磁共振成像装置以及图像处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种在使用MRI计算由生物体组织间的磁化率差所引起的局部磁场分布时，运算时间短且计算高SNR局部频率分布的方法。该方法中，将使用MRI在至少两个以上的不同回波时间测量到的多回波复数图像变换为低分辨率图像。从低分辨率多回波复数图像的相位分布中分离出由全局性磁场变化引起的全局性频率分布和包括接收和发送相位等的偏移相位分布。使计算出的全局性频率分布和偏移相位分布高分辨率化。根据测量到的多回波复数图像和高分辨率全局性频率分布和高分辨率偏移相位分布，来计算各回波的局部频率分布。对各回波的局部频率分布进行加权平均来计算最终的局部频率分布。

Magnetic resonance imaging device and image processing method

The invention provides a method for calculating the local magnetic field distribution caused by the difference of susceptibility between organism tissues by using magnetic resonance imaging, which has short operation time and high SNR local frequency distribution. In this method, the multi-echo complex images measured by MRI at least two different echo times are transformed into low-resolution images. The global frequency distribution caused by the global magnetic field change and the offset phase distribution including the receiving and transmitting phases are separated from the phase distribution of low-resolution multi-echo complex images. The calculated global frequency distribution and offset phase distribution are highly resolved. According to the measured multi-echo complex image and high resolution global frequency distribution and high resolution migration phase distribution, the local frequency distribution of each echo is calculated. The local frequency distribution of each echo is weighted by averaging the local frequency distribution.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁共振成像装置以及图像处理方法
本专利技术涉及磁共振成像(MRI：MagneticResonanceImaging，以下称作MRI)技术。尤其涉及使用在两个以上不同回波时间获取到的多回波复数图像来计算由生物体组织的磁化率差引起的局部磁场变化分布的图像处理技术。
技术介绍
MRI装置是利用了置于静磁场内的氢原子核(质子)与特定频率的高频磁场共振的核磁共振现象的非侵入性医用图像诊断装置。由于核磁共振信号根据质子密度、弛豫时间等各种物性值而变化，因此由MRI得到的图像能够描绘出生物体组织的构造或组成、细胞性状等各种生物体信息。近年来，作为能由MRI测定的物性值，生物体组织间的磁化率差受到关注。磁化率是指表示静磁场中物质的磁极化(磁化)程度的物性值。生物体内存在静脉血中的去氧血红蛋白、铁蛋白质等顺磁质和占生物体组织大部分的水、成为钙化源的钙等抗磁质。通过将生物体组织间的磁化率差定量地图像化或者强调磁化率差，具有能够应用于诊断脑缺血疾病、预测癌的放射线治疗效果、鉴别神经变性疾病的可能性。使用MRI使生物体组织间的磁化率差图像化的方法被称作定量性磁化率映射(QSM：QuantitativeSusceptibilityMapping)法。另外，对生物体组织间的磁化率差加以强调并图像化的方法被称作磁化率强调图像化(SWI：SusceptibilityWeightedImaging)法。