(57)【要約】【課題】水画像と脂肪画像の分離技術において、水成分の領域と脂肪成分の領域とを、誤りが少なく、より正確に推定できるようにする。【解決手段】実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、第１、及び第２のエコー時間で収集されるデータから第１、及び第２画像を夫々再構成する再構成部と、第１、第２第２画像とから第１の解像度の第１解像度第１位相と第１解像度第２位相を算出する第１位相算出部と、第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する第２解像度第１位相と、第２解像度第２位相とを算出する第２位相算出部と、第２解像度第１位相と第２解像度第２位相とから、被検体の撮像時の静磁場分布に対応する真の位相分布を推定する推定部と、第１及び第２画像と推定された真の位相分布とを用いて、水画像と脂肪画像とを生成する画像生成部と、を備え、第２位相算出部は、第２の解像度の画素において、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であるか否かに応じて、第２解像度第１位相と第２解像度第２位相とを算出する。【選択図】  図４
2020163023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のエコー時間で収集されるデータから第１画像を再構成し、第２のエコー時間で収集されるデータから第２画像を再構成する再構成部と、
前記第１及び第２画像から、前記第１及び第２画像の解像度と同じ第１の解像度を有する第１解像度第１位相、及び、第１解像度第２位相を、前記第１の解像度の画素毎に算出する第１位相算出部と、
前記第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する、第２解像度第１位相及び第２解像度第２位相を、前記第２の解像度の画素毎に算出する第２位相算出部と、
前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とから、被検体の撮像時の静磁場分布に対応する真の位相分布を推定する推定部と、
前記第１及び第２画像と推定された前記真の位相分布とを用いて、水画像と脂肪画像とを生成する画像生成部と、
を備え、
前記第２位相算出部は、
前記第２の解像度の画素において、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であるか否かを推定し、
水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であると推定される場合は、前記第１及び第２画像の夫々を低解像度化した画素値から、前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とを算出し、
水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的ではないと推定される場合は、前記第１解像度第１位相と前記第１解像度第２位相とから、前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とを算出する、
磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記第２位相算出部は、
前記第１画像の複数の画素をベクトル加算した第１の合成画素の振幅と、前記第２画像の複数の画素をベクトル加算した第２の合成画素の振幅との比に基づいて、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であるか否かを推定する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記第１画像はOut-of-Phase画像であり、前記第２画像はIn-Phase画像であり、
前記第２位相算出部は、
前記第２の合成画素の振幅に対する前記第１の合成画素の振幅の比が、所定の閾値よりも大きいとき、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であると推定する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記第２位相算出部は、
低解像化された前記第１、及び第２画像の画素値とから水比率を算出し、算出した水比率に基づいて、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であるか否かを推定する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記第２位相算出部は、
第１解像度第１位相と前記第１解像度第２位相のいずれか一方が、前記被検体の撮像時の静磁場分布に対応する真の位相であると仮定し、前記真の位相であると仮定した方の位相と、前記第１、及び第２画像の画素値を用いて前記水比率を算出し、
算出した前記水比率が、０．５を中心とする所定の範囲の外側にあるとき、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であると推定する、
請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記第２位相算出部は、
水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的ではないと推定される場合は、
（ａ）低解像化後の画素の含まれる複数の前記第１解像度第１位相及び前記第１解像度第２位相を、前記第１画像及び第２画像のいずれかの画像の振幅で夫々重み付けして、対応する複数の第１ベクトルと第２ベクトルを夫々算出し、
（ｂ）前記複数の第１又は第２ベクトルのうち、その位相が探索方向角を中心とする所定の範囲内にある複数のベクトルのうち、前記中心に近い方の半数を夫々Coherentベクトルとして割り付ける一方、前記Coherentベクトルのペアの相手方である前記第１又は第２ベクトルの夫々をOppositeベクトルとして割り付け、
（ｃ）前記探索方向角を０°から３６０°の探索範囲で変えながら、前記複数のCoherentベクトルを合成して合成Coherentベクトルを生成する一方、前記複数のCoherentベクトルの夫々に対応する複数のOppositeベクトルを合成して合成Oppositeベクトルを生成し、
（ｄ）前記合成Coherentベクトルの位相、又は、合成Oppositeベクトルの位相を用いて、前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とを算出する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記第２位相算出部は、
前記Coherentベクトルの位相を、前記被検体の撮像時の静磁場分布に対応する真の位相であると仮定し、仮定した前記真の位相と、前記第１、及び第２画像の画素値を用いて水比率を算出する、
請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記第２位相算出部は、
前記合成Coherentベクトルの振幅に対する、前記合成Oppositeベクトルの振幅の比が１以下で、１に近い所定値以上である場合において、
（ア）前記水比率が、０から０．５の範囲のときは、前記探索範囲で最大値を示す前記合成Coherentベクトルの位相を前記第２解像度第２位相とする一方、前記合成Coherentベクトルに対応する前記合成Oppositeベクトルの位相を前記第２解像度第１位相とし、
