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JP-2026077574-A - 画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラム

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Abstract

【課題】画質を向上させること。 【解決手段】本実施形態に係る画像処理装置は、処理回路を有する。処理回路は、受信コイルの感度マップを取得し、前記受信コイルに基づくＭＲ画像を収集し、前記感度マップと強度補正関数を用いて前記ＭＲ画像の信号強度を補正する。前記強度補正関数は、前記ＭＲ画像の信号強度に応じて変化する。 【選択図】図３

Inventors

  • アンドリュー・ジェームズ・ウィートン

Assignees

  • キヤノンメディカルシステムズ株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20250908
Priority Date
20241025

Claims (11)

  1. 受信コイルの感度マップを取得し、 前記受信コイルに基づくＭＲ画像を収集し、 前記感度マップと強度補正関数を用いて前記ＭＲ画像の信号強度を補正する、処理回路を備え、 前記強度補正関数は、前記ＭＲ画像の信号強度に応じて変化する、 画像処理装置。
  2. 前記感度マップは、フェーズドアレイコイルから得られた測定値を全身用コイルから得られた測定値で正規化することによって生成される、 請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 前記強度補正関数は、最大値と最小値を有し、信号強度の連続関数である、 請求項１に記載の画像処理装置。
  4. 前記強度補正関数は、臨界遷移点まで延びる線形ランプであって、 前記臨界遷移点以降、前記強度補正関数の値は最大値となる、 請求項３に記載の画像処理装置。
  5. 前記強度補正関数は、臨界遷移点まで滑らかに変化する曲線ランプであり、 前記臨界遷移点以降、前記強度補正関数の値は最大値となる、 請求項３に記載の画像処理装置。
  6. 前記強度補正関数の変化点は、前記ＭＲ画像の信号強度に対する閾値演算によって特定される、 請求項４または５に記載の画像処理装置。
  7. 前記強度補正関数の形状は、操作者によって設定される、 請求項１に記載の画像処理装置。
  8. 前記強度補正関数の形状は、撮像される臓器の種類に基づいて選択される、 請求項１に記載の画像処理装置。
  9. 前記強度補正関数の形状は、前記ＭＲ画像の画像収集タイプに基づいて選択される、 請求項１に記載の画像処理装置。
  10. 受信コイルの感度マップを取得し、 前記受信コイルに基づくＭＲ画像を収集し、 前記感度マップと強度補正関数を用いて前記ＭＲ画像の信号強度を補正することを備え、 前記強度補正関数は、前記ＭＲ画像の信号強度に応じて変化する、 画像処理方法。
  11. コンピュータに、 受信コイルの感度マップを取得し、 前記受信コイルに基づくＭＲ画像を収集し、 前記感度マップと強度補正関数を用いて前記ＭＲ画像の信号強度を補正することを実現させ、 前記強度補正関数は、前記ＭＲ画像の信号強度に応じて変化すること、 を実現させる画像処理プログラム。

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムに関する。例えば、本明細書に開示される実施形態は、一般に、医用画像の画像処理を提供する方法、システム、処理回路、およびコンピュータプログラム・プロダクトに関する。また一実施形態において、磁気共鳴撮像画像の低強度画像領域におけるノイズの出現を低減する方法、システム、およびコンピュータプログラム・プロダクトに関する。 磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムにおいて、ＭＲ受信（Ｒｘ）素子は複数のＲｘコイルを備えることが多い。各Ｒｘ素子のローカルな受信磁場は、以下の式（式１）によって与えられるビオ・サバールの法則に従って均一ではない。 未補正・非均一なＲｘ磁場からのデータを用いて生成された最終画像の信号強度にはムラがある。非均一な信号強度は、多くの場合医師にとって好ましくないものである。図１Ａに示すように、強度は、通常、スキャンされた物体の受信素子から離れた部分（例えば、円形内）より受信素子に近い部分（例えば、白い箱型内）の方が大きい。この非均一性に対処するため、感度マップとも呼ばれる補正係数マップを作成し、元の未補正画像に適用することがある。一実施形態において、感度マップは２段階のプレスキャン処理によって作成される。第１段階において、受信強度が均一であると想定される全身用コイル（ｗｈｏｌｅ－ｂｏｄｙ ｃｏｉｌ： ＷＢＣ）から第１の画像が生成され、プレスキャンの第２段階において、第２の画像がフェーズドアレイコイル（ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｃｏｉｌ： ＰＡＣ）を用いて生成される。感度マップ（Ｓ（ｘ））は次式（式２）の通り生成される。 または、ＰＡＣマップを全チャネルの平方和によって、または一律（全て１．０の値で）に正規化することも可能である。そして、以下の式（３）に示す感度マップによって元の画像を分割することにより、元の画像の強度補正が実施される。 その結果、図１Ｂに示すような、よりムラのない画像が作成される。しかしながら、図１Ｂの白い楕円形内に示すように、上記補正の適用によって低感度領域内のノイズは増幅されてしまう。 図１Ｃの元画像と図１Ｄの補正後画像との比較から明らかなように、画像内部に暗い信号が存在する場合、ノイズ増幅問題は悪化する。この状況は、反転回復法（例えば、ＦＬＡＩＲ、ＳＴＩＲ、またはＳＰＡＩＲ）、飽和（例えば、ＣＨＥＳＳ、空間プレサチュレーション）、背景の組織信号抑制（例えば、飛行時間アンジオグラフィ）、または減算（例えば、動脈磁気標識法（Ａｒｔｅｒｉａｌ Ｓｐｉｎ Ｌａｂｅｌｉｎｇ））等を用いた組織抑制によって起こり得る。ノイズが増幅された画像はざらつきが目立ち、視覚的に好ましくない。また、ノイズ増幅は体部周囲の空気内でも顕著である。 図１Ｅの元画像と図１Ｆの補正後画像との比較によって示すように、同じ問題は脳のＦＬＡＩＲ画像についても起こり得る。図１Ｆから分かるように、補正後画像内の脳脊髄液（ｃｅｒｅｂｒｏｓｐｉｎａｌ ｆｌｕｉｄ： ＣＳＦ）はノイズ増幅のため乳白色を呈している。また、頭部周りの空気の増幅は不十分な画質の原因となり得る。 特許第７１７９４８３号公報 図１Ａは、受信素子に近接することに因って画像の非均一性を示す第１の元画像の例の図であり、スキャンされた物体の受信素子に近い部分（例えば、白い箱形内）が受信素子から遠い部分（例えば、円形内）より強度が大きいことを示す図である。図１Ｂは、図１Ａの感度マップを元画像に適用して生成された第１の補正画像の図である。図１Ｃは、画像内部に暗い信号を含む第２の画像例の図である。図１Ｄは、図１Ｃの画像を補正した第２の補正画像の図であり、画像内部の暗い信号に対応する領域に視覚的に好ましくないノイズ増幅が見られる図である。図１Ｅは、フレア法（Ｆｌｕｉｄ－ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｒｅｃｏｖｅｒｙ： （ＦＬＡＩＲ））を用いて得られた第３の画像例の図である。図１Ｆは、図１Ｅの画像を補正した第３の補正画像の図であり、脳脊髄液（ＣＳＦ）に対応する領域に視覚的に好ましくないノイズ増幅が見られる図である。図２は、ＭＲＩ装置の概略図である。図３は、本明細書に記載される画像補正処理の概要を示すフローチャートである。図４Ａは、強度補正関数の一例のグラフである。図４Ｂは、強度補正関数の一例のグラフである。図４Ｃは、強度補正関数の一例のグラフである。図４Ｄは、強度補正関数の一例のグラフである。図５は、複素数または符号付き絶対値データと共に用いられる強度関数の一例のグラフである。図６は、動的に算出された変化点を含む強度補正関数の一例のグラフである。図７Ａは、感度マップのみを用いて生成された画像の図である。図７Ｂは、感度マップと強度補正関数を用いて生成された画像の図である。図７Ｃは、図７Ａ、７Ｂ間の信号強度の差異を示す色差画像の図である。図８Ａは、感度マップのみを用いて生成された他の画像の図である。図８Ｂは、感度マップと強度補正関数を用いて生成された他の画像の図である。図８Ｃは、図８Ａ、８Ｂ間の信号強度の差異を示す色差画像の図である。図９Ａは、補正対象の画像に適用される強度補正関数を選択するためのグラフィカル・ユーザ・インタフェースの図である。図９Ｂは、補正対象の画像に適用される強度補正関数を選択するためのグラフィカル・ユーザ・インタフェースの図である。 本明細書において、「１つ」は１つまたは１つ以上を指すと定義する。また、「複数」は２つまたは２つ以上を指すと定義する。また、「他の」は少なくとも２番目以降を指すと定義する。また、「～を含む」および／または「～を有する」という表現は、「～を備える（すなわち、非限定的用語）」として定義する。本明細書を通して、「一実施形態」、「複数の実施形態」、「実施形態」、「実施例」、「例」または他の類似表現は、該当する実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性等が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。