すなわち、視点
から投影面までに一つの光軸を設けたとき、その光軸上
にある血管の候補は、背景となるノイズよりも信号値が
大きいと予測される。従って、上記の光軸上にある信号
値の最大のものは、血管である可能性が非常に高い。そ
こで、この最大値のみで１枚の投影像を作成すれば、血
管像が得られることとなる。この方法は、「最大値投影
法」と呼ばれ、最も多用されている手法である。このよ
うな投影手法を用いて、複数の投影角の画像を作成する
ことにより、被検体の血管系の構造を観察していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の投影像作成方法においては、図７に示すように、複
数枚の投影像Ｉ₁〜Ｉnを作成するのに、一つの軸Ａのみ
の周りに回転させて投影角度を変えていたので、同一平
面内の視点から見た投影像となり、検査部位の三次元的
な拡がりを把握するのは困難であった。従って、検査部
位の形状や構造がよくわからないことがあり、画像診断
において詳細かつ正確な診断ができないことがあった。

【０００７】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、画像の投影方向を互いに直交する二軸周りに回転
させて被検体の検査部位を三次元的に観察することがで
きる磁気共鳴イメージング装置における投影像作成方法
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による磁気共鳴イメージング装置における投
影像作成方法は、被検体に静磁場を与える静磁場発生手
段と、該被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段
と、上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に核
磁気共鳴を起こさせる高周波パルスをある所定のパルス
シーケンスで繰り返し印加するシーケンサと、このシー
ケンサからの高周波パルスにより被検体の生体組織の原
子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射
する送信系と、上記の核磁気共鳴により放出されるエコ
ー信号を検出する受信系と、この受信系で検出したエコ
ー信号を用いて画像再構成演算を行うと共にその再構成
後の三次元画像データを用いた投影処理により二次元画
像を作成する信号処理系とを備えて成る磁気共鳴イメー
ジング装置において、上記信号処理系にて三次元画像デ
ータを用いた投影処理により二次元画像を作成する際
に、画像の投影方向を互いに直交する二軸の周りにそれ
ぞれ回転させて決定し、この決定された投影方向から見
た二次元画像として投影処理をして投影像を作成するも
のである。

【０００９】また、上記の投影処理における画像の投影
方向は、互いに直交する二軸に対する回転角の組を
（α，β）とし、上記二軸の回転前の法線に対する第三
軸のなす角度をＫとすると、 sin²α＋sin²β＝sin²Ｋ の式を満たす方向とし、上記法線を中心として歳差運動
を行うようにして投影処理をするようにしてもよい。

【００１０】さらに、上記の投影処理における歳差運動
は、投影角度に応じて任意の量だけ画像移動を行うこと
によりその歳差運動の支点又は奥行きを変更しうるもの
としてもよい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。図１は本発明による投影像作成方法が
適用される磁気共鳴イメージング装置の全体構成を示す
ブロック図である。この磁気共鳴イメージング装置は、
核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用して被検体の断層像を
得るもので、図１に示すように、静磁場発生磁石２と、
傾斜磁場発生系３と、シーケンサ４と、送信系５と、受
信系６と、信号処理系７と、中央処理装置（ＣＰＵ）８
とを備えて成る。

【００１２】上記静磁場発生磁石２は、被検体１の周り
にその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁
場を発生させるもので、上記被検体１の周りのある広が
りをもった空間に永久磁石方式又は常電導方式あるいは
超電導方式の磁場発生手段が配置されている。傾斜磁場
発生系３は、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向に巻かれた傾斜磁場
コイル９と、それぞれのコイルを駆動する傾斜磁場電源
１０とから成り、後述のシーケンサ４からの命令に従っ
てそれぞれのコイルの傾斜磁場電源１０を駆動すること
により、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向の傾斜磁場Ｇx，Ｇy，Ｇ
zを被検体１に印加するようになっている。この傾斜磁
場の加え方により、被検体１に対するスライス面を設定
することができる。

【００１３】シーケンサ４は、上記被検体１の生体組織
を構成する原子の原子核に磁気共鳴を起こさせる高周波
パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加す
る制御手段となるもので、ＣＰＵ８の制御で動作し、被
検体１の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を送信
系５及び傾斜磁場発生系３並びに受信系６に送るように
なっている。さらに、上記被検体１内の血流を描出する
パルスシーケンスを実行しうるようになっている。