（イ）前記水比率が、０．５から１．０の範囲のときは、前記探索範囲で最大値を示す前記合成Coherentベクトルの位相を前記第２解像度第１位相とする一方、前記合成Coherentベクトルに対応する前記合成Oppositeベクトルの位相を前記第２解像度第２位相とする、
請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記第２位相算出部は、
前記合成Coherentベクトルの振幅に対する、前記合成Oppositeベクトルの振幅の比が所定値以下であり、かつ、前記探索範囲内に前記合成Coherentベクトルの振幅のピークが２以上ある場合において、
（ア）前記水比率が、０から０．５の範囲のときは、前記探索範囲内で最大値を示す前記合成Coherentベクトルの位相を前記第２解像度第２位相とする一方、前記探索範囲内で２番目の大きさの前記合成Coherentベクトルの位相を前記第２解像度第１位相とし、
（イ）前記水比率が、０．５から１．０の範囲のときは、前記探索範囲内で最大値を示す前記合成Coherentベクトルの位相を前記第２解像度第１位相とする一方、前記探索範囲内で２番目の大きさの前記合成Coherentベクトルの位相を前記第２解像度第２位相とする、
請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記第２位相算出部は、
前記合成Coherentベクトルの振幅に対する、前記合成Oppositeベクトルの振幅の比が所定値以下であり、かつ、前記探索範囲内に前記合成Coherentベクトルの振幅のピークが１つの場合において、
（ア）前記１つのピークに対応する前記合成Coherentベクトルの位相を前記第２解像度第１位相とし、
（イ）前記水比率が、０から０．５の範囲のときは、前記水比率と位相誤差との関係が規定されている位相誤差特性を参照し、前記水比率の値に対応付けられている正の位相誤差の値を前記第２解像度第２位相とし、
（ウ）前記水比率が、０．５から１．０の範囲のときは、前記水比率に対応付けられている負の位相誤差の値を前記第２解像度第２位相とする、
請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記推定部は、ＴＲＷ−Ｓ（sequential tree-reweighted message-passing）アルゴリズムを用いて、被検体の撮像時の静磁場分布に対応する真の位相分布を推定する、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
第１のエコー時間で収集されるデータを再構成した第１画像と、第２のエコー時間で収集されるデータを再構成した第２画像とを取得する取得部と、
前記第１及び第２画像から、前記第１及び第２画像の解像度と同じ第１の解像度を有する第１解像度第１位相、及び、第１解像度第２位相を、前記第１の解像度の画素毎に算出する第１位相算出部と、
前記第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する、第２解像度第１位相及び第２解像度第２位相を、前記第２の解像度の画素毎に算出する第２位相算出部と、
前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とから、被検体の撮像時の静磁場分布に対応する真の位相分布を推定する推定部と、
前記第１及び第２画像と推定された前記真の位相分布とを用いて、水画像と脂肪画像とを生成する画像生成部と、
を備え、
前記第２位相算出部は、
前記第２の解像度の画素において、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であるか否かを推定し、
水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であると推定される場合は、前記第１及び第２画像の夫々を低解像度化した画素値から、前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とを算出し、
水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的ではないと推定される場合は、前記第１解像度第１位相と前記第１解像度第２位相とから、前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とを算出する、
画像処理装置。
【請求項１３】
（ａ）第１のエコー時間で収集されるデータを再構成した第１画像と、第２のエコー時間で収集されるデータを再構成した第２画像とを取得し、
（ｂ）前記第１及び第２画像から、前記第１及び第２画像の解像度と同じ第１の解像度を有する第１解像度第１位相、及び、第１解像度第２位相を、前記第１の解像度の画素毎に算出し、
（ｃ）前記第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する、第２解像度第１位相及び第２解像度第２位相を、前記第２の解像度の画素毎に算出し、
（ｄ）前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とから、被検体の撮像時の静磁場分布に対応する真の位相分布を推定し、
（ｅ）前記第１及び第２画像と推定された前記真の位相分布とを用いて、水画像と脂肪画像とを生成するステップ、
を備え、
前記ステップ（ｃ）では、
前記第２の解像度の画素において、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であるか否かを推定し、
水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であると推定される場合は、前記第１及び第２画像の夫々を低解像度化した画素値から、前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とを算出し、
水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的ではないと推定される場合は、前記第１解像度第１位相と前記第１解像度第２位相とから、前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とを算出する、
画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は磁気共鳴イメージング装置、画像処理装置及び画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号（ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を再構成して画像を生成する撮像装置である。
【０００３】
磁気共鳴イメージング技術の中に、Ｄｉｘｏｎ法と呼ばれる技術が知られている。Ｄｉｘｏｎ法では、異なるエコー時間ＴＥで収集したデータを再構成した複数の画像、例えば、第１のエコー時間に対応する第１画像と、第２のエコー時間に対応する第２画像とから、水と脂肪が分離された２つの画像、即ち、水画像（Ｗ画像）と脂肪画像（Ｆ画像）とを生成する技術である。水画像では、被検体の脂肪成分が抑制され、逆に、脂肪画像では、被検体の水成分が抑制されることになる。
【０００４】
第１画像及び第２画像の各画素値の位相は静磁場不均一性の影響を受ける。したがって、第１画像及び第２画像から水画像と脂肪画像とを算出する際には、静磁場不均一性の影響を正しく推定すること重要である。
【０００５】
そこで、静磁場不均一性の影響を正しく推定し、第１画像及び第２画像から水画像と脂肪画像とを正確に算出する技術が従来から種々提案されている。このような技術の中に、ＴＲＷ−Ｓ（sequential tree-reweighted message-passing：ツリー重み再配分メッセージ伝達法）アルゴリズムと呼ばれる技術がある。
