(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の部位が撮像された医用画像上に連続する複数の計算開始領域を設定する計算開始領域設定手段と、
前記複数の計算開始領域ごとに神経束を描出した拡散テンソルトラクトグラフィ画像を生成する画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記医用画像上に関心領域を設定する関心領域設定手段をさらに備え、
前記計算開始領域設定手段は、前記関心領域を複数の領域に分割し、当該複数の領域をそれぞれ前記計算開始領域として設定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記計算開始領域設定手段は、前記部位の解剖学的な特徴に基づいて前記関心領域を分割することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記計算開始領域設定手段は、前記複数の計算開始領域を設定した後に、操作者からの指示に基づいて各計算開始領域の大きさを変更し、
前記画像生成手段は、前記計算開始領域の大きさが変更された場合に、変更された領域の神経束を描出し直すことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
隣接する計算開始領域に描出された神経束の表示色を変えて、前記拡散テンソルトラクトグラフィ画像を表示部に表示させる表示制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像処理装置。
【請求項６】
磁気共鳴現象を利用して収集されたデータから被検体内における分子拡散の異方性を表す拡散テンソル画像を生成する第１の画像生成手段と、
前記拡散テンソル画像上に連続する複数の計算開始領域を設定する計算開始領域設定手段と、
前記複数の計算開始領域ごとに神経束を描出した拡散テンソルトラクトグラフィ画像を生成する第２の画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像処理装置及び磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic  Resonance  Imaging）装置によるイメージング手法として、拡散イメージングが知られている。拡散イメージングは、水分子などの粒子が熱によるブラウン運動により散らばっていく拡散効果を強調した拡散強調画像を撮像する手法である。かかる拡散イメージングは、主に脳の診断で用いられている。
【０００３】
また、拡散イメージングにより得られる拡散強調画像を用いて神経線維の走行解析を行う拡散テンソルイメージングが知られている。拡散テンソルイメージングは、ＭＰＧ（Motion  Probing  Gradient）の方向を変えた複数の拡散強調画像をもとに、テンソル解析を利用して、水分子の不等方拡散（anisotropy）の方向を表す拡散テンソル画像を生成する手法である。
【０００４】
また、拡散テンソルイメージングにより得られる拡散テンソル画像を用いて神経束を描出する拡散テンソルトラクトグラフィも知られている。拡散テンソルトラクトグラフィは、拡散テンソル画像に含まれる任意のピクセルでの最大拡散方向を追跡し、その軌跡を神経束として描出した拡散テンソルトラクトグラフィ画像を生成する手法である。この拡散テンソルトラクトグラフィでは、通常、医師や技師などの操作者によって拡散テンソルトラクトグラフィ画像上に計算開始領域が設定される。ここで、計算開始領域とは、最大拡散方向の追跡を開始するピクセルの位置を指定するために設定される領域である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Susumu Mori and Jiangyang Zhang, "Principles of Diffusion Tensor Imaging and Its Applications to Basic Neuroscience Research", Neuron 51, p.527-539, September 7, 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の拡散テンソルトラクトグラフィでは、診断対象の領域を詳細に検査することができない場合があった。例えば、脳梁を詳細に検査する場合には、解剖学的な知見に基づいて脳梁を複数の領域に分け、各領域を通る神経束を領域ごとに観察することが行われる。しかし、従来の拡散テンソルグラフィでは、手動で計算開始領域が設定されるため、複数の領域それぞれに正確に計算開始領域を設定することは困難であった。このことから、脳梁を詳細に検査することができない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の画像処理装置及び磁気共鳴イメージング装置は、計算開始領域設定手段と、画像生成手段とを備える。計算開始領域設定手段は、被検体の部位が撮像された医用画像上に連続する複数の計算開始領域を設定する。画像生成手段は、前記複数の計算開始領域ごとに神経束を描出した拡散テンソルトラクトグラフィ画像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩシステムの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る記憶部、データ処理部、画像処理部及び制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係るトラクトグラフィ生成部によるＤＴＴ画像の生成を説明するための図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る表示制御部により表示されるＤＴＴ画像の一例を示す図（１）である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る表示制御部により表示されるＤＴＴ画像の一例を示す図（２）である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００によるＤＴＴ画像の作成の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は、第１の実施例に係る関心領域設定部による関心領域の設定の一例を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る計算開始領域設定部による計算開始領域の設定の一例を示す図である。
【図９】図９は、本実施例に係る計算開始領域設定部によって用いられるアルゴリズムの一例を示す図（１）である。
【図１０】図１０は、本実施例に係る計算開始領域設定部によって用いられるアルゴリズムの一例を示す図（２）である。
【図１１】図１１は、表示制御部７７ａによるＤＴＴ画像の表示の一例を示す図（１）である。
【図１２】図１２は、表示制御部７７ａによるＤＴＴ画像の表示の一例を示す図（２）である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態に係る計算開始領域設定部により表示されるＧＵＩの一例を示す図（１）である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態に係る計算開始領域設定部により表示されるＧＵＩの一例を示す図（２）である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態に係る計算開始領域設定部により表示されるＧＵＩの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、画像処理装置及びＭＲＩ装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態では、拡散イメージングをＤＷＩ（Diffusion  Weighted  Imaging）と呼び、ＤＷＩにより生成される画像をＤＷＩ画像と呼ぶ。また、拡散テンソルイメージングをＤＴＩ（Diffusion  Tensor  Imaging）と呼び、ＤＴＩにより生成される画像をＤＴＩ画像と呼ぶ。また、拡散テンソルトラクトグラフィをＤＴＴ（Diffusion  Tensor  Tractography）と呼び、ＤＴＴにより生成される画像をＤＴＴ画像と呼ぶ。
【００１０】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態１について説明する。図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩシステムの全体構成を示す図である。図１に示すように、ＭＲＩ装置１００は、架台部１０と、傾斜磁場電源２０と、ＲＦ送信部３０と、ＲＦ受信部４０と、シーケンス制御部５０と、寝台部６０と、計算機システム７０とを有する。
【００１１】
架台部１０は、静磁場中に置かれた被検体Ｐに高周波磁場を照射し、それにより被検体Ｐから発せられるＭＲ信号を検出する。この架台部１０は、静磁場磁石１１と、傾斜磁場コイル１２と、送信用ＲＦ（Radio  Frequency）コイル１３と、受信用ＲＦコイル１４とを有する。
【００１２】
静磁場磁石１１は、中空の円筒形状に形成され、円筒内の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石１１としては、例えば、永久磁石や超伝導磁石などが用いられる。
【００１３】
傾斜磁場コイル１２は、中空の円筒形状に形成され、静磁場磁石１１の内側に配置される。この傾斜磁場コイル１２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３つのコイルを有する。各コイルは、それぞれ後述する傾斜磁場電源２０から電流供給を受けて、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。なお、Ｚ軸方向は、静磁場と同方向とされる。
【００１４】
また、傾斜磁場コイル１２によって発生するＸ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Ｇｓ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅ及びリードアウト用傾斜磁場Ｇｒにそれぞれ対応する。スライス選択用傾斜磁場Ｇｓは、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅは、空間的位置に応じて磁気共鳴（ＭＲ：Magnetic  Resonance）信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇｒは、空間的位置に応じてＭＲ信号の周波数を変化させるために利用される。
【００１５】
送信用ＲＦコイル１３は、傾斜磁場コイル１２の内側に配置され、ＲＦ送信部３０から高周波パルスの供給を受けて高周波磁場を発生する。
【００１６】
受信用ＲＦコイル１４は、傾斜磁場コイル１２の内側に配置され、送信用ＲＦコイル１３により発生した高周波磁場の影響によって被検体Ｐから発せられるＭＲ信号を受信する。そして、受信用ＲＦコイル１４は、受信したＭＲ信号をＲＦ受信部４０へ出力する。
【００１７】
傾斜磁場電源２０は、傾斜磁場コイル１２に電流を供給する。ＲＦ送信部３０は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信用ＲＦコイル１３に送信する。ＲＦ受信部４０は、受信用ＲＦコイル１４から出力されるＭＲ信号をデジタル化することによって生データを生成し、生成した生データをシーケンス制御部５０へ送信する。
【００１８】
シーケンス制御部５０は、計算機システム７０から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源２０、ＲＦ送信部３０及びＲＦ受信部４０を駆動することによって、被検体Ｐのスキャンを行う。また、シーケンス制御部５０は、被検体Ｐのスキャンを行った結果、ＲＦ受信部４０から生が送信されると、その生データを計算機システム７０へ転送する。
【００１９】
なお、ここでいうシーケンス情報とは、シーケンス制御部５０が傾斜磁場コイル１２に供給する電源の強さや電源を供給するタイミング、ＲＦ送信部３０が送信用ＲＦコイル１３に送信するＲＦ信号の強さやＲＦ信号を送信するタイミング、ＲＦ受信部４０がＭＲ信号を検出するタイミングなど、スキャンを行うための手順を定義した情報である。
【００２０】
寝台部６０は、被検体Ｐが載置される天板を有し、その天板を移動させることで、撮影時に被検体Ｐを架台部１０の開口部へ挿入する。
【００２１】
計算機システム７０は、ＭＲＩ装置１００の全体制御や、データ収集、画像再構成などを行う装置であり、インタフェース部７１と、入力部７２と、表示部７３と、記憶部７４と、データ処理部７５と、画像処理部７６と、制御部７７とを有している。
【００２２】
インタフェース部７１は、シーケンス制御部５０との間でやり取りされる各種信号の入出力を制御する。例えば、インタフェース部７１は、シーケンス制御部５０に対してシーケンス情報を送信し、シーケンス制御部５０から生データを受信する。また、インタフェース部７１は、生データを受信すると、受信した生データを被検体Ｐごとに記憶部７４に記憶させる。
【００２３】
入力部７２は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。この入力部７２としては、例えば、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが用いられる。
【００２４】
表示部７３は、操作者により参照される各種画像や、操作者から各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示する。この表示部７３としては、例えば、液晶モニタやＣＲＴモニタなどの表示デバイスが用いられる。
【００２５】
記憶部７４は、シーケンス制御部５０から送信された生データや、後述するデータ処理部７５及び画像処理部７６により生成された各種画像データを被検体Ｐごとに記憶する。
【００２６】
データ処理部７５は、記憶部７４により記憶された生データから画像を再構成する。また、データ処理部７５は、被検体Ｐの体内の形態情報を示す磁気共鳴画像やＤＷＩ画像などを生成する。
【００２７】
画像処理部７６は、記憶部７４により記憶された画像データに対して各種の画像処理を施すことにより、各種医用画像を生成する。
【００２８】
制御部７７は、上述した機能部間での制御の移動や、機能部と記憶部との間のデータの受け渡しなどを行うことで、ＭＲＩ装置１００の全体制御を行う。具体的には、制御部７７は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）及びメモリを有し、それらを用いて各種プログラムを実行させることで、ＭＲＩ装置１００が有する各部を制御する。例えば、制御部７７は、操作者によって設定された撮像条件に基づいてシーケンス情報を生成し、生成したシーケンス情報をシーケンス制御部５０に送信することで各種の撮像シーケンスを実行する。
【００２９】
次に、第１の実施形態に係る記憶部７４、データ処理部７５、画像処理部７６及び制御部７７の構成について詳細に説明する。図２は、第１の実施形態に係る記憶部７４、データ処理部７５、画像処理部７６及び制御部７７の構成を示す機能ブロック図である。
【００３０】
図２に示すように、記憶部７４は、生データ記憶部７４ａと、再構成画像記憶部７４ｂと、解析画像記憶部７４ｃとを有する。
【００３１】
生データ記憶部７４ａは、シーケンス制御部５０から送信された生データを被検体ごとに記憶する。再構成画像記憶部７４ｂは、後述する画像再構成部７５ａにより生成された再構成画像を被検体ごとに記憶する。解析画像記憶部７４ｃは、後述する解析画像生成部７５ｂにより生成された各種の解析画像を被検体ごとに記憶する。
【００３２】
また、図２に示すように、データ処理部７５は、画像再構成部７５ａと、解析画像生成部７５ｂとを有する。
【００３３】
画像再構成部７５ａは、生データ記憶部７４ａにより記憶された生データに対して後処理、すなわちフーリエ変換処理などの再構成処理を施すことで再構成画像を生成する。そして、画像再構成部７５ａは、生成した再構成画像を再構成画像記憶部７４ｂに格納する。例えば、また、画像再構成部７５ａは、Ｔ１強調画像（T1  Weighted  Image）やＴ２強調画像（T2  Weighted  Image）などの形態画像を生成する。画像再構成部７５ａは、ＤＷＩ画像を生成する。
【００３４】
ここで、ＤＷＩについて説明する。ＤＷＩでは、拡散によるＭＲ信号の減衰を強調するＭＰＧ（Motion  Probing  Gradient）パルスの印加をともなうパルスシーケンスが用いられる。なお、拡散による信号強度Ｓは、最も簡単には、以下に示す式（１）のように表される。
【００３５】
Ｓ＝ＰＤ（１−ｅｘｐ（−ＴＲ／Ｔ１）＊ｅｘｐ（−ＴＥ／Ｔ２））
＊ｅｘｐ（−ｂＤ）      ・・・（１）
【００３６】
この式（１）において、ＴＥはecho  timeであり、ＴＲはrepetition  timeであり、ＰＤはproton  densityである。また、Ｔ１及びＴ２は信号緩和時間であり、Ｄはdiffusion  coefficient（拡散の程度を表す拡散係数）である。また、ｂ［s/mm2］は拡散による信号減衰の程度を表す傾斜磁場因子であり、Ｓ0は傾斜磁場因子ｂがゼロであるときの信号強度である。
【００３７】
そして、
Ｓ0＝ＰＤ（１−ｅｘｐ（−ＴＲ／Ｔ１）＊ｅｘｐ（−ＴＥ／Ｔ２））
とし、
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ  １：  Ｓ1＝Ｓ0＊ｅｘｐ（−ｂ1Ｄ）
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ  ２：  Ｓ2＝Ｓ0＊ｅｘｐ（−ｂ2Ｄ）
とすると、以下に示す式（２）が成り立つ。
【００３８】
Ｓ2／Ｓ1＝ｅｘｐ（−（ｂ2−ｂ1）Ｄ）      ・・・（２）
【００３９】
また、式（２）より、以下に示す式（３）が得られる。
【００４０】
Ｄ＝−ｌｎ（Ｓ2／Ｓ1）／（ｂ2−ｂ1）      ・・・（３）
【００４１】
この式（３）から分かるように、２つの異なるｂ値を用いることで、拡散係数Ｄを算出することができる。このため、ＤＷＩの一般的な臨床応用では、簡便な方法として、一方向のＭＰＧパルスを印加し、ｂ＝１０００程度として撮像されたＤＷＩとｂ＝０として撮像された画像とを用いて診断されることが多い。また、通常は、ＴＥ＞６０［ms］となるように撮像条件が設定されるため、ｂ＝０の画像は、Ｔ２の違いを強調したコントラストを有するＴ２強調画像になる。
【００４２】
ここで、ｂ値について詳細に説明する。ｂ値を理解するために、まず、傾斜磁場パルスについて説明する。ＭＲＩ装置では、ボアに沿って線形に変化する強い傾斜磁場が印加される。この傾斜磁場はＢ0  ｆｉｅｌｄと呼ばれる。ＭＲＩ装置は、一般的に、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の傾斜磁場ユニットを備えており、各傾斜磁場ユニットを組み合わせることによって、任意の方向に沿った磁場を印加することができる。そして、ＭＲ信号の周波数ωと磁場強度Ｂ0との関係は、以下に示す式（４）のように単純な関係式で表される。
【００４３】
ω＝γＢ０      ・・・（４）
【００４４】
ここで、γは原子核固有の比例定数である。
【００４５】
ＤＷＩでは、拡散エンコーディングに用いられるＭＰＧパルスの大きさ及び方向によって拡散データが決定される。このＭＰＧパルスの大きさがｂ値である。例えば、拡散エンコーディングでは、高周波の１８０°リフォーカスパルスの前後に対照的に配置された２つのＭＰＧパルスが用いられる。１８０°リフォーカスパルスの前に配置された第１のＭＰＧパルスは、全てのスピンに対して位相シフトを生じさせる。
【００４６】
また、１８０°リフォーカスパルスの後に配置された第２のＭＰＧパルスは、第１のＭＰＧパルスにより生じた位相シフトを反転させる。これにより、固定の分子（医用画像化においてはプロトン）については、位相シフトが打ち消される。しかしながら、ブラウン運動によって第２のＭＰＧパルスの作用時に第１のＭＰＧパルスの作用時とは異なる位置に移動していた分子については、位相シフトが完全に相殺されない。したがって、そのような分子については、信号の減弱をもたらす残留位相シフトがとどまることになる。このように、拡散イメージングでは、ＭＰＧパルスの大きさを示すｂ値及び傾斜磁場パルスの方向によって拡散エンコーディングが制御される。
【００４７】
画像再構成部７５ａは、例えば、上述したＤＷＩを行うことで、水分子などの粒子が熱によるブラウン運動によって散らばっていく拡散効果を強調したＤＷＩ画像を生成する。
【００４８】
解析画像生成部７５ｂは、画像再構成部７５ａにより生成された再構成画像を用いて各種の解析画像を生成する。そして、解析画像生成部７５ｂは、生成した解析画像を解析画像記憶部７４ｃに格納する。例えば、解析画像生成部７５ｂは、画像再構成部７５ａにより生成されたＤＷＩ画像を再構成画像記憶部７４ｂから読み出し、読み出したＤＷＩ画像を用いて、被検体内における分子拡散の異方性を表すＤＴＩ画像を生成する。
【００４９】
ここで、ＤＴＩについて詳細に説明する。ＤＴＩでは、拡散データに基づいて、６つのテンソル係数又はテンソルパラメータ、すなわち、３×３の対称テンソル行列の独立要素又は成分がボクセルごとに算出される。対称テンソル行列は、以下に示す式（５）で表される。
【００５０】
【数１】
0005554198.tif 000002
【００５１】
この式（５）において、Ｄxx〜Ｄzzにおける最初の添え字（ｘ，ｙ，ｚ）は、細胞又は組織の本来の方向を表す。また、２番目の添え字（ｘ，ｙ，ｚ）は、傾斜磁場の方向を表す。また、いわゆる対角成分であるＤxx，Ｄyy，Ｄzzは、通常、臨床用に用いられるＭＲＩ装置が有する３軸の装置座標系で計測される拡散係数の成分である。
【００５２】
典型的には、テンソルパラメータは、診断に重要なパラメータマップを算出するために使用される。例えば、拡散テンソルの等方性成分又は拡散テンソルの異方性成分が相応のパラメータマップに示される。ここでいうパラメータマップとは、例えば、平均見かけ拡散係数マップ又はＡＤＣ（Apparent  Diffusion  Coefficient）マップ、もしくは、部分異方性マップ又はＦＡ（Fractional  Anisotropy）マップである。なお、ＡＤＣマップとは、式（２）をピクセルごとに解くことで算出される拡散係数のマップである。
【００５３】
ここで、ＤＴＩで用いられる拡散データは多数であるため、ボクセルごとに拡散テンソルが算出される際には、平均化により未知パラメータが決定される。この未知パラメータを決定する方法としては、多変量の線形回帰により知られた方法、例えば、擬似逆行列を形成する方法や特異値分析を行う方法などが用いられる。
【００５４】
例えば、Basser, P. J., J. Mattiello, and D. LeBihan. "MR diffusion tensor spectroscopy and imaging" Biophys. J., 66, p.259-267, 1994に記載された方法によれば、ＤＷＩ画像におけるボクセルごとの分子拡散の異方性は、例えば、楕円体のモデルで表される。この方法では、楕円体の３軸の固有値をλ1、λ2、λ3とし、固有ベクトルをｖ1、ｖ2、ｖ3とすることで、拡散パラメータの６つのパラメータが定義される。
【００５５】
例えば、解析画像生成部７５ｂは、上記の楕円体モデルを用いて、ＤＷＩ画像に含まれるボクセルごとに分子拡散の異方性を定義する。そして、解析画像生成部７５ｂは、定義した楕円体モデルにおける最長軸の方向に応じて、ＤＴＩ画像におけるボクセルの色を決める。例えば、解析画像生成部７５ｂは、装置座標系におけるＸ軸の方向を赤色、Ｙ軸の方向を黄色、Ｚ軸の方向を青色とし、これらＸ，Ｙ，Ｚ軸と楕円体モデルにおける最長軸の方向との位置関係に応じてボクセルの色を決める。解析画像生成部７５ｂは、かかる処理をＤＷＩ画像に含まれるボクセルごとに行うことで、被検体内における分子拡散の異方性を表すＤＴＩ画像を生成する。
【００５６】
また、図２に示すように、画像処理部７６は、関心領域設定部７６ａと、計算開始領域設定部７６ｂと、トラクトグラフィ生成部７６ｃとを有する。
【００５７】
関心領域設定部７６ａは、解析画像生成部７５ｂによって生成された解析画像上に関心領域を設定する。例えば、関心領域設定部７６ａは、解析画像生成部７５ｂによって生成されたＤＴＩ画像を解析画像記憶部７４ｃから読み出し、読み出したＤＴＩ画像上に関心領域を設定する。
【００５８】
計算開始領域設定部７６ｂは、解析画像生成部７５ｂによって生成された解析画像上に計算開始領域を設定する。ここでいう計算開始領域とは、後述するトラクトグラフィ生成部７６ｃによって行われるＤＴＴにおいて、最大拡散方向の追跡を開始するピクセルの位置を指定するために設定される領域である。
【００５９】
トラクトグラフィ生成部７６ｃは、計算開始領域設定部７６ｂによって設定された計算開始領域に基づいて、神経束を描出したＤＴＴ画像を生成する。図３は、第１の実施形態に係るトラクトグラフィ生成部７６ｃによるＤＴＴ画像の生成を説明するための図である。図３は、解析画像生成部７５ｂによって生成されたＤＴＩ画像の一部を示している。なお、ここでは説明の便宜上、２次元のＤＴＩ画像を用いた場合について説明する。
【００６０】
図３において、格子状に分割された複数の四角い領域は、それぞれＤＴＩ画像に含まれるピクセルを示している。また、各ピクセル内にある楕円は、それぞれ前述した分子拡散の異方性を表す楕円体モデルを示している。また、各ピクセルに付けられた色は、異方性の大きさに応じて付けられており、色が濃いほど異方性が低いことを示している。
【００６１】
図３に示すように、トラクトグラフィ生成部７６ｃは、計算開始領域設定部７６ｂによって設定された計算開始領域をＤＴＩ画像上に計算開始領域Ｃとして設定する。また、トラクトグラフィ生成部７６ｃは、ＤＴＩ画像に含まれるピクセルのうち異方性が高いピクセル（図３に示す白色のピクセル）について平均的な方向を算出する。
【００６２】
その後、トラクトグラフィ生成部７６ｃは、計算開始領域Ｃに含まれるピクセルＰ1及びＰ2それぞれを基点として、算出された平均的な方向に沿う曲線Ｆ1及びＦ2を生成する。ここで生成される曲線Ｆ1及びＦ2は、各ピクセルにおける最大拡散方向の軌跡となり、神経束の流れを表すことになる。このように、トラクトグラフィ生成部７６ｃは、神経束の流れを示す画像をＤＴＴ画像として生成する。
【００６３】
図２の説明にもどって、制御部７７は、表示制御部７７ａを有する。表示制御部７７ａは、表示部７３への各種情報の表示を制御する。例えば、表示制御部７７ａは、トラクトグラフィ生成部７６ｃにより生成されたＤＴＴ画像を表示部７３に表示させる。
【００６４】
図４及び５は、第１の実施形態に係る表示制御部７７ａにより表示されるＤＴＴ画像の一例を示す図である。表示制御部７７ａは、例えば、図４に示すように、２次元のＤＴＴ画像を２次元のＤＷＩ画像に重畳させて表示する。図４において、曲線Ｆoは、計算開始領域Ｃoに基づいてＤＴＴにより生成されたものであり、曲線Ｆmは、計算開始領域Ｃoと左右に対称な計算開始領域Ｃmに基づいてＤＴＴにより生成されたものである。このようにＤＴＴの曲線Ｆo及びＦmを表示することにより、神経束の様子を平面的に観察することができる。
【００６５】
または、表示制御部７７ａは、例えば、図５に示すように、３次元のＤＴＴ画像を２次元のＤＷＩ画像に合成して表示する。図５において、曲線Ｆoは、計算開始領域Ｃoに基づいてＤＴＴにより生成されたものであり、曲線Ｆmは、計算開始領域Ｃoと左右に対称な計算開始領域Ｃmに基づいてＤＴＴにより生成されたものである。このようにＤＴＴの曲線Ｆo及びＦmを表示することにより、神経束の様子を立体的に観察することができる。
【００６６】
以上、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成について説明した。このような構成のもと、第１の実施形態では、ＭＲＩ装置１００は、被検体の部位が撮像された医用画像上に連続する複数の計算開始領域を設定し、それらの計算開始領域ごとに神経束を描出したＤＴＴ画像を生成する。これにより、診断対象の領域を複数の領域に分け、それぞれの領域ごとに神経束を観察することができるようになるので、診断対象の領域を詳細に検査することが可能になる。
【００６７】
次に、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００によるＤＴＴ画像の作成の流れについて説明する。図６は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００によるＤＴＴ画像の作成の流れを示すフローチャートである。
【００６８】
図６に示すように、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００では、まず、制御部７７が、操作者によって設定された撮像条件に基づいてシーケンス制御部５０などの各部を制御することで、ＤＷＩのシーケンスを実行する（ステップＳ１０１）。その後、画像再構成部７５ａが、ＤＷＩのシーケンスにより収集された生データからＤＷＩ画像を生成する（ステップＳ１０２）。
【００６９】
続いて、解析画像生成部７５ｂが、画像再構成部７５ａによって生成されたＤＷＩ画像を用いてＤＴＩ画像を生成する（ステップＳ１０３）。また、関心領域設定部７６ａが、解析画像生成部７５ｂによって生成されたＤＴＩ画像上に関心領域を設定する（ステップＳ１０４）。
【００７０】
図７は、第１の実施例に係る関心領域設定部７６ａによる関心領域の設定の一例を示す図である。なお、ここでは、頭部のＤＴＩ画像において脳梁が占める範囲に関心領域を設定する場合を一例として説明する。この場合には、例えば、関心領域設定部７６ａは、入力部７２を介して、脳梁内の任意の位置にシード点を設定する操作を操作者から受け付ける。その後、関心領域設定部７６ａは、操作者によって設定されたシード点を基準にしてリージョングローイングを行うことで、脳梁が占める範囲を抽出する。そして、関心領域設定部７６ａは、図７に示すように、抽出した脳梁の範囲をＤＴＩ画像１上で関心領域２として設定する。
【００７１】
なお、関心領域を設定する方法としては、ここで説明したリージョングローイングに限られず、各種の方法を用いることができる。例えば、入力部７２を介して、ＤＴＩ画像上に所望の形状及び大きさの範囲を指定する操作を操作者から受け付け、受け付けた範囲を関心領域として設定する。または、例えば、閾値処理などの画像処理を用いて、関心領域を自動的に抽出してもよい。
【００７２】
図６の説明に戻って、続いて、計算開始領域設定部７６ｂが、解析画像生成部７５ｂによって生成された解析画像上に、連続する複数の計算開始領域を設定する。具体的には、計算開始領域設定部７６ｂは、関心領域設定部７６ａによって設定された関心領域を複数の領域に分割し、それら複数の領域をそれぞれ計算開始領域として設定する（ステップＳ１０５）。
【００７３】
図８は、第１の実施形態に係る計算開始領域設定部７６ｂによる計算開始領域の設定の一例を示す図である。図８に示すように、例えば、計算開始領域設定部７６ｂは、あらかじめ決められたアルゴリズムにしたがって、解析画像生成部７５ｂによって設定された関心領域２を６つの領域に分割し、それぞれを計算開始領域２ａ〜２ｆとして設定する。
【００７４】
ここで、関心領域を分割するアルゴリズムとしては、各種のアルゴリズムを用いることができる。例えば、計算開始領域設定部７６ｂは、診断対象の部位の解剖学的な特徴に基づいて関心領域を分割する。例えば、診断対象が脳梁の場合には、Ｗｉｔｅｌｓｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅを利用してもよい。Ｗｉｔｅｌｓｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅは、脳梁を機能ごとに分割するためのテンプレートである（例えば、WitelsonSF, Kigar DL. Anatomical development of corpus callosum in humans: a review with reference to sex and cognition. In: Molefese DL, Segalowitz SJ, eds. Brain lateralization in children: development implications. New York, NY: Guilford, 1988; 35-37. 等を参照）。
【００７５】
図９及び１０は、本実施例に係る計算開始領域設定部７６ｂによって用いられるアルゴリズムの一例を示す図である。図９及び１０は、Ｗｉｔｅｌｓｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅのテンプレートを示している。図９及び１０に示すように、Ｗｉｔｅｌｓｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅは、脳梁の両端（ＡＣＣ及びＰＣＣ）を通る直線を基準にして、脳梁を機能ごとに７つに区分けするテンプレートである。例えば、計算開始領域設定部７６ｂは、このようなＷｉｔｅｌｓｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅのテンプレートに基づいて、脳梁の領域を７つに分割する。
【００７６】
図６の説明に戻って、続いて、トラクトグラフィ生成部７６ｃが、計算開始領域設定部７６ｂによって設定された複数の計算開始領域ごとに神経束を描出したＤＴＴ画像を生成する（ステップＳ１０６）。
【００７７】
そして、表示制御部７７ａが、トラクトグラフィ生成部７６ｃにより生成されたＤＴＴ画像を表示部７３に表示させる（ステップＳ１０７）。このとき、計算開始領域設定部７６ｂは、例えば、隣接する計算開始領域に描出された神経束の表示色を変えて、ＤＴＴ画像を表示部７３に表示させる。
【００７８】
図１１及び１２は、表示制御部７７ａによるＤＴＴ画像の表示の一例を示す図である。図１１に示すように、例えば、計算開始領域設定部７６ｂは、ＤＴＩ画像１上で脳梁の領域に６つの計算開始領域Ａ〜Ｆが設定されていた場合には、各領域を通る神経束の表示色を領域ごとに変えたＤＴＴ画像３を表示部７３に表示させる。このとき、計算開始領域設定部７６ｂは、例えば、各領域を通る神経束を全て異なる色で表示させる。または、計算開始領域設定部７６ｂは、図１２に示すように、少なくとも２種類の表示色を用いて、神経束の色を領域ごとに交互に変えたＤＴＴ画像３を表示部７３に表示させてもよい。または、計算開始領域設定部７６ｂは、分割された領域ごとに神経束を表示するか否かを変えてもよい。
【００７９】
上述したように、第１の実施形態では、計算開始領域設定部７６ｂが、被検体の部位が撮像された医用画像上に連続する複数の計算開始領域を設定する。また、トラクトグラフィ生成部７６ｃが、計算開始領域設定部７６ｂによって設定された複数の計算開始領域ごとに神経束を描出したＤＴＴ画像を生成する。これにより、診断対象の領域を複数の領域に分け、それぞれの領域ごとに神経束を観察することが可能にできるようになるので、診断対象の領域を詳細に検査することが可能になる。すなわち、本実施形態によれば、診断対象の領域を詳細に検査することが可能なＤＴＴ画像を得ることができる。
【００８０】
また、第１の実施形態では、関心領域設定部７６ａが、被検体の部位が撮像された医用画像上に関心領域を設定する。また、計算開始領域設定部７６ｂが、関心領域設定部７６ａによって設定された関心領域を複数の領域に分割し、それら複数の領域をそれぞれ計算開始領域として設定する。したがって、本実施形態によれば、診断対象の領域を関心領域とすることで、診断対象の領域を詳細に検査することが可能になる。
【００８１】
また、第１の実施形態では、計算開始領域設定部７６ｂが、被検体の部位の解剖学的な特徴に基づいて関心領域を分割する。したがって、本実施形態によれば、解剖学的な知見に基づいて分けられた複数の領域ごとに神経束を観察することが可能になる。
【００８２】
また、第１の実施形態では、トラクトグラフィ生成部７６ｃが、隣接する計算開始領域に描出された神経束の表示色を変えて、ＤＴＴ画像を表示部７３に表示させる。したがって、本実施形態によれば、領域ごとの神経束をより容易に識別することが可能になる。
【００８３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態で説明したＭＲＩ装置１００において、複数の計算開始領域ごとに領域の大きさを変えることができるようにした例を説明する。
【００８４】
具体的には、本実施形態では、計算開始領域設定部７６ｂは、医用画像上に連続する複数の計算開始領域を設定した後に、操作者からの指示に基づいて、各計算開始領域の大きさを変更する。例えば、計算開始領域設定部７６ｂは、複数の計算開始領域を設定した後に、各計算開始領域の大きさを変更する操作を操作者から受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示部７３に表示させる。
【００８５】
図１３及び１４は、第２の実施形態に係る計算開始領域設定部７６ｂにより表示されるＧＵＩの一例を示す図である。図１３に示すように、例えば、計算開始領域設定部７６ｂは、第１の調節つまみ４と、複数の第２の調節つまみ５ａ〜５ｆと、複数の分割線６ａ〜６ｆとを有するＧＵＩをインジケータとして用いる。ここで、分割線６ａ〜６ｆは、第１の調節つまみ４と第２の調節つまみ５ａ〜５ｆそれぞれとを接続する直線である。この場合には、計算開始領域設定部７６ｂは、各調節つまみを所望の位置に移動する操作を操作者から受け付け、各調節つまみの移動にともなって、各分割線の位置を決定する。そして、図１４に示すように、計算開始領域設定部７６ｂは、位置決めした各分割線を基準にして、関心領域２に設定された複数の計算開始領域２ａ〜２ｆの位置、形状、及び大きさを設定する。これにより、操作者は、各調節つまみを移動させることで、個々の計算開始領域の大きさや形状を容易に調整することができる。
【００８６】
なお、各計算開始領域の大きさを変更する操作を操作者から受け付けるためのＧＵＩは、図１３及び１４に示したものに限られない。図１５は、第２の実施形態に係る計算開始領域設定部７６ｂにより表示されるＧＵＩの他の例を示す図である。図１５に示すように、例えば、計算開始領域設定部７６ｂは、複数の表示色で構成されたカラーバー状のＧＵＩをインジケータとして用いてもよい。このインジケータでは、カラーバー７の両端の位置は、ＤＴＴ画像３における関心領域の両端の位置に対応している。また、カラーバー７は表示色ごとに仕切られており、仕切り部分に調節つまみ７ａ〜７ｅが設けられている。そして、各調節つまみの位置は、関心領域に設定された各計算開始領域の境界の位置に対応している。この場合には、計算開始領域設定部７６ｂは、各調節つまみをカラーバー７に沿って所望の位置に移動する操作を操作者から受け付け、各調節つまみの移動にともなって、計算開始領域の境界を移動させる。この例でも、操作者は、各調節つまみを移動させることで、個々の計算開始領域の大きさや形状を容易に調整することができる。
【００８７】
そして、本実施形態では、トラクトグラフィ生成部７６ｃが、計算開始領域設定部７６ｂによって計算開始領域の大きさが変更された場合に、変更された領域の神経束を描出し直す。これにより、操作者は、神経束を確認しながら、各計算開始領域の大きさや形状をより適切に変更することができる。
【００８８】
このように、第２の実施形態では、計算開始領域設定部７６ｂが、複数の計算開始領域を設定した後に、操作者からの指示に基づいて計算開始領域の大きさを変更する。また、トラクトグラフィ生成部７６ｃが、計算開始領域設定部７６ｂによって計算開始領域の大きさが変更された場合に、変更された領域の神経束を描出し直す。したがって、本実施形態によれば、操作者が各計算領域の大きさや形状を容易かつ適切に調整できるので、診断対象の領域を効率よく観察することが可能になる。
【００８９】
以上、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同様に、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】
【００９０】
１００  ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
７０  計算機システム
７６  画像処理部
７６ｂ  計算開始領域設定部
７６ｃ  トラクトグラフィ生成部
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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【図４】
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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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