【００１４】送信系５は、上記シーケンサ４から送出さ
れる高周波パルスにより被検体１の生体組織を構成する
原子の原子核に磁気共鳴を起こさせるために高周波信号
を照射するもので、高周波発振器１１と変調器１２と高
周波増幅器１３と送信側の高周波コイル１４ａとから成
り、上記高周波発振器１１から出力された高周波パルス
をシーケンサ４の命令に従って変調器１２で振幅変調
し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器１
３で増幅した後に被検体１に近接して配置された高周波
コイル１４ａに供給することにより、電磁波が上記被検
体１に照射されるようになっている。

【００１５】受信系６は、被検体１の生体組織の原子核
の磁気共鳴により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信号）
を検出するもので、受信側の高周波コイル１４ｂと増幅
器１５と直交位相検波器１６とＡ／Ｄ変換器１７とから
成り、上記送信側の高周波コイル１４ａから照射された
電磁波による被検体１の応答の電磁波（ＮＭＲ信号）は
被検体１に近接して配置された高周波コイル１４ｂで検
出され、増幅器１５及び直交位相検波器１６を介してＡ
／Ｄ変換器１７に入力してディジタル量に変換され、さ
らにシーケンサ４からの命令によるタイミングで直交位
相検波器１６によりサンプリングされた二系列の収集デ
ータとされ、その信号が信号処理系７に送られるように
なっている。

【００１６】この信号処理系７は、ＣＰＵ８と、磁気デ
ィスク１８及び磁気テープ１９等の記録装置と、ＣＲＴ
等のディスプレイ２０とから成り、上記ＣＰＵ８でフー
リエ変換、補正係数計算、画像再構成等の処理を行い、
任意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演
算を行って得られた分布を画像化してディスプレイ２０
に断層像として表示するようになっている。さらに、上
記画像再構成後の三次元画像データを用いて投影処理を
行い二次元の投影像を作成するようになっている。

【００１７】ここで、本発明の投影像作成方法は、上記
の構成の磁気共鳴イメージング装置において、図１に示
す信号処理系７にて三次元画像データを用いた投影処理
により二次元画像を作成する際に、画像の投影方向を互
いに直交する二軸の周りにそれぞれ回転させて決定し、
この決定された投影方向から見た二次元画像として投影
処理をして投影像を作成するものである。すなわち、図
７に示すと同様に、被検体１の検査部位の血流又は血管
描出のために構成された三次元の血管データＤbに対し
て、投影処理により二次元画像を作成する際の投影方向
を以下の図２に示すように設定する。

【００１８】図２において、まず、（ａ）に示すよう
に、上記のように構成された三次元の血管データＤbの
各面にそれぞれ直交するＸ，Ｙ，Ｚの三軸を設定し、こ
の状態でＸ軸の周りに角度α（−180°＜α＜180°）だ
け回転させる。これにより、ＹＺ平面内でＹ軸及びＺ軸
がそれぞれ角度αだけ回転して、Ｙ′軸及びＺ′軸とな
る。次に、図２（ｂ）に示すように、上記回転後のＹ′
軸の周りに角度β（−180°＜β＜180°）だけ回転させ
る。これにより、ＸＺ′平面内でＸ軸及び上記回転後の
Ｚ′軸がそれぞれ角度βだけ回転して、Ｘ′軸及びＺ″
軸となる。この結果、図２（ｃ）に示すように、上記回
転後のＺ″軸は、同図（ａ）に示す当初のＺ軸に対して
Ｘ軸周りに角度αだけ回転されると共に、この回転後の
Ｙ′軸の周りに角度βだけ回転され、直交する二軸方向
にそれぞれ（α，β）の角度の組だけ回転された状態と
なり、このＺ″軸の方向を画像の投影方向として決定す
る。その後、このＺ″軸方向に投影処理を行い、三次元
の血管データＤbに対して上記Ｚ″軸方向から見た二次
元画像として投影像を作成する。これにより、正面とは
異なった平面の視点から検査部位を三次元的に観察する
ことができる。