【０００６】
ＴＲＷ−Ｓアルゴリズムは、静磁場が空間的に変化するとしても、その変化の仕方は連続的であり、かつ滑らかであろうという条件を利用して、静磁場不均一性の影響を正確に推定しようとするものである。
【０００７】
しかしながら、ＴＲＷ−Ｓアルゴリズムを用いても、なお、静磁場不均一性の影響を誤って推定する場合がある。静磁場不均一性の影響を誤って推定した場合、水画像の中の本来水成分であるべき領域の一部が誤って脂肪成分に入れ替わったり、逆に、脂肪画像の中の本来脂肪成分であるべき領域の一部が誤って水成分に入れ替わったりするという事象が起こり得る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Johan Berglund et al., Two-point Dixon Method With Flexible Echo Times, MRM 65:994-1004 (2011)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、水画像と脂肪画像の分離技術において、水成分の領域と脂肪成分の領域とを、誤りが少なく、より正確に推定できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、第１のエコー時間で収集されるデータから第１画像を再構成し、第２のエコー時間で収集されるデータから第２画像を再構成する再構成部と、前記第１及び第２画像から、前記第１及び第２画像の解像度と同じ第１の解像度を有する第１解像度第１位相、及び、第１解像度第２位相を、前記第１の解像度の画素毎に算出する第１位相算出部と、前記第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する、第２解像度第１位相及び第２解像度第２位相を、前記第２の解像度の画素毎に算出する第２位相算出部と、前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とから、被検体の撮像時の静磁場分布に対応する真の位相分布を推定する推定部と、前記第１及び第２画像と推定された前記真の位相分布とを用いて、水画像と脂肪画像とを生成する画像生成部と、を備え、前記第２位相算出部は、前記第２の解像度の画素において、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であるか否かを推定し、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であると推定される場合は、前記第１及び第２画像の夫々を低解像度化した画素値から、前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とを算出し、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的ではないと推定される場合は、前記第１解像度第１位相と前記第１解像度第２位相とから、前記第２解像度第１位相と前記第２解像度第２位相とを算出する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す図。
【図２】本実施形態の磁気共鳴イメージング装置で行っているＤｉｘｏｎ法の全体的な概要を示す図。
【図３】水領域と脂肪領域の入れ替わりが起こったときの水画像と脂肪画像を模式的に例示する図。
【図４】実施形態の磁気共鳴イメージング装置の機能構成例を示すブロック図。
【図５】実施形態の磁気共鳴イメージング装置の動作例を示す全体フローチャート。
【図６】位相マップφＡと位相マップφＢを低解像化する処理の概念を説明する図。
【図７】実施形態の位相マップ低解像化の動作例を示す第１の個別フローチャート。
【図８】第１及び第２画像の画素値を単純ベクトル加算する処理の説明図。
【図９】実施形態の位相マップ低解像化の動作例を示す第２の個別フローチャート。
【図１０】（ａ）は、低解像度化する前の画素毎にベクトルＡ、Ｂのペアの先端を、夫々○と黒四角で複素平面にプロットした図であり、（ｂ）は、合成Coherentベクトルの振幅｜Ｃ｜と合成Oppositeベクトルの振幅｜Ｏ｜をレーダ探索方向θに対してプロットした図。
【図１１】実施形態の位相マップ低解像化の動作例を示す第３の個別フローチャート。
【図１２】実施形態の位相マップ低解像化の動作例を示す第４の個別フローチャート。
【図１３】（ａ）は、｜Ｏｍａｘ｜／｜Ｃｍａｘ｜が、１に近い大きな値を示すときの、合成Coherentベクトルの振幅｜Ｃ｜と、合成Oppositeベクトルの振幅｜Ｏ｜とを例示する図、（ｂ）は、｜Ｏｍａｘ｜／｜Ｃｍａｘ｜が、所定の値よりも小さいと判定され、かつ、合成Coherentベクトルのピークが２以上あるか否かが判定されるときの、合成Coherentベクトルの振幅｜Ｃ｜と、合成Oppositeベクトルの振幅｜Ｏ｜とを例示する図。
【図１４】（ａ）は合成Coherentベクトルの振幅｜Ｃ｜のピークが１つであるときの合成Coherentベクトルの振幅｜Ｃ｜と、合成Oppositeベクトルの振幅｜Ｏ｜とを例示する図、（ｂ）は、水比率と位相誤差との関係が規定されている位相誤差特性のグラフを例示する図。
【図１５】実施形態に係る画像処理装置の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置、画像処理装置及び画像処理方法について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をするものとして、重複する説明を適宜省略する。
【００１３】
（磁気共鳴イメージング装置）
図１は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の全体構成を示すブロック図である。磁気共鳴イメージング装置１は、磁石架台１００、制御キャビネット３００、コンソール４００、寝台５００、及びＲＦ（Radio Frequency）コイル２０を備える。
【００１４】
磁石架台１００は、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１、及びＷＢ（Whole Body）コイル１２を有している。これらの構成品は円筒状の筐体に収納されている。寝台５００は、寝台本体５０と天板５１を有している。
【００１５】
制御キャビネット３００は、傾斜磁場電源３１（Ｘ軸用３１ｘ、Ｙ軸用３１ｙ、Ｚ軸用３１ｚ）、コイル選択回路３６、ＲＦ受信器３２、ＲＦ送信器３３、及びシーケンスコントローラ３４を備えている。
【００１６】
コンソール４００は、処理回路４０、記憶回路４１、ディスプレイ４２、及び入力デバイス４３を備えている。コンソール４００は、ホスト計算機として機能する。
【００１７】
磁石架台１００の静磁場磁石１０は、概略円筒形状をなしており、被検体、例えば患者、が搬送されるボア内に静磁場を発生させる。ボアとは、磁石架台１００の円筒内部の空間のことである。静磁場磁石１０は超電導コイルを内蔵し、液体ヘリウムによって超電導コイルが極低温に冷却されている。静磁場磁石１０は、励磁モードにおいて静磁場用電源（図示せず）から供給される電流を超電導コイルに印加することで静磁場を発生する。その後、永久電流モードに移行すると、静磁場用電源は切り離される。一旦永久電流モードに移行すると、静磁場磁石１０は長時間、例えば１年以上に亘って、大きな静磁場を発生し続ける。
【００１８】
傾斜磁場コイル１１も概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル１１は、傾斜磁場電源（３１ｘ、３１ｙ、３１ｚ）から供給される電流によりＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に傾斜磁場を被検体に印加する。
【００１９】
寝台５００の寝台本体５０は天板５１を上下方向及び水平方向に移動することができる。撮像前に天板５１に載置された被検体を所定の高さまで移動させる。その後、撮像時には天板５１を水平方向に移動させて被検体をボア内に移動させる。
【００２０】
ＷＢコイル１２は全身用コイルとも呼ばれ、傾斜磁場コイル１１の内側に被検体を取り囲むように概略円筒形状に固定されている。ＷＢコイル１２は、ＲＦ送信器３３から伝送されるＲＦパルスを被検体に向けて送信する。また、水素原子核の励起によって被検体から放出される磁気共鳴信号、即ちＭＲ（Magnetic Resonance）信号を受信する。
【００２１】
磁気共鳴イメージング装置１は、ＷＢコイル１２の他、図１に示すようにＲＦコイル２０を備える。ＲＦコイル２０は、被検体の体表面に近接して載置されるコイルである。ＲＦコイル２０は複数の要素コイルを備えている。これら複数の要素コイルは、ＲＦコイル２０の内部でアレイ状に配列されるため、ＰＡＣ（Phased Array Coil）と呼ばれることもある。ＲＦコイル２０には幾つかの種別がある。例えば、ＲＦコイル２０として、図１に示すように被検体の胸部や腹部、或いは脚部に設置されるボディコイル（Body Coil）や、被検体の背側に設置されるスパインコイル（Spine Coil）といった種別がある。
【００２２】
ＲＦ送信器３３は、シーケンスコントローラ３４からの指示に基づいてＲＦパルスを生成する。生成したＲＦパルスはＷＢコイル１２に伝送され、被検体に印加される。ＲＦパルスの印加によって被検体からＭＲ信号が発生する。このＭＲ信号をＲＦコイル２０又はＷＢコイル１１が受信する。
【００２３】
ＲＦコイル２０で受信したＭＲ信号、より具体的には、ＲＦコイル２０内の各要素コイルで受信したＭＲ信号は、天板５１及び寝台本体５０に設けられたケーブルを介してコイル選択回路３６に伝送される。コイル選択回路３６は、ＲＦコイル２０から出力される信号、或いはＷＢコイルから出力される信号を、シーケンスコントローラ３４或いはコンソール４００から出力される制御信号に応じて選択する。
【００２４】
選択された信号はＲＦ受信器３２に出力される。ＲＦ受信器３２は、チャネル信号、即ちＭＲ信号をＡＤ（Analog to Digital）変換して、シーケンスコントローラ３４に出力する。デジタルに変化されたＭＲ信号は、生データ（Raw Data）と呼ばれることもある。なお、ＡＤ変換は、ＲＦコイル２０の内部やコイル選択回路３６で行ってもよい。
【００２５】
シーケンスコントローラ３４は、コンソール４００による制御のもと、傾斜磁場電源３１、ＲＦ送信器３３及びＲＦ受信器３２をそれぞれ駆動することによって被検体のスキャンを行う。スキャンによってＲＦ受信器３２から生データを受信すると、シーケンスコントローラ３４は、その生データをコンソール４００に送信する。
【００２６】
シーケンスコントローラ３４は、処理回路（図示を省略）を具備している。この処理回路は、例えば所定のプログラムを実行するプロセッサや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成される。 
【００２７】
コンソール４００は、記憶回路４１、入力デバイス４３、ディスプレイ４２、及び処理回路４０を備える。記憶回路４１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）の他、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や光ディスク装置等の外部記憶装置を含む記憶媒体である。記憶回路４１は、各種の情報やデータを記憶する他、処理回路４０が具備するプロセッサが実行する各種のプログラムを記憶する。
【００２８】
入力デバイス４３は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル等であり、各種の情報やデータを操作者が入力するための種々のデバイスを含む。ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル等の表示デバイスである。
【００２９】
処理回路４０は、例えば、ＣＰＵや、専用又は汎用のプロセッサを備える回路である。プロセッサは、記憶回路４１に記憶した各種のプログラムを実行することによって、後述する各種の機能を実現する。処理回路４０は、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても後述する各種の機能を実現することができる。また、処理回路４０は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組わせて、各種の機能を実現することもできる。
【００３０】
なお、図１に示す磁気共鳴イメージング装置１の構成のうち、コンソール４００以外の構成品（制御キャビネット３００、磁石架台１００及び寝台５００）で、撮像部を構成している。撮像部は、スキャナと呼ぶ場合がある。
【００３１】
実施形態の磁気共鳴イメージング装置１では、Ｄｉｘｏｎ法と呼ばれる撮像法、或いは、画像処理方法を用いている。図２は、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１で行っているＤｉｘｏｎ法の全体的な概要を示す図である。
【００３２】
Ｄｉｘｏｎ法では、異なるエコー時間ＴＥで収集したデータを再構成した複数の画像、例えば、第１のエコー時間（ＴＥ１）に対応する第１画像と、第２のエコー時間（ＴＥ２）に対応する第２画像とから、水と脂肪が分離された２つの画像、即ち、水画像（Ｗ画像）と脂肪画像（Ｆ画像）とを生成する技術である。水画像では、被検体の脂肪成分が抑制され、逆に、脂肪画像では、被検体の水成分が抑制されることになる。なお、以下では、第1画像と第２画像の２つの画像から水画像と脂肪画像を生成する、所謂、２-ポイントＤｉｘｏｎ法に基づいて説明するが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、３以上の複数のエコー時間に対応する複数の画像を用いて水画像と脂肪画像を生成する、所謂、マルチポイントＤｉｘｏｎ法に拡張することもできる。
【００３３】
第１画像及び第２画像の各画素値の位相は静磁場不均一性の影響を受ける。したがって、第１画像及び第２画像から水画像と脂肪画像とを算出する際には、静磁場不均一性の影響を正しく推定すること重要である。
【００３４】
第１画像の複素画素値Ｓ１と第２画像の複素画素値Ｓ２とは、夫々、静磁場不均一性ΔＢに起因する位相φの影響を受けている。後述するように、位相φは、複素画素値Ｓ１及び第２画像の複素画素値Ｓ２、並びに、夫々の画像に対応するエコー時間ＴＥ１、ＴＥ２等の既知のパラメータを含む方程式を解くことによって求めることができる。しかしながら、この方程式は２次方程式であるため、この２次方程式を解くと、正と負の符号に夫々対応する２つの位相の解、φＡとφＢとが求まることになる。
【００３５】
位相φＡと位相φＢは、互いにペアとして算出され、一方が真の位相であり、他方が偽の位相を表わしている。位相φＡと位相φＢのペアは、第１、第２画像の画素毎に算出されるため、位相φＡと位相φＢの集合は、これらを対応する画素位置に配列することにより、図２の中央上段に示すように、位相マップφＡと位相マップφＢとして表すことができる。
【００３６】
