(57)【要約】【課題】内部磁場が発生する物質を含む試料に対して、内部磁場の影響による効果を取り出すことにより機能的なＭＲＩ画像を作る磁気共鳴画像処理装置、それを備えるＭＲＩ装置、磁気共鳴画像処理方法、及びその磁気共鳴画像処理プログラムの提供。【解決手段】  実空間に対応する複数のＮＭＲ信号より、前記実空間に対応して決定されるｋ空間の複数の座標代表値それぞれのｋ空間信号情報を含むｋ空間信号情報群を取得し、前記ｋ空間信号情報群に逆フーリエ変換を施し、前記実空間の複数の座標代表値それぞれの実空間信号情報を含む実空間信号情報群を取得し、前記実空間のうち、少なくとも１つのサブ空間を選択し、該サブ空間の実空間信号情報に対応する前記ｋ空間信号情報群の各成分を取得し、該成分の前記ｋ空間における分布が所定の条件を満たすか否かを判定し、前記判定の結果に応じて、前記少なくとも１つのサブ空間の実空間情報に基づいて、画像を作る。【選択図】図５
2011229774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定領域の実空間に対応する複数のＮＭＲ信号より、前記実空間に対応して決定されるｋ空間の複数の座標代表値それぞれのｋ空間信号情報を含むｋ空間信号情報群を取得し、
前記ｋ空間信号情報群に、逆フーリエ変換を施すことにより、前記実空間の複数の座標代表値それぞれの実空間信号情報を含む実空間信号情報群を取得し、
前記実空間信号情報群に基づいて前記測定領域の前記実空間に対応する画像を作る、磁気共鳴画像処理装置であって、
前記実空間のうち、少なくとも１つのサブ空間を選択し、
該サブ空間の実空間信号情報に対応する前記ｋ空間信号情報群の各成分を取得し、該成分の前記ｋ空間における分布が所定の条件を満たすか否かを判定し、
前記判定の結果に応じて、前記画像を作る、
ことを特徴とする、磁気共鳴画像処理装置。
【請求項２】
前記複数のＮＭＲ信号は、第１の方向に周波数のずれを生じさせ、前記第１の方向と異なる第２の方向に位相のずれを生じさせるパルスシーケンスを用いて測定される信号であり、
前記ｋ空間は、前記周波数のずれと前記位相のずれに対応して決定される空間である、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴画像処理装置。
【請求項３】
前記所定の条件とは、前記測定領域に配置される試料に含まれる内部磁場が発生する物質の特性に基づいて定められる、
ことを特徴とする、請求項１に記載の磁気共鳴画像処理装置。
【請求項４】
前記所定の条件とは、前記測定領域に配置される試料に添加される造影剤の特性に基づいて定められる、
ことを特徴とする、請求項１に記載の磁気共鳴画像処理装置。
【請求項５】
前記造影剤とは、磁性物質を含む陰性造影剤である、
ことを特徴とする、請求項４に記載の磁気共鳴画像処理装置。
【請求項６】
前記造影剤は、超常磁性酸化鉄を含んでいる、
ことを特徴とする、請求項４に記載の磁気共鳴画像処理装置。
【請求項７】
前記造影剤は、カルボキシデキストランで被覆された超常磁性酸化鉄の親水性コロイドを含む、
ことを特徴とする、請求項４に記載の磁気共鳴画像処理装置。
【請求項８】
前記複数のＮＭＲ信号を測定するＮＭＲ信号測定部と、
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の磁気共鳴画像処理装置と、
を備える磁気共鳴画像化装置。
【請求項９】
測定領域の実空間に対応する複数のＮＭＲ信号より、前記実空間に対応して決定されるｋ空間の複数の座標代表値それぞれのｋ空間信号情報を含むｋ空間信号情報群を取得する工程と、
前記ｋ空間信号情報群に、逆フーリエ変換を施すことにより、前記実空間の複数の座標代表値それぞれの実空間信号情報を含む実空間信号情報群を取得する工程と、
前記実空間のうち、少なくとも１つのサブ空間を選択し、該サブ空間の実空間信号情報に対応する前記ｋ空間信号情報群の各成分を取得し、該成分の前記ｋ空間における分布が所定の条件を満たすか否かを判定する工程と、
前記判定の結果に応じて、前記少なくとも１つのサブ空間の実空間情報に基づいて、画像を作る工程と、
を含む、磁気共鳴画像処理方法。
【請求項１０】
前記複数のＮＭＲ信号は、第１の方向に周波数のずれを生じさせ、前記第１の方向と異なる第２の方向に位相のずれを生じさせるパルスシーケンスを用いて測定される信号であり、
前記ｋ空間は、前記周波数のずれと前記位相のずれに対応して決定される空間である、
ことを特徴とする請求項９に記載の磁気共鳴画像処理方法。
【請求項１１】
前記所定の条件とは、前記測定領域に配置される試料に添加される造影剤の特性に基づいて定められる、
ことを特徴とする、請求項９に記載の磁気共鳴画像処理方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
測定領域の実空間に対応する複数のＮＭＲ信号より、前記実空間に対応して決定されるｋ空間の複数の座標代表値それぞれのｋ空間信号情報を含むｋ空間信号情報群を取得する手順と、
前記実空間のうち、少なくとも１つのサブ空間を選択し、該サブ空間の実空間信号情報に対応する前記ｋ空間信号情報群の各成分を取得し、該成分の前記ｋ空間における分布が所定の条件を満たすか否かを判定する手順と、
前記判定の結果に応じて、前記少なくとも１つのサブ空間の実空間情報に基づいて、画像を作る手順と、
を実行させるための、磁気共鳴画像処理プログラム。
【請求項１３】
前記複数のＮＭＲ信号は、第１の方向に周波数のずれを生じさせ、前記第１の方向と異なる第２の方向に位相のずれを生じさせるパルスシーケンスを用いて測定される信号であり、
前記ｋ空間は、前記周波数のずれと前記位相のずれに対応して決定される空間である、
ことを特徴とする請求項１２に記載の磁気共鳴画像処理プログラム。
【請求項１４】
前記所定の条件とは、前記測定領域に配置される試料に添加される造影剤の特性に基づいて定められる、
ことを特徴とする、請求項１２に記載の磁気共鳴画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴画像処理装置、それを備える磁気共鳴画像化装置、磁気共鳴画像処理方