【００１９】次に、この場合の投影処理の手順を図３に
示すフローチャートを参照して説明する。まず、図１に
示すＣＰＵ８に対して直交する二軸周りの回転角α，β
を入力し、投影方向を決定する（ステップ）。すなわ
ち、図２（ａ）に示すようにＸ軸周りに角度αだけ回転
すると共に、この回転後のＹ′軸周りに同図（ｂ）に示
すように角度βだけ回転し、この回転結果の同図（ｃ）
に示すＺ″軸の方向を投影方向として決定する。次に、
上記決定された投影線上の各位置のデータを補間処理に
より作成する（ステップ）。すなわち、図２（ｃ）に
示す三次元の血管データＤbに対して上記Ｚ″軸に平行
な投影像の画素数分の投影線上の補間データを作成す
る。次に、従来例のところで述べた最大値投影法を用い
て投影像を作成する（ステップ）。すなわち、図２
（ｃ）におけるＺ″軸に平行な線上のデータについて、
各線上の信号値の最大のものを計算し１枚の投影像を作
成する。

【００２０】次に、上記作成した投影像のデータを図１
に示す磁気ディスク１８などの記録装置に書き込むかど
うか判断する（ステップ）。このデータでよしとして
書き込むと判断したら“ＹＥＳ”側に進み、上記記録装
置に書き込む（ステップ）。もし、書き込まないと判
断したら“ＮＯ”側へ進み、ステップに飛ぶ。そし
て、上記ステップの次にステップに進み、終了かど
うか判断する。まだ一組の回転角（α，β）についてし
か投影像を作成しておらず、終了しないと判断したら
“ＮＯ”側へ進み、ステップへ戻る。そして、次なる
二軸周りの回転角(α，β）の組を入力して次の投影方
向を決定する。このようにして、以後ステップ→→
→→→を繰り返して、所望の投影方向について
順次投影像を作成し、記録して行く。そして、所望の投
影方向について総て投影像を作成完了したら、ステップ
は“ＹＥＳ”側へ進み、処理を終了する。

【００２１】図４は本発明の第二の実施例を示す説明図
である。この実施例は、前述の図２に示す投影処理の方
法を応用し、三次元の血管データＤbに対する画像の投
影方向を、互いに直交する二軸に対する回転角の組を
（α，β）とし、上記二軸の回転前の法線に対する第三
軸のなす角度をＫとすると、 sin²α＋sin²β＝sin²Ｋ …（１） の式を満たす方向とし、上記法線を中心として歳差運動
を行うようにして投影処理をするものである。

【００２２】すなわち、図４（ａ）に示すように、図２
（ａ）に示す三次元の血管データＤbの各面にそれぞれ
直交するＸ，Ｙ，Ｚの三軸があり、このＺ軸方向から投
影して作成した投影像を０°投影像Ｉ₀とし、互いに直
交する二軸Ｘ，Ｙに対する回転角の組を（α，β）とす
ると共に、上記二軸Ｘ，Ｙの回転前の法線Ｚに対する第
三軸Ｚ″のなす角度をＫ（０°＜Ｋ＜90°）として、上
記の式（１）を満たす方向に画像の投影方向を設定し、
上記法線Ｚを中心として歳差運動を行うようにして投影
処理をする。このとき、例えばＫ＝45°として、角度の
増分θiを45°とした場合、（α，β）の組は（０°,45
°）,（30°,30°）,（45°,０°）,(30°,−30°）,
（０°,−45°）,（−30°,−30°）,（−45°,０°）,
（−30°,30°）となり、図４（ｂ）に示すように、上
記０°投影像Ｉ₀を中心としてその周りに適当な間隔で
並ぶ各種投影方向の投影像Ｉ₁，Ｉ₂，…，Ｉm，…，Ｉn
が作成される。ここで、角度α，βは sinα＝sinＫ・cosθ sinβ＝sinＫ・sinθ で表されるものとし、角度θは上記の増分θiでインク
リメントされるものとする。そして、これらの投影像Ｉ
₁〜Ｉnを図４（ｂ）で矢印を付して示す方向に順番に動
画表示することにより、０°投影像Ｉ₀の周辺に視点を
移動しつつ覗き見るようにして、検査部位を三次元的に
観察することができる。実際には、増分θiを５°程度
として滑らかな動画像を作成するのがよい。