静磁場不均一性を正しく判定するためには、位相φＡと位相φＢのペアのうち、どちらが真でどちらが偽であるかを正しく判定し、位相φＡと位相φＢのどちらか一方を真の位相φとして推定する必要がある。
【００３７】
ＴＲＷ−Ｓアルゴリズムは、静磁場が空間的に変化するとしても、その変化の仕方は連続的であり、かつ滑らかであろうという条件を利用して、静磁場不均一性の影響を正確に推定しようとするものである。非特許文献１は、従来のＴＲＷ−Ｓアルゴリズムについて詳細に開示している。非特許文献１では、ＴＲＷ−Ｓアルゴリズムの実施に先立って、処理負荷の低減等のために、位相マップφＡと位相マップφＢの解像度を低解像度化する処理を行っている。そして、図２の右部に示すように、低解像度化した位相マップΦＡと位相マップΦＢに対してＴＲＷ−Ｓアルゴリズムを適用し、真の位相マップを得るものとしている。
【００３８】
しかしながら、非特許文献１に記載のＴＲＷ−Ｓアルゴリズムを適用したとしても、なお、真の位相を誤って推定する場合がある。即ち、位相ΦＡと位相ΦＢのうち、誤って偽の方の位相を選択する場合がある。そして、偽の位相を選択し、その位相を用いて水画像と脂肪画像とを生成すると、水画像の中の本来水成分であるべき領域の一部が誤って脂肪成分に入れ替わったり、逆に、脂肪画像の中の本来脂肪成分であるべき領域の一部が誤って水成分に入れ替わったりするという事象が起こり得る。
【００３９】
水成分と脂肪成分との入れ替わり事象が発生する要因として、ＴＲＷ−Ｓアルゴリズムの内部の要因と外部の要因が考えられる。外部の要因としては、ＴＲＷ−Ｓアルゴリズムを適用する前段階の処理おける、位相マップφＡと位相マップφＢの解像度を低解像度化する処理の過程において発生する要因が考えられる。例えば、真の位相と偽の位相とが互いに入れ替わって処理されたり、真の位相と偽の位相とが不適切に合成されたりして、この結果、低解像化後の位相ΦＡ及び位相ΦＢが正しくない値となってしまうことが、水成分と脂肪成分との入れ替わり事象が発生する要因として考えられる。
【００４０】
図３は、水領域と脂肪領域の入れ替わりが起こったときの、水画像と脂肪画像を模式的に例示する図である。図３は、肝臓を含むアキシャル断面の一例を示しており、図３の上段は、水領域と脂肪領域の入れ替わりが発生していない、正常な水画像と脂肪画像とを例示している。一方、図３の下段は、水領域と脂肪領域の入れ替わりが発生し、その結果、誤って生成された水画像と脂肪画像とを例示している。
【００４１】
本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、このような水領域と脂肪領域の入れ替わり事象に対処するものであり、特に、従来の低解像化処理のアルゴリズムを改善することにより、水領域と脂肪領域の入れ替わり事象を抑制するものである。
【００４２】
図４は、本実施形態におけるＤｉｘｏｎ法の処理機能に焦点を絞った処理回路４０の機能構成例を示すブロック図である。また、図５は、本実施形態におけるＤｉｘｏｎ法の処理機能に焦点を絞った磁気共鳴イメージング装置１の動作例を示す全体フローチャートである。
【００４３】
図４に示すように、コンソール４００の処理回路４０は、撮像条件設定機能４０１、再構成機能４０２、第１画像（ＴＥ＝ＴＥ１）生成機能４０３、第２画像（ＴＥ＝ＴＥ２）生成機能４０４、第１位相算出機能４０５、第２位相算出機能４０６、ＴＲＷ−Ｓ処理機能４０７、及び、画像生成機能４０８を実現する。これらの各機能は、例えば、処理回路４０が具備するプロセッサが、記憶回路４１に記憶される所定のプログラムを実行することによって実現される。これら各機能の動作について図５の全体フローチャートを用いて説明する。また、特に、低解像化処理を行う第２位相算出機能４０６に関しては、図７、図９、図１１、及び図１２に示す個別フローチャートと、関連する幾つかの図面を用いて詳細に説明する。
【００４４】
まず、図５のステップＳＴ１０において第１画像を生成する。また、ステップＳＴ２０において第２画像を生成する。具体的には、図４に示す撮像条件設定機能４０１が、第１画像用の第１のパルスシーケンスを設定し、この第１のパルスシーケンスの実行によって収集されたＭＲ信号を、第１画像生成機能４０３が再構成することにより、第１画像を生成する。同様に、図４に示す撮像条件設定機能４０１が、第２画像用の第２のパルスシーケンスを設定し、この第２のパルスシーケンスの実行によって収集されたＭＲ信号を、第２画像生成機能４０４が再構成することにより、第２画像を生成する。
【００４５】
第１と第２のパルスシーケンスは、エコー時間ＴＥが異なる値に設定されるものの、パルスシーケンスの種類や、エコー時間以外のパルスシーケンスのパラメータは、基本的に同一に設定される。第１、第２のパルスシーケンスは、ＳＥ（Spin Echo）系のパルスシーケンスでもよいし、ＧＲＥ（Gradient Echo）系のパルスシーケンスでもよい。
【００４６】
一方、第１のパルスシーケンスのエコー時間はＴＥ１に設定され、第２のパルスシーケンスのエコー時間はＴＥ２に設定される。周知のように、水成分と脂肪成分とでは、磁気共鳴周波数が異なっているため（例えば、互いに約３．５ｐｐｍ離れているため）、エコー時間ＴＥが異なると、水成分の位相の回転量と、脂肪成分の位相の回転量とが異なる。水成分と脂肪成分の位相が逆相となるようなＴＥ１とＴＥ２の設定によって収集されたＭＲ信号から生成された画像はOut-of-Phase画像と呼ばれる。また、水成分と脂肪成分の位相が同相となるようなＴＥ１とＴＥ２の設定によって収集されたＭＲ信号から生成された画像はIn-Phase画像と呼ばれる。
【００４７】
水画像と脂肪画像を生成するためには、エコー時間ＴＥ１とＴＥ２が既知であれば十分であり、第１画像と第２画像の一方がOut-of-Phase画像であり、他方がIn-Phase画像である必要はない。ただし、以下では、便宜上、第１画像がOut-of-Phase画像であり、第２画像がIn-Phase画像であるものとして説明する。なお、以下の説明で用いている数式は、主に非特許文献１に記載されている数式に基づいている。
【００４８】
第１画像と第２画像とから、位相φＡと位相φＢを算出する過程を以下に説明する。第１画像の画素値（複素数）をＳ１とし、第２画像の画素値（複素数）をＳ２とすると、画素値Ｓ１とＳ２を以下の式で表すことができる。
【数１】
2020163023.tif 000003
（式１）、（式２）において、Ｗ及びＦは、夫々、水と脂肪のエコー時間ＴＥ＝０の時の信号値（実数）である。
【００４９】
ｂ０は、ＴＥ＝ＴＥ１のときの水信号の位相をφ０とするときの位相項（ｂ０＝exp（ｊφ０））である。また、ｂは、ＴＥ２とＴＥ１との間の時間ΔＴ（＝ＴＥ２−ＴＥ１）の間に、主に静磁場不均一性に起因して回転する位相をφとするときの位相項（ｂ＝exp（ｊφ））である。パラメータａ１とａ２は、以下の（式３）、（式４）で表される。
【数２】
2020163023.tif 000004
上式において、γは磁気回転比、Ｂ０は静磁場強度、δは水に対する脂肪のケミカルシフト（約３．５ｐｐｍ）であり、ＴＥ１とＴＥ２は、励起パルス印加時をＴＥ＝０とするときの、第１画像、第２画像の収集時のエコー時間である。このように、パラメータａ１とａ２は、撮像条件として設定したエコー時間ＴＥ等により定まる既知のパラメータである。
【００５０】
（式１）、（式２）を夫々２乗すると、以下の（式５）、（式６）が得られる。
【数３】
2020163023.tif 000005
【００５１】
（式７）において、ｃ１、ｃ２、ｃ３は、以下の（式８）−（式１０）である。
【数４】
2020163023.tif 000006
が得られる。ここで、（式１１）、（式１２）のｂＡ、ｂＢは、位相φＡと位相φＢと以下の（式１３）、（式１４）で関係づけられている。