QSM法是根据测量到的MR图像的相位信息计算由于生物体组织间的磁化率差而产生的局部性磁场变化，并使用磁场与磁化率的关系式来计算定量性磁化率分布的手法。另外，SWI是计算对局部性磁场变化加以强调的强调掩膜图像，并通过测量到的强度图像(绝对值图像)与该强度掩膜相乘来计算磁化率被强调后图像的手法。为了使用QSM法或SWI法计算定量性磁化率分布或磁化率强调图像，需要计算由于生物体组织间的磁化率差而产生的局部性磁场变化。通常，使用Gradientecho(GrE)法根据在一个回波时间(TE)测量到的相位分布来计算局部性磁场变化的分布(局部磁场分布)。具体的，根据测量到的复数图像计算相位分布，实施将在计算出的相位分布产生并在-π～+π的范围折返的相位去除的相位折返去除处理。然后，通过实施将由被检体的形状等引起的全局性磁场(背景磁场)变化去除的背景去除处理来计算由生物体组织的磁化率差引起的局部磁场。局部磁场分布的画质依赖于测量到的相位分布的信噪比(SNR：SignalNoiseRatio)。已知通过在与作为对象的生物体组织的表观横向磁化弛豫时间T2*一致的TE测量MRI的相位分布，相位分布的SNR最大。另一方面，在相位折返去除处理中，为了使在-π～+π折返的相位的折返去除的实施不失败，不能使TE长。因此，在一个TE不能获取SNR为最佳的相位分布。于是，通过实施获取多个TE的图像的多回波测量，相位折返去除不会失败，能得到SNR为最佳的局部磁场分布。已经提出有多个根据由多回波测量得到的多个TE的相位分布来计算局部磁场分布的方法。代表性方法具有以下两种方法。一个方法(称作现有方法1)为，在多个TE测量到的多回波图像的相位分布中，实施时间方向的相位折返去除处理。然后，利用时间方向的相位发生线性变化来进行线性拟合，从而计算静磁场不均匀引起的频率成分。接着，进行空间的频率折返去除处理，然后，通过背景去除处理来计算局部磁场分布(例如参照非专利文献1)。另一个方法(称作现有方法2)为，在多个TE测量到的多回波图像的相位分布中，对各回波的相位分布单独实施相位折返去除处理和背景去除处理，计算各回波的局部磁场分布。然后，通过对各回波的局部磁场分布进行加权平均由此计算最终的局部磁场分布(例如参照专利文献1)。先行技术文献非专利文献非专利文献1：LiuT等，“NonlinearFormulationoftheMagneticFieldtoSourceRelationshipforRobustQuantitativeSusceptibilityMapping”，MagneticResonanceinMedicine，2013年，69卷，467-476页。专利文献专利文献1：美国专利申请公开第2012/0321162号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的课题现有方法1由于实施时间方向的相位折返去除处理，因此具有能够高精度去除相位折返的优点。然而，由于需要对每个像素实施相位的线性拟合处理，因此存在运算时间对应于像素数量而增大的课题。另外，由于噪音的影响，存在计算出的局部磁场分布的SNR低的课题。另一方面，现有方法2由于对各回波的局部磁场分布进行加权平均，因此具有计算出的局部磁场的SNR提高的优点。然而，由于需要在各回波图像中实施背景去除处理，因此存在运算时间对应于回波数的增加而增大的课题。另外，在长TE测量到的回波图像的情况下，存在生物体组织间的磁化率差大的区域中相位折返去除不正确的课题。本专利技术鉴于上述状况，目的在于，提供一种在使用由MRI测量出的测量数据来计算由生物体组织间的磁化率差引起的局部磁场分布时，运算时间短且计算高SNR的局部频率分布的方法。用于解决课题的手段本专利技术将使用MRI在至少两个不同回波时间测量到的多回波复数图像变换为低分辨率图像。由低分辨率多回波复数图像的相位分布分离出全局性磁场变化所引起的全局性频率分布和包括接收或发送相位等的偏移相位分布。使计算出的全局性频率分布和偏移相位分布高分辨率化。根据测量到的多回波复数图像和高分辨率全局性频率分布和高分辨率偏移相位分布计算各回波的局部频率分布。对各回波的局部频率分布进行加权平均来计算最终的局部频率分布。专利技术的效果在使用MRI计算由生物体组织间的磁化率差引起的局部磁场分布时，能够以较短的运算时间得到高SNR的局部频率分布。附图说明图1中的(a)～(c)分别是应用本专利技术的MRI装置的外观图。图2是表示MRI装置的结构的一个实施方式的图。图3是第一实施方式的计算机的功能块图。图4是表示第一实施方式的计算机所进行处理的流程的图。图5是表示用于获取复数图像用数据的脉冲序列的一例的图。图6是表示第一实施方式中局部频率分布计算处理的流程的图。图7是第一实施方式中分布图像计算部的功能块图。图8是表示第二实施方式中相位分布分离处理的流程的图。图9是第二实施方式中相位分布分离处理部的功能块图。图10是表示第三实施方式中相位分布分离处理的流程的图。