すなわち、本明細書の多くの個所に見られる該表現が同一の実施形態を意味するとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、限定されることなく、１つ以上の実施形態において任意の方法で適宜組み合わせが可能である。 本開示は、（ａ）感度マップに関連する補正係数および（ｂ）撮像データの信号強度に応じて変化する強度補正関数に基づいて、撮像データ（例えば、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）データ）内のノイズの出現を低減するための方法、システム、およびコンピュータ読み取り可能な指示を記憶する非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。 一実施形態において、本開示はシステムとみなすことができる。実施形態の例としてＭＲＩ装置を参照するが、他のシステム構成は他の医用撮像装置（例えば、ＣＴシステムおよびＭＲＩとＣＴの統合システム）を用いてもよい。 次に図面を参照する。図２は、ＭＲＩ装置１の全体構成を示すブロック図である。ＭＲＩ装置１は、ガントリ１００、制御キャビネット３００、コンソール４００、寝台５００、無線周波数（ＲＦ）コイル２０を備える。ガントリ１００、制御キャビネット３００および寝台５００によって、スキャナすなわち撮像部が構成される。 ガントリ１００は、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１、全身用（ｗｈｏｌｅ ｂｏｄｙ：ＷＢ）コイル１２を備え、これらのコンポーネントは円筒形の筐体に収容される。寝台５００は寝台本体５０とテーブル５１を含む。 制御キャビネット３００は、３つの傾斜磁場コイル電源３１（Ｘ軸用３１ｘ、Ｙ軸用３１ｙ、Ｚ軸用３１ｚ）、コイル選択回路３６、ＲＦ受信機３２、ＲＦ送信機３３、シーケンスコントローラ３４を備える。 コンソール４００は、処理回路４０、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３を備える。コンソール４００はホストコンピュータとして機能する。 ガントリ１００の静磁場磁石１０は、略円筒形状を有し、患者などの物体が移動されるボア内部に静磁場を生成する。ボアとは、ガントリ１００の円筒形構造内の空間である。静磁場磁石１０は、内部に超電導コイルを有する。超電導コイルは、液体ヘリウムによって極度の低温まで冷却される。静磁場磁石１０は、励起モードにおいて静磁場電源（不図示）から超電導コイルに電流を供給することによって、静磁場を生成する。その後、静磁場磁石１０は、永久電流モードに移行し、静磁場電源は分離される。永久電流モードに移行した静磁場磁石１０は、例えば、１年を超える長期間に亘って強い静磁場を生成し続ける。 また、傾斜磁場コイル１１も略円筒形状を有し、静磁場磁石１０内部に固定される。傾斜磁場コイル１１は、傾斜磁場コイル電源３１ｘ、３１ｙ、３１ｚから供給される電流を用いて、物体に対して、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に傾斜磁場（例えば、勾配パルス）を印加する。 寝台５００の寝台本体５０は、テーブル５１を垂直および水平方向に移動可能である。撮像前に、寝台本体５０は、物体が載置されたテーブル５１を所定の高さまで移動させる。そして、物体の撮像時に、寝台本体５０はテーブル５１を水平方向に移動させて、物体をボア内部に移動させる。 ＷＢコイル１２は、物体を囲む略円筒形状を有し、傾斜磁場コイル１１内部に固定される。ＷＢコイル１２は、ＲＦ送信機３３から送信されるＲＦパルスを物体に印加する。また、ＷＢコイル１２は、水素原子核の励起に因って物体から発せられる磁気共鳴（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＭＲ）信号を受信する。 図２に示すように、ＭＲＩ装置１は、ＷＢコイル１２に加えてＲＦコイル２０を含み得る。各ＲＦコイル２０は物体の体表面近傍に配置されるコイルである。ＲＦコイル２０には様々な種類がある。例えば、図２に示すように、ＲＦコイル２０の種類として、物体の胸部、腹部、脚部に装着される体用コイル、物体の背面に装着される脊椎用コイルなどがある。また、ＲＦコイル２０の別の種類として、例えば、物体の頭部を撮像するための頭部用コイルがある。大半のＲＦコイル２０は受信専用であるが、頭部用コイル等の一部のＲＦコイル２０は送受信の両方を行う。ＲＦコイル２０は、ケーブルを介してテーブル５１に対し装着・取り外し可能である。 ＲＦ送信機３３は、シーケンスコントローラ３４からの指示に基づいて、各ＲＦパルスを生成する。生成されたＲＦパルスはＷＢコイル１２に送信され、物体に印加される。１つまたは複数のＲＦパルスの印加によってＭＲ信号が物体から発せられる。各ＭＲ信号は、ＲＦコイル２０またはＷＢコイル１２に受信される。 ＲＦコイル２０によって受信されたＭＲ信号は、テーブル５１と寝台本体５０上に設置されたケーブルを介してコイル選択回路３６に送信される。また、ＷＢコイル１２によって受信されたＭＲ信号もコイル選択回路３６に送信される。 コイル選択回路３６は、シーケンスコントローラ３４またはコンソール４００から出力される制御信号に従って、各ＲＦコイル２０から出力されたＭＲ信号またはＷＢコイル１２から出力されたＭＲ信号を選択する。 選択されたＭＲ信号はＲＦ受信機３２に出力される。ＲＦ受信機３２はＭＲ信号のアナログ／デジタル（ＡＤ）変換を行い、変換した信号をシーケンスコントローラ３４に出力する。デジタルＭＲ信号は生データと呼ばれる場合がある。ＡＤ変換は各ＲＦコイル２０内またはコイル選択回路３６内で実行される。 シーケンスコントローラ３４は、コンソール４００の制御の下、傾斜コイル電源３１、ＲＦ送信機３３、およびＲＦ受信機３２を駆動することによって、物体をスキャンする。シーケンスコントローラ３４は、スキャンの実行によってＲＦ受信機３２から生データを受信し、受信した生データをコンソール４００に送信する。 シーケンスコントローラ３４は処理回路（不図示）を備える。処理回