ｂＡ＝ｅｘｐ（ｊφＡ）                      （式１３）  
ｂＢ＝ｅｘｐ（ｊφＢ）                      （式１４）  
【００５２】
上記のように、（式１）から（式１４）に基づいて、第１、第２画像の画素値Ｓ１、Ｓ２、及び、既知のパラメータａ１、ａ２から、位相φＡと位相φＢを算出することができる。ｂＡとｂＢは（式７）における±の符号の夫々に対応するものであり、同様に、位相φＡと位相φＢも（式７）における±の符号の夫々に対応するものである。位相φＡと位相φＢのうち、一方が実際の静磁場分布に対応する真の位相であり、他方が偽の位相となる。
【００５３】
（式１）から（式１４）までの演算処理が、図５のステップＳＴ３０の処理に該当する。位相φＡと位相φＢは第１、第２画像の画素値Ｓ１、Ｓ２毎に算出される。そして、位相φＡと位相φＢを該当する画素位置に配列したものが、ステップＳＴ４０で生成される位相マップφＡと位相マップφＢである。
【００５４】
ステップＳＴ５０では、第１、第２画像の画素値Ｓ１、Ｓ２から、例えば、以下の式（１５）により、振幅ｍを算出し、これを該当する画素位置に配列した振幅マップを生成する。
ｍ＝｜Ｓ１｜＋｜Ｓ２｜                        （式１５）  
なお、（式１５）に換えて、In-Phase画像（第２画像）の画素値の振幅のみを用いて振幅マップを生成してもよい。
【００５５】
ステップＳＴ６０では、ステップＳＴ４０で生成した位相マップφＡと位相マップφＢを低解像化して、低解像位相マップΦＡと位相マップΦＢを夫々生成する。ステップＳＴ８０で行うＲＷ−Ｓアルゴリズムの処理負荷を低減するためである。
【００５６】
前述したように、水成分と脂肪成分との入れ替わり事象が発生する要因として、位相マップφＡと位相マップφＢの解像度を低解像度化する処理の過程において、例えば、真の位相と偽の位相とが互いに入れ替わって処理されたり、真の位相と偽の位相とが不適切に合成されたりすることが考えられる。この結果、低解像化後の位相ΦＡ及び位相ΦＢが正しくない値となってしまうことが、水成分と脂肪成分との入れ替わり事象が発生してしまう。
【００５７】
図６は、位相マップφＡと位相マップφＢを低解像化する処理の概念を説明する図である。図６では、位相マップφＡと位相マップφＢにおいて、同じ画素位置にある位相φＡと位相φＢとを、振幅１の白色ベクトルと黒色ベクトルで表している。図６に示す例では、３×３の画素を１つの画素に合成して低解像度化する例を示している。
【００５８】
非特許文献１に開示されている低解像化処理では、低解像化の対象となる複数の画素のベクトルに振幅で重み付けして、φＡとφＢの全ての組み合わせに対してベクトル合成を行い、合成後のベクトルの振幅が最も大きくなるときの合成ベクトルの位相を、低解像化後の位相ΦＡとしている。そして、これとは逆の組み合わせをした合成ベクトルの位相を、低解像化後の位相ΦＢとしている。
【００５９】
しかしながら、非特許文献１が開示する方法は、合成する画素の数が多くなると、組み合わせの数が膨大になり、現実的ではない。例えば、２５６×２５６×２５６の解像度の位相マップを、６４×６４×６４の位相マップに低解像化しようとすると、４×４×４（＝６４）の画素を１つの画素に合成することなる。この場合、φＡとφＢの組み合わせの数は、２６４となり、全ての組み合わせに対してベクトル合成演算をすることは、非現実的である。
【００６０】
このため、実際には、合成すべき画素の一部を省略するような手法を取らざるを得ない。この結果、低解像化後の位相ΦＡ、位相ΦＢを誤って推定する可能性が出てくる。また、非特許文献１が開示するように、複数レベルに別けて段階的に低解像化する手法も考えられる。しかしながら、この手法は、あるレベルで一旦誤った推定を行うと、誤って推定した結果が、その次のレベル以降の処理にも悪影響を与えることになる。
そこで、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１では、従来の低解像化処理に換えて、新たな低解像化処理を提供する。本実施形態の低解像化処理については、後段で詳述する。
【００６１】
ステップＳＴ７０では、ステップＳＴ５０で生成した振幅マップ（ｍ）を低解像化して、低解像振幅マップ（Ｍ）を生成する。
【００６２】
ステップＳＴ８０で、低解像位相マップΦＡ、ΦＢ、及び、低解像振幅マップ（Ｍ）を用いてＴＲＷ−Ｓを実行し、低解像位相マップΦＡ、ΦＢから真の位相Φを推定して、低解像度の推定真位相マップ（Φ）を生成する。ステップＳＴ８０の処理は、例えば、非特許文献１に開示されている公知の技術を用いることができる。
なお、ここでは、低解像位相マップΦＡ、ΦＢから真の位相Φを推定して、低解像度の推定真位相マップ（Φ）を生成する手法として、ＴＲＷ−Ｓアルゴリズムを用いた手法を例に挙げて説明するが、この手法に限定されるものではない。本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１では、低解像位相マップΦＡ、ΦＢから真の位相Φを推定して、低解像度の推定真位相マップ（Φ）を生成する手法として、ＴＲＷ−Ｓアルゴリズム以外の手法を用いることができる。
ステップＳＴ９０では、ステップＳＴ８０で生成した低解像度の推定真位相マップ（Φ）をスムージングして、原画像（第１、第２画像）の解像度に高解像度化した推定真位相マップ（φ）を生成する。
【００６３】
最後に、ステップＳＴ１００では、第１、第２画像、及び、推定真位相マップ（φ）を用いて、以下の各式に基づいて、水画像と脂肪画像の夫々の画素値ＷとＦを生成する。
【数５】
2020163023.tif 000007
【００６４】
（式１６）内の「ｂ」が、ＴＲＷ−Ｓアルゴリズムによって推定される真の位相φに対応する位相項（ｂ＝ｅｘｐ（ｊφ））である。（式１９）のＷＬＳ、ＦＬＳが、最終的に得られる水画像と脂肪画像の画素値である。なお、（式２０）は、ＷＬＳ、ＦＬＳの二乗誤差を最少とするための逆行列（ムーア・ペンローズ逆行列）である。
【００６５】
（低解像化処理）
以下、ステップＳＴ６０で行う、本実施形態の低解像化処理のアルゴリズムについて説明する。ステップＳＴ６０の処理は、図７、図９、図１１、及び図１２に示す個別フローチャートに展開される。以下、これらの個別フローチャートに沿って本実施形態の低解像化処理のアルゴリズムを説明する。
【００６６】
図７のステップＳＴ６０１では、第１画像（Out-of-Phase画像）の複素画素値Ｓ１を単純ベクトル加算して、低解像化された第１画像を生成する。低解像化された第１画像の画素値をＳ１とすると、Ｓ１＝ΣＳ１、である。同様に、ステップＳＴ６０２では、第２画像（In-Phase画像）の複素画素値Ｓ2を単純ベクトル加算して、低解像化された第２画像を生成する。低解像化された第２画像の画素値をＳ２とすると、Ｓ２＝ΣＳ２、である。図８は、ステップＳＴ６０１及びステップＳＴ６０２の処理を模式的に示す図である。
【００６７】
次に、ステップＳＴ６０３では、第１画像の複数の画素をベクトル加算した第１の合成画素の振幅｜Ｓ１｜と、第２画像の複数の画素をベクトル加算した第２の合成画素の振幅｜Ｓ２｜との比に基づいて、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であるか否かを推定する。
【００６８】
Out-of-Phase画像（第１画像）の画素を低解像化した第１の合成画素では、水成分Ｗと脂肪成分Ｆとが概ね逆相となり、In-Phase画像（第２画像）の画素を低解像化した第２の合成画素では、水成分Ｗと脂肪成分Ｆとが概ね同相となる。
【００６９】
このため、水成分Ｗと脂肪成分Ｆの大きさが同程度の場合には、第１の合成画素の振幅｜Ｓ１｜は小さな値を示し、第２の合成画素の振幅｜Ｓ２｜は大きな値を示す。したがって、両者の比、｜Ｓ１｜／｜Ｓ２｜が所定値よりも小さい、例えば、０．５よりも小さい場合は、水成分Ｗと脂肪成分Ｆの大きさが同程度である、或いは、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であるとは言えない、と判断することができる。この場合は、図９のステップＳＴ７００へ進む。
【００７０】
これに対して、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的である場合には、第１の合成画素の振幅｜Ｓ１｜は水成分と脂肪成分のうちの支配的な方の値に近くなり、同様に、第２の合成画素の振幅｜Ｓ２｜も、水成分と脂肪成分のうちの支配的な方の値に近くなる。このため、両者の比、｜Ｓ１｜／｜Ｓ２｜は、１に近い値となる。したがって、｜Ｓ１｜／｜Ｓ２｜が１に近い値の場合、例えば、少なくとも０．５よりも大きい場合は、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的である、と判断することができる。この場合は、ステップＳＴ６０４に進む。
【００７１】
ステップＳＴ６０４では、低解像化された第１、第２の画像の画素値Ｓ１、Ｓ２を用いて、低解像の位相ΦＡ及び位相ΦＢを算出し、低解像の位相マップ（ΦＡ）と、位相マップ（ΦＢ）を生成する。画素値Ｓ１、Ｓ２を用いて、低解像の位相ΦＡ及び位相ΦＢを算出する方法は、低解像化前の第１、第２画像の画素Ｓ１、Ｓ２について説明した（式１）から（式１４）に基づく方法において、低解像化前の第１、第２画像の画素値Ｓ１、Ｓ２を、低解像化後の第１、第２画像の画素Ｓ１，Ｓ２に置き換えればよい。
【００７２】
ステップＳＴ６０５において、低解像度画像の全ての画素に対しての処理が終了したと判断されると、低解像位相マップΦＡ、ΦＢの生成が完了したことになり、図５のステップＳＴ７０へ戻る。
【００７３】
一方、ステップＳＴ６０３にて、水成分Ｗと脂肪成分Ｆの大きさが同程度である、或いは、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であるとは言えない、と判断された場合には、低解像化前の位相マップφＡ、φＢから、低解像位相マップΦＡ、ΦＢを生成する。この場合は、図９のステップＳＴ７００へ進む。
【００７４】
図９のステップＳＴ７００では、位相φＡ、φＢを第２画像（In-Phase画像）の振幅で重み付けして、低解像度化する前の画素毎にベクトルＡとベクトルＢのペア[（Ａ１,Ｂ１）〜（ＡＮ,ＢＮ]]を算出する。ここで、Ｎは低解像化される画素の数である。図１０（ａ）は、算出したベクトルＡとベクトルＢの先端を、夫々白丸と黒四角で複素平面にプロットした図である。図１０（ａ）に示した例では、ベクトルＡ、Ｂの数は夫々１７個（Ｎ＝１７）あり、この場合、１７の画素を１つの画素の低解像度化する場合に対応する。なお、前述したように、２５６×２５６×２５６の解像度の位相マップを、６４×６４×６４の位相マップに低解像化しようとする場合には、プロットするベクトルＡ、Ｂの数、即ち、図１０（ａ）における白丸と黒四角の数は夫々６４個といった大きな数になる。
【００７５】
次に、ステップＳＴ７０１では、原点を中心とした、レーダ探索方向を示す探索ベクトル（図１０（ａ）参照）を、所定の角度（例えば、３６°）ごとに、３６０°回転させていく。
【００７６】
さらにステップＳＴ７０２では、レーダ探索方向θを中心とする所定の範囲、例えば、±９０°の範囲において、各画素のベクトルＡ、Ｂのペアのうち、レーダ探索方向に近い方をCoherentベクトル（ｃ１〜ｃＮ）とし、ペアの相手のベクトルをOppositeベクトル（ｏ１〜ｏＮ）Ｏと定義する。
【００７７】
そして、ステップＳＴ７０３において、各画素のCoherentベクトル（ｃ１〜ｃＮ）を、レーダ探索方向θの±９０°の範囲で合成したベクトルを「合成Coherentベクトル」Ｃとし、合成対象のCoherentベクトル（ｃ１〜ｃＮ）の夫々の相手のOppositeベクトル（ｏ１〜ｏＮ）を合成したベクトルを「合成Oppositeベクトル」Ｏとする。
【００７８】
さらに、ステップＳＴ７０４において、「合成Coherentベクトル」の振幅｜Ｃ｜を、レーダ探索方向ごとに算出し、最も大きい振幅の「合成Coherentベクトル」を「第１合成Coherentベクトル」とし、「第１合成Coherentベクトル」の位相を、Coherent位相ΦＣとする。
【００７９】
図１０（ｂ）に示すグラフのうち、実線は、「合成Coherentベクトル」の振幅｜Ｃ｜をレーダ探索方向θに対してプロットしたものであり、「合成Coherentベクトル」の振幅｜Ｃ｜
の最大値｜Ｃｍａｘ｜を黒丸で示している。また、図１０（ｂ）のグラフのうち、破線は、「合成Oppositeベクトル」の振幅｜Ｏ｜をレーダ探索方向θに対してプロットしたものであり、「合成Oppositeベクトル」の振幅｜Ｏ｜の最大値｜Ｏｍａｘ｜を黒四角で示している。
【００８０】
次に、図１１のステップＳＴ８００で、「第１合成Coherentベクトル」の合成元のCoherentベクトルｃ１〜ｃＮの夫々に対応する位相φＡ、又は、φＢのいずれか一方を真の位相φＰＴであると仮定する。
【００８１】
そして、ステップＳＴ８０１において、低解像化前の第１画像（Out-of-Phase画像）の複素画素値（Ｓ１）、第２画像（In-Phase画像）の複素画素値（Ｓ２）、及び、真であると仮定した位相φＰＴを用いて、低解像化前の水画像の各画素値、脂肪画像の各画素値を算出する。この算出は、前述した（式１６）から（式２０）を用いて行う。
【００８２】
次に、ステップＳＴ８０２において、算出した低解像化前の水画像の各画素値、及び、脂肪画像の各画素値をベクトル合成して、低解像化後の画素値の水成分と脂肪成分を算出する。そして、ステップＳＴ８０３において、算出した水成分と脂肪成分とから、水比率を算出する。
【００８３】
そして、ステップＳＴ８０４において、水比率に基づく処理の分岐判定を行う。即ち、水比率が、０．５を中心とする所定の範囲の外側にあるとき、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であると推定する。例えば、算出した水比率が、０．３から０．７の範囲の外側にあるとき、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的であると推定する。そして、この場合は、図７のステップＳＴ６０４へ戻る。
【００８４】
一方、算出した水比率が、０．５を中心とする所定の範囲内にあるとき、例えば、算出した水比率が、０．３から０．７の範囲内にあるとき、水成分と脂肪成分は互いに同程度の大きさで混在している可能性が高いと推定する。この場合は、さらに、図１２のステップＳＴ９００へ進む。
【００８５】
ステップＳＴ９００では、「第１合成Coherentベクトル」の振幅｜Ｃｍａｘ｜と、「第１合成Coherentベクトル」に対応する「第１合成Oppositeベクトル」の振幅｜Ｏｍａｘ｜との比、｜Ｏｍａｘ｜／｜Ｃｍａｘ｜を算出する。
【００８６】
ステップＳＴ９０１で、｜振幅｜Ｃｍａｘ｜と振幅｜Ｏｍａｘ｜との間にそれ程大きな差異がなく、Ｏｍａｘ｜比｜Ｏｍａｘ｜／｜Ｃｍａｘ｜が、１に近い大きな値を示す場合、例えば、比｜Ｏｍａｘ｜／｜Ｃｍａｘ｜が所定の閾値（例えば、０．８）よりも大きく１以下の場合、ステップＳＴ９０２において、「第１合成Oppositeベクトル」の位相を、Opposite位相ΦＯとする。
【００８７】
図１３（ａ）は、「第１合成Coherentベクトル」の振幅｜Ｃｍａｘ｜と「第１合成Oppositeベクトル」の振幅｜Ｏｍａｘ｜との比｜Ｏｍａｘ｜／｜Ｃｍａｘ｜が、１に近い大きな値を示すときの、「合成Coherentベクトル」の振幅｜Ｃ｜と、「合成Oppositeベクトル」の振幅｜Ｏ｜とを例示している。この場合、「第１合成Coherentベクトル」の位相をCoherent位相φＣとし（図９のステップＳＴ７０４）、「第１合成Oppositeベクトル」の位相を、Opposite位相ΦＯとする。
【００８８】
一方、ステップＳＴ９０１で、比｜Ｏｍａｘ｜／｜Ｃｍａｘ｜が所定の値よりも小さいと判定された場合、例えば、０．８よりも小さいと判定された場合、ステップＳＴ９０５で、合成Coherentベクトルのピークが２以上あるか否かが判定される。
【００８９】
図１３（ｂ）は、「第１合成Coherentベクトル」の振幅｜Ｃｍａｘ｜と「第１合成Oppositeベクトル」の振幅｜Ｏｍａｘ｜との比｜Ｏｍａｘ｜／｜Ｃｍａｘ｜が、所定の値よりも小さいと判定され、かつ、合成Coherentベクトルのピークが２以上あると判定されたときの、「合成Coherentベクトル」の振幅｜Ｃ｜と、「合成Oppositeベクトル」の振幅｜Ｏ｜とを例示している。合成Coherentベクトルのピークが２以上ある場合、２番目の大きさの合成Coherentベクトルの位相を、Opposite位相Φ０とする。
【００９０】
Coherent位相ΦＣは、図９のステップＳＴ７０４において既に定まっている。そして、上記のステップＳＴ９０２とステップＳＴ９０３において、Opposite位相Φ０が定まった。この場合、次のステップＳＴ９０４において、ステップＳＴ８０３で算出されている水比率の値に基づいて、Coherent位相ΦＣとOpposite位相Φ０とを、位相ΦＡと位相ΦＢに割り当てる。
【００９１】
具体的には、水比率が０〜０．５の場合には、Opposite位相Φ０を位相ΦＡに割り当て、Coherent位相ΦＣを位相ΦＢに割り当てる。一方、水比率が０．５〜１．０の場合には、Coherent位相ΦＣを位相ΦＡに割り当て、Opposite位相Φ０を位相ΦＢに割り当てる。このようにして、低解像化後の位相ΦＡと位相ΦＢとが決定される。
【００９２】
一方、ステップＳＴ９０１で、比｜Ｏｍａｘ｜／｜Ｃｍａｘ｜が所定の値よりも小さいと判定され、さらに、ステップＳＴ９０５で、合成Coherentベクトルのピークが２以上ではない、即ち、ピークが１つであると判定された場合、ステップＳＴ９０６ヘ進む。
【００９３】
図１４は、ステップＳＴ９０６の処理の概念を説明する図である。図１４（ａ）は、合成Coherentベクトルの振幅｜Ｃ｜のピークが１つであるときの合成Coherentベクトルの振幅｜Ｃ｜と、合成Oppositeベクトルの振幅｜Ｏ｜とを例示している。図１４（ｂ）は、水比率と位相誤差との関係が規定されている位相誤差特性のグラフを例示している。
【００９４】
ステップＳＴ９０６では、まず、ピークの「合成Coherentベクトル」の位相を、位相ΦＡとして決定する。次に、ステップＳＴ８０３で算出されている水比率を参照し、水比率が０〜０．５の場合は、その水比率に対応する「位相誤差特性グラフ」の正の値の位相を位相ΦＢとして決定する。また、水比率が０．５〜１．０の場合は、その水比率に対応する「位相誤差特性グラフ」の負の値の位相を位相ΦＢとして決定する。例えば、水比率が０．７の場合は、水比率０．７に対応する位相ΦＢの値（負の値）を位相誤差特性グラフから取得し、この値を位相ΦＢとして決定する。
【００９５】
ここまで説明してきたように、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１では、低解像化前の全ての画素の位相φＡとφＢを用いて、低解像化後の画素の位相ΦＡとΦＢを求めている。このため、低解像化後の位相ΦＡとΦＢの誤推定を低減することができ、水画像と脂肪画像における水成分の領域と脂肪成分の領域とを、誤りが少なく、より正確に推定することが可能となる。
【００９６】
また、水成分と脂肪成分のいずれか一方が支配的な場合には、位相φＡとφＢを低解像化することに換えて、第１、第２の画像の画素値を単純ベクトル加算して低解像化し、低解像化した画素Ｓ１、Ｓ２から、低解像位相ΦＡとΦＢを算出している。このため、位相マップの低解像化の処理が不要となり、低解像化後の位相ΦＡとΦＢを誤り少なく算出することででき、水画像と脂肪画像における水成分の領域と脂肪成分の領域とを、誤りが少なく、より正確に推定することが可能となる。
【００９７】
（画像処理装置）
図１５は、実施形態に係る画像処理装置６００の構成例を示す図である。画像処理装置６００は、前述した磁気共鳴イメージング装置１のコンソール４００の機能の大部分を、磁気共鳴イメージング装置１とは独立した情報処理装置、例えば、ワークステーションやパーソナルコンピュータ、或いは、タブレット型コンピュータで行う装置である。
【００９８】
前述した第１画像、及び、第２画像は、磁気共鳴イメージング装置１で生成される。そして、画像処理装置６００では、磁気共鳴イメージング装置１で生成された第１画像及び第２画像を、図１５に示す外部インターフェース機能４０９、画像取得機能４１０により、任意の記録媒体や任意の通信回線を介して取得する。画像処理装置６００は、磁気共鳴イメージング装置１のコンソール４００と同様に処理回路４０を有している。
【００９９】
処理回路４０は、上記の画像取得機能４１０の他、第１位相算出機能４０５、第２位相算出機能４０６、ＴＲＷ−Ｓ機能４０７、及び、画像生成機能４０８を実現する。これらの各機能はここまでに説明してきた各機能と同じものである。また、これらの各機能は、例えば、処理回路４０が具備するプロセッサが、記憶回路４１に記憶される所定のプログラムを実行することによって実現される。
【０１００】
このような画像処理装置６００によっても、前述した磁気共鳴イメージング装置１と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、各実施形態における再構成機能は、特許請求の範囲の記載における再構成部の一例である。また、各実施形態の説明における第１位相算出機能及び第２位相算出機能は、夫々、特許請求の範囲の記載における第１位相算出部及び第２位相産出部の一例である。また、各実施形態の説明におけるＴＲＷ−Ｓ処理機能は、特許請求の範囲の記載における推定部の一例である。また、各実施形態の説明における画像生成機能は、特許請求の範囲の記載における画像生成部の一例である。また、各実施形態の説明における外部インターフェース機能及び画像取得機能は、特許請求の範囲の記載における取得部の一例である
【０１０２】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、水画像と脂肪画像の分離技術において、水成分の領域と脂肪成分の領域とを、誤りが少なく、より正確に推定できる。
【０１０３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０４】
１  磁気共鳴イメージング装置
３４  シーケンスコントローラ
４０  処理回路
４１  記憶回路
４２  ディスプレイ
４３  入力デバイス
４０１  撮像条件設定機能
４０２  再構成機能
４０３  第１画像生成機能
４０４  第２画像生成機能
４０５  第１位相算出機能
４０６  第２位相算出機能
４０７  改善型ＴＲＷ−Ｓ処理機能
４０８  画像生成機能
４０９  外部インターフェース機能
４１０  画像取得機能
６００  画像処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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