【００２３】図５及び図６は本発明の第三の実施例を示
す説明図である。この実施例は、前述の図４に示す投影
処理における歳差運動について、投影角度に応じて任意
の量だけ画像移動を行うことによりその歳差運動の支点
又は奥行きを変更しうるものとしたものである。すなわ
ち、図５（ａ）に示すように、図４（ａ）に示すと全く
同様にして歳差運動を行って投影処理を行うと共に、図
６（ａ）又は（ｂ）に示すように、得られた投影像Ｉa
又はＩbについてそれらの投影方向の角度に応じて任意
の量ΔＸ，ΔＹだけ平行移動を行うことにより、図５
（ｂ）に示すように、上記の歳差運動の支点Ｃを変更す
るものである。例えば、図５（ｂ）に示すように、歳差
運動の支点Ｃを奥行き方向にｄだけ移動したとすれば、
図６（ｂ）に示す画像移動の量ΔＸ，ΔＹは、次式で表
すことができる。 ΔＸ＝ｄ・tanβ …（２） ΔＹ＝ｄ・tanα …（３） このように、画像移動を行って歳差運動の支点又は奥行
きを変更することにより、動画の不動点を任意の位置に
移して検査部位を三次元的に観察することができる。な
お、図５において、直交する三軸Ｘ，Ｙ，Ｚは撮像面と
無関係に任意方向に設定してもよい。

【００２４】また、以上に述べた投影処理では最大値投
影法により投影像を作成するのを基本としているが、本
発明はこれに限らず、例えば血管像を低信号として描出
する手法を用いた場合には、最小値投影法を用いて投影
像を作成するようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
磁気共鳴イメージング装置において、信号処理系にて三
次元画像データを用いた投影処理により二次元画像を作
成する際に、画像の投影方向を互いに直交する二軸の周
りにそれぞれ回転させて被検体の検査部位を三次元的に
観察することができる。従って、いろいろな方向の視点
から見た投影像を得ることができ、検査部位の形状や構
造が従来よりもよくわかり、画像診断において詳細かつ
正確な診断を可能とすることができる。特に、手術を対
象とした患部の拡がりを把握するのに有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明及び従来例による投影像作成方法が適
用される磁気共鳴イメージング装置の全体構成を示すブ
ロック図、

【図２】 本発明の投影像作成方法で投影処理により二
次元画像を作成する際の投影方向を決定する状態を示す
説明図、

【図３】 上記投影像作成方法での投影処理の手順を示
すフローチャート、

【図４】 本発明の第二の実施例を示す説明図、

【図５】 本発明の第三の実施例を示す説明図、

【図６】 上記第三の実施例における画像移動の状態を
示す説明図、

【図７】 従来例における投影像作成方法を示す説明
図。

【符号の説明】

１…被検体、 ２…静磁場発生磁石、 ３…傾斜磁場発
生系、 ４…シーケンサ、 ５…送信系、 ６…受信
系、 ７…信号処理系、 ８…ＣＰＵ、 Ｄb…三次元
の血管データ、 Ｉ₁〜Ｉn…投影像。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に静磁場を与える静磁場発生手段
   と、該被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、
   上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気
   共鳴を起こさせる高周波パルスをある所定のパルスシー
   ケンスで繰り返し印加するシーケンサと、このシーケン
   サからの高周波パルスにより被検体の生体組織の原子核
   に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射する
   送信系と、上記の核磁気共鳴により放出されるエコー信
   号を検出する受信系と、この受信系で検出したエコー信
   号を用いて画像再構成演算を行うと共にその再構成後の
   三次元画像データを用いた投影処理により二次元画像を
   作成する信号処理系とを備えて成る磁気共鳴イメージン
   グ装置において、上記信号処理系にて三次元画像データ
   を用いた投影処理により二次元画像を作成する際に、画
   像の投影方向を互いに直交する二軸の周りにそれぞれ回
   転させて決定し、この決定された投影方向から見た二次
   元画像として投影処理をして投影像を作成することを特
   徴とする磁気共鳴イメージング装置における投影像作成
   方法。
2. 【請求項２】 上記の投影処理における画像の投影方向
   は、互いに直交する二軸に対する回転角の組を（α，
   β）とし、上記二軸の回転前の法線に対する第三軸のな
   す角度をＫとすると、 sin²α＋sin²β＝sin²Ｋ の式を満たす方向とし、上記法線を中心として歳差運動
   を行うようにして投影処理をすることを特徴とする請求
   項１記載の磁気共鳴イメージング装置における投影像作
   成方法。
3. 【請求項３】 上記の投影処理における歳差運動は、投
   影角度に応じて任意の量だけ画像移動を行うことにより
   その歳差運動の支点又は奥行きを変更しうるものである
   ことを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴イメージング
   装置における投影像作成方法。