图11是第三实施方式中相位分布分离处理部的功能块图。图12是表示第四实施方式中相位分布分离处理的流程的图。图13是第四实施方式中相位分布分离处理部的功能块图。具体实施方式说明本专利技术的实施方式的一个例子。以下，在用于说明实施方式的全部附图中，除非另有说明，对具有相同功能的部件标注相同符号，并省略对其重复说明。<第一实施方式>[MRI装置的外观]首先，说明应用本专利技术的MRI装置的实施方式。图1中的(a)～图1中的(c)是MRI装置的外观图。图1中的(a)是采用通过螺管线圈产生静磁场的隧道型磁铁的水平磁场方式MRI装置100。图1中的(b)是为了提高开放感而将磁铁上下分离的汉堡包型(开放型)的垂直磁场方式MRI装置120。另外，图1中的(c)为MRI装置130，其采用与图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁共振成像装置，其具备：发送部，其对配置在静磁场内的被检体发送高频磁场脉冲；接收部，其接收所述被检体产生的核磁共振信号；磁场梯度产生部，其对静磁场赋予磁场梯度；以及计算机，其对接收到的所述核磁共振信号实施运算，该磁共振成像装置的特征在于，所述计算机具备：图像重构部，其根据在多个不同回波时间获取到的核磁共振信号生成多个复数图像；第一分辨率变换部，其将所述多个复数图像分别变换成相比该复数图像为低分辨率；相位分布分离部，其从由所述第一分辨率变换部处理的低分辨率图像分离全局性频率分布和偏移相位分布；第二分辨率变换部，其将由所述相位分布分离部分离的全局性频率分布及偏移相位分布变换为与所述多个复数图像相同的分辨率；以及局部性频率分布计算部，其使用由所述第二分辨率变换部处理的全局性频率分布及偏移相位分布和所述多个复数图像来计算局部性频率分布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.04 JP 2016-0750141.一种磁共振成像装置，其具备：发送部，其对配置在静磁场内的被检体发送高频磁场脉冲；接收部，其接收所述被检体产生的核磁共振信号；磁场梯度产生部，其对静磁场赋予磁场梯度；以及计算机，其对接收到的所述核磁共振信号实施运算，该磁共振成像装置的特征在于，所述计算机具备：图像重构部，其根据在多个不同回波时间获取到的核磁共振信号生成多个复数图像；第一分辨率变换部，其将所述多个复数图像分别变换成相比该复数图像为低分辨率；相位分布分离部，其从由所述第一分辨率变换部处理的低分辨率图像分离全局性频率分布和偏移相位分布；第二分辨率变换部，其将由所述相位分布分离部分离的全局性频率分布及偏移相位分布变换为与所述多个复数图像相同的分辨率；以及局部性频率分布计算部，其使用由所述第二分辨率变换部处理的全局性频率分布及偏移相位分布和所述多个复数图像来计算局部性频率分布。2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述相位分布分离部具备：相位差计算部，其针对多个所述低分辨率图像计算图像间的相位差；折返去除部，其去除所述相位差计算部计算出的相位差的相位折返；频率变换部，其将由所述折返去除部去除了折返的相位差换算为频率并计算频率分布；频率分布分离部，其将所述频率分布计算部计算出的频率分布分离为全局性频率分布和局部性频率分布；以及偏移相位分布计算部，其使用所述低分辨率图像和由所述频率变换部计算出的频率分布，计算偏移相位分布。3.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述相位分布分离部具备：拟合部，其使多个所述低分辨率图像分别与测量时的信号逻辑式拟合，并计算频率分布和偏移相位分布；折返去除部，其去除所述频率分布的折返；以及频率分布分离部，其将由所述折返去除部去除了折返的频率分布分离为全局性频率分布和局部性频率分布。4.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述相位分布分离部具备：拟合部，其设定包括第一物质的信号和共振频率与该第一物质不同的第二物质的信号的信号逻辑式，使多个所述低分辨率图像分别与所述信号逻辑式拟合，并计算由所述第一物质与所述第二物质的共振频率差引起的相位分布、频率分布、偏移相位分布；频率分布分离部，其将通过所述拟合部计算出的频率分布分离为全局性频率分布和局部性频率分布；以及合成偏移相位分布计算部，其合成由所述共振频率差引起的相位分布和所述偏移相位分布来计算合成偏移相位分布，所述第二分辨率变换部将所述全局性频率分布和所述合成偏移相位分布变换为与所述多个复数图像相同的分辨率，所述局部性频率分布计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：白猪亨，佐藤良太，谷口阳，越智久晃，村濑毅伦，尾藤良孝，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP