(57)【要約】【課題】  磁気共鳴イメージングの画像データの暗号化において、利便性を損なうことなく機密性を向上させる。          【解決手段】  均一な磁場空間を発生するための静磁場発生コイルと、x、y、zの3軸方向に沿って磁場強度が線形に変化する傾斜磁場を発生するための3組の傾斜磁場発生コイルと、被検体の磁気共鳴を誘起するための高周波磁場発生コイルと、被検体の磁気共鳴信号を検出するための受信コイルと、傾斜磁場電源と、高周波磁場電源と、被検体を超伝導コイル内に搬送する寝台と、前記傾斜磁場発生コイル、高周波磁場発生コイル、および受信コイルの動作を制御する制御ユニットと、操作卓より構成される磁気共鳴装置において、前記受信コイルにより受信した磁気共鳴信号を配列させて成る周波数空間のデータのうち一部を暗号化する暗号化手段を備える。      【選択図】          図1
2011110197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
均一な磁場空間を発生するための静磁場発生コイルと、ｘ、ｙ、ｚの３軸方向に沿って磁場強度が線形に変化する傾斜磁場を発生するための３組の傾斜磁場発生コイルと、被検体の磁気共鳴を誘起するための高周波磁場発生コイルと、被検体の磁気共鳴信号を検出するための受信コイルと、傾斜磁場電源と、高周波磁場電源と、被検体を超伝導コイル内に搬送する寝台と、前記傾斜磁場発生コイル、高周波磁場発生コイル、および受信コイルの動作を制御する制御ユニットと、操作卓より構成される磁気共鳴装置において、前記受信コイルにより受信した磁気共鳴信号を配列させて成る周波数空間のデータのうち一部を暗号化する暗号化手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記周波数空間のデータのうち一部は、前記周波数空間の低周波数領域であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記制御ユニットからの命令によって、前記暗号化された周波数空間のデータの内一部を復号化する復号化手段と、該復号化手段によって復号化された周波数空間のデータを画像再構成して画像データを生成する画像再構成手段と、前記画像データを記憶するメモリと、該画像データを表示する表示手段を備え、前記表示手段により画像データを表示すると、前記メモリに記憶された画像データを消去する消去手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記暗号化された周波数空間のデータの内の一部を、ネットワークを経由した他の装置からの転送命令によって、前記他の装置のメモリに転送する転送手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記他の装置から送られてきた周波数空間のデータの内の一部を復号化する復号化手段と、該復号化手段によって復号化された周波数空間のデータを画像再構成して画像データを生成する画像再構成手段と、前記画像データを記憶するメモリと、該画像データを表示する表示手段を備え、前記表示手段により画像データを表示すると、前記メモリに記憶された画像データを消去する消去手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
磁気共鳴信号を配列させて成る周波数空間のデータを画像再構成して画像データを得る磁気共鳴イメージング方法において、
（１）前記周波数空間のデータの一部を暗号化する工程と、
（２）該暗号化された周波数空間のデータの一部を復号化する工程と、
（３）該復号化された周波数空間のデータの一部を画像データに画像再構成する工程と、
（４）前記画像データを記憶する工程と、
（５）該画像再構成された画像データを表示する工程と
（６）前記ステップ（５）の後に、前記画像データを消去する工程を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被検体中の水素や燐等からの磁気共鳴信号を検出し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する磁気共鳴イメージング装置に関し、特に画像データの暗号化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置では、被検体組織に含まれるプロトンの角スピンをその共鳴周波数と同じ周波数の高周波磁場で励起し、発生する磁気共鳴信号(エコー信号)を計測する。エコー信号はフーリエ変換と呼ばれる像再構成処理によって断層画像に変換される。断層画像の信号強度は、断面におけるプロトンの密度を表しており、その密度分布から臓器の形状や病変部の状態を知ることができる。撮影された画像は被検体の個人情報に属するものであり、撮影された画像の機密性向上に対する要請が増大している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2001-245868号公報
【特許文献２】特開2005-296333号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、磁気共鳴イメージング等の医用装置は各々の施設において独立した存在であったが、ネットワーク技術の普及によって相互に接続されつつある。ネットワーク化に伴って、各々の施設で取得された画像データがネットワーク上を行き来する機会が増大している。その目的は、研究のために医師が情報を共有すること、装置メンテナンスのために製造業者が画像をチェックすること等である。医用画像データは、画像データ本体と共に、装置パラメータ、被検体の個人情報等が含まれている。
【０００５】
ネットワーク化は前述の情報共有といった利便性を持つ一方、個人情報の漏洩や不正な使用等の問題を抱えている。このような問題に対して、暗号化技術を適用することは知られており、暗号化技術を医用装置に組み入れることについては、特許文献1に記載のとおりである。また、被検体情報に限って暗号化させることについては、特許文献2に記載のとおりである。しかしながら、これらの公知技術では暗号化の手法については具体的に述べられていない。一般的な暗号化手法に加えて、医用画像のために改善された暗号化手法を考案することは有効である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上述の背景に鑑みてなされたもので、医用画像データの暗号化を目的としている。暗号化技術は、送信者と受信者の間でデータが行き来する際、第三者がデータを獲得しても、第三者がデータに含まれる情報を読み取れないようにする技術である。すなわち、データを暗号化することによって、第三者には意味が解らないものにする。受信者はデータを復号化する方法を知っているので、データから情報を読み取ること出来る。暗号化の技術の一つとして公開鍵方式がよく知られている。送信者は公開鍵を用いてデータを暗号化し、受信者は秘密鍵を用いて暗号文を復号化する。暗号文と公開鍵はネットワークを行き来するため、第三者はこれらを獲得することは可能であっても、秘密鍵は受信者が所有しネットワークを行き来しないため、第三者は秘密鍵を獲得することが出来ず、暗号文を復号化することは不可能である。
【０００７】
前述のとおり磁気共鳴イメージングにおいて、フーリエ変換は画像再構成のための必須手順である。エコー信号と実画像データは互いにフーリエ変換の関係にある。ＭＲＩ装置では、検出されたエコー信号をフーリエ変換して画像データに変換する機構が備わっている。これを暗号化技術と対比させた時、データの暗号化と復号化において、フーリエ変換の性質を利用して簡便な暗号化を達成することができる。
【０００８】
そこで本発明では、均一な磁場空間を発生するための静磁場発生コイルと、x、y、zの3軸方向に沿って磁場強度が線形に変化する傾斜磁場を発生するための3組の傾斜磁場発生コイルと、被検体の磁気共鳴を誘起するための高周波磁場発生コイルと、被検体の磁気共鳴信号を検出するための受信コイルと、傾斜磁場電源と、高周波磁場電源と、被検体を超伝導コイル内に搬送する寝台と、前記傾斜磁場発生コイル、高周波磁場発生コイル、および受信コイルの動作を制御する制御ユニットと、操作卓より構成される磁気共鳴装置において、撮影したい領域を励起し、画像再構成に必要な数のエコーをサンプルし、周波数空間に格納したエコー信号のサンプルデータのうち、低周波数領のサンプルデータを暗号化し、残りの領域のサンプルデータを暗号化しないようにする。低周波領域のサンプルデータは再構成画像の大まかな情報を含んでいるため、低周波領域のサンプルデータの暗号化は、全ての画像データを暗号化する場合と比較して効率良く暗号化することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、磁気共鳴イメージングの画像データの暗号化において、利便性を損なうことなく機密性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用する装置構成の概略図
【図２】パルスシーケンスの動作を説明する図
【図３】周波数空間の走査を説明する図  その1
【図４】周波数空間の走査を説明する図  その2
【図５】本発明における周波数空間の走査を説明する図  その1
【図６】本発明における周波数空間の走査を説明する図  その2
【図７】本発明の処理の流れを説明する図
【図８】暗号化する周波数空間領域の別の例
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施例を下記に示す。
【実施例】
【００１２】
本発明を適用する磁気共鳴イメージング装置を図1に示す。装置は均一な磁場空間を発生するための静磁場発生コイル1と、x、y、zの3軸方向に沿って磁場強度が線形に変化する傾斜磁場を発生するための3組の傾斜磁場発生コイル2と、被検体10の磁気共鳴を誘起するための高周波磁場発生コイル3と、被検体の磁気共鳴信号(エコ-信号)を検出するための受信コイル4と、傾斜磁場電源5と、高周波磁場電源6と、被検体を静磁場発生コイル内に搬送する寝台7と、上記傾斜磁場発生コイル、高周波磁場発生コイル、および受信コイルの動作を制御する制御ユニット8と、命令入力および画像表示を行う操作卓9より構成される。
【００１３】
つぎに、図2のパルスシーケンスに従って被検体10の撮影したい断面を計測し、画像再構成を行うまでの手順を示す。11の高周波磁場と12の傾斜磁場を同時に印加し、撮影したい断面を選択励起する。次に13の位相エンコード傾斜磁場と14の読み出し傾斜磁場を印加し、15のエコー信号をサンプルする。図3(a)に示す周波数空間において、14の傾斜磁場の時間積分値がｋx方向に沿って変化し、13の傾斜磁場の時間積分値がｋy方向に沿って変化するので、周波数空間におけるサンプリングの軌跡が示される。図3(a)では、15のエコーは第1のステップで50に沿って走査され、パルスシーケンスの繰り返しによってkx方向にステップし、最後のステップで60に沿って走査された状態を示している。このようにして画像再構成に必要な数のエコー信号が収集される。これらのエコー信号をkxおよびky方向へ2次元フーリエ変換することによって、図3(b)の70の実空間の画像データが得られる。
【００１４】
ρ(x,y) =∫∫S(kx,ky)exp{-j(kx・x+ky・y)}dkx・dky
ここでρ(x,y)は画像データ、 S(kx, ky)はエコー信号である。図4では、パルスシーケンスの繰り返しにおいて、次のエコー信号が計測されるまでの時間に、15のエコーをkx方向へあらかじめフーリエ変換した場合を示す。すなわち座標軸ｋxがxに変換されている。エコー信号の収集が終了した後に、これらのエコー信号をky方向にフーリエ転換すると実空間の画像データが得られる。
【００１５】
ξ(x,ky)=∫S(kx,ky)exp{-j(kx・x)}dkx
ρ(x,y)=∫ξ(x,ky)exp{-jky・y)}dky
ここで、ξ(x,ky)はky方向へフーリエ変換したデータである。
【００１６】
図3、図4の周波数空間を図5、図6に置き換えて説明する。領域32の低周波領域のエコー信号は再構成画像の大まかな情報を含んでおり、領域33の高周低領域のエコー信号は再構成画像の詳細部分の情報を含んでいる。このため、領域32において正しい情報が欠落したデータを用いた再構成画像は、正常な再構成画像と比較して著しく画質が劣化する。したがって領域32のエコー信号を暗号化することは、全てのエコー信号すなわち全ての画像データを暗号化することに等しい。これは暗号化における処理時間の大幅な低下をもたらす。領域32と領域33を合わせた全てのエコー信号に対する領域32のエコー信号の割合をＲとすると、領域32の信号を暗号化する処理時間は、全ての信号を暗号化する処理時間に対してRとなる。実際、Ｒは高々数%と少なくできる。このようにエコー信号において、低域部分のみを暗号化するだけで画像再構成後の画像をスクランブルできるので、暗号化の処理時間を大幅に短縮することが出来る。復号化(解凍)の処理時間についても暗号化の処理時間と同様に短縮できることは明らかである。
【００１７】
エコー信号取得後のデータの流れを図7に示す。ただし、図7において400は転送元の装置の範囲を表し、401は転送先の装置の範囲を表している。
【００１８】
第1のデータの流れは、撮影した装置の表示装置46へのデータの流れである。画像の表示命令によって、エコー信号が40のメモリから41のメモリに転送される。ここでFTはフーリエ変換を表しており、エコー信号が40から41へ転送される「途中」でフーリエ変換される。表示装置46は41のメモリから画像データを呼び出して画像表示する。画像表示の終了命令によって画像データは41のメモリから消去される。メモリ40および41は操作卓9に格納されている。なお、ここでいう「途中」とは、40のメモリのデータと41のメモリのデータの形態を変化させる特定の処理を意味しており、ソフトウェアまたはハードウェアを経由した処理を含んでいる。図ではメモリどうしのつながりを強調し、データの流れを明らかにしている。
【００１９】
第2は、他の装置のメモリへのデータの流れである。エコー信号の転送命令によって、エコー信号が40のメモリから転送先の装置の42のメモリにネットワーク経由で転送される。ここでENは暗号化を表しており、エコー信号が40から42へ転送される途中で上述のように暗号化される。また、Kyは公開鍵を表しており、公開鍵は転送先の装置から転送元の装置に送られる。転送元はこの公開鍵を用いてエコー信号の暗号化を行なう。メモリ42とメモリ43は転送先の操作卓9に格納されている。記憶デバイスを経由して他の装置のメモリへデータが移動する場合も同様である。40のメモリのデータが48の記憶デバイスに記憶され、42のメモリに転送される、
第3は、転送した装置の表示装置へのデータの流れである。画像の表示命令によって、エコー信号が42のメモリから43のメモリに転送される。ここでDEは復号化を表しており、42から43への転送途中で秘密鍵を用いて復号化をおこなう。FTはフーリエ変換を表しており、42から43への転送途中でフーリエ変換されることを示している。表示装置47は43のメモリから画像データを呼び出して画像表示する。画像表示の終了命令によって画像データは43のメモリから消去される。
【００２０】
第4は、自己データ管理のための暗号化と復号化である。メモリ40のループ44、メモリ42のループ45は、それぞれの装置において暗号化と復号化を行なうことを表しており、通常は暗号化されたデータがメモリに保存されており、上述の表示命令または転送命令によって速やかに復号化される。すなわちループ44、ループ45における暗号化と復号化は、データの転送を目的とせず、上記の暗号化と復号化とは独立して行なわれる。例えば、上記では暗号化の鍵と復号化の鍵は異なるが、ループ44、ループ45では暗号化と復号化の鍵は同一でも良い。しかしながら、エコー信号の低域部分において暗号化、復号化を行なうことは上記と同様である。
【００２１】
上記実施例によれば、均一な磁場空間を発生するための静磁場発生コイルと、x、y、zの3軸方向に沿って磁場強度が線形に変化する傾斜磁場を発生するための3組の傾斜磁場発生コイルと、被検体の磁気共鳴を誘起するための高周波磁場発生コイルと、被検体の磁気共鳴信号を検出するための受信コイルと、傾斜磁場電源と、高周波磁場電源と、被検体を超伝導コイル内に搬送する寝台と、前記傾斜磁場発生コイル、高周波磁場発生コイル、および受信コイルの動作を制御する制御ユニットと、操作卓より構成される磁気共鳴装置において、前記受信コイルにより受信した磁気共鳴信号を配列させて成る周波数空間のデータのうち一部を暗号化する暗号化手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置が提供される。
【００２２】
また、前記周波数空間のデータのうち一部は、前記周波数空間の低周波数領域であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置が提供される。
【００２３】
また、前記制御ユニットからの命令によって、前記暗号化された周波数空間のデータの内一部を復号化する復号化手段と、該復号化手段によって復号化された周波数空間のデータを画像再構成して画像データを生成する画像再構成手段と、前記画像データを記憶するメモリと、該画像データを表示する表示手段を備え、前記表示手段により画像データを表示すると、前記メモリに記憶された画像データを消去する消去手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置が提供される。
【００２４】
また、前記暗号化された周波数空間のデータの内の一部を、ネットワークを経由した他の装置からの転送命令によって、前記他の装置のメモリに転送する転送手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置が提供される。
【００２５】
また、前記他の装置から送られてきた周波数空間のデータの内の一部を復号化する復号化手段と、該復号化手段によって復号化された周波数空間のデータを画像再構成して画像データを生成する画像再構成手段と、前記画像データを記憶するメモリと、該画像データを表示する表示手段を備え、前記表示手段により画像データを表示すると、前記メモリに記憶された画像データを消去する消去手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置が提供される。
【００２６】
また、磁気共鳴信号を配列させて成る周波数空間のデータを画像再構成して画像データを得る磁気共鳴イメージング方法において、
(1)前記周波数空間のデータの一部を暗号化する工程と、
(2)該暗号化された周波数空間のデータの一部を復号化する工程と、
(3)該復号化された周波数空間のデータの一部を画像データに画像再構成する工程と、
(4)前記画像データを記憶する工程と、
(5)該画像再構成された画像データを表示する工程と
(6)前記ステップ(5)の後に、前記画像データを消去する工程を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング方法が提供される。
【００２７】
このように、再構成された画像データは保存されないので、情報の機密性が向上する。画像再構成されていないエコー信号は情報量が著しく低く、さらにエコー信号の暗号化によって、第3者による不正なアクセスに対して機密性を保持することができる。また部分的な暗号化によって暗号化と復号化の処理時間を短縮し、画像表示等の処理要求に迅速に対応することができるので、画像データを保存しないことの影響は低減される。すなわち、利便性を損なうことなく、データの機密性を向上させることができる。なお、上記実施例の説明では2次元シングルスライスのデータを暗号化する場合であったが、2次元マルチスライスのデータ、3次元のデータにおいても同様に暗号化できることは明らかである。また暗号化の手法に関して公開鍵方式を組み合わせたが、他の暗号化手法との組み合わせでも有効であることは明らかである。
【００２８】
また、以上説明した実施形態の本発明の技術思想を逸脱しない限り、様々な設計変更が可能であることは言うまでもない。例えば、暗号化するエコ-信号は、周波数空間の原点近傍のみならず、様々に変更可能である。例えば、図8(a)〜(e)に示された斜線部のように、様々な領域に変更可能であることは言うまでもない。また、磁気共鳴信号が3次元情報を含んでも良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２９】
1  静磁場発生コイル、2  傾斜磁場発生コイル、3  高周波磁場発生コイル、4  受信コイル、5  傾斜磁場電源、6  高周波磁場電源、7  寝台、8  制御ユニット、9  操作卓、10  被検体
【図１】
2011110197.tif 000003
【図２】
2011110197.tif 000004
【図３】
2011110197.tif 000005
【図４】
2011110197.tif 000006
【図５】
2011110197.tif 000007
【図６】
2011110197.tif 000008
【図７】
2011110197.tif 000009
【図８】
2011110197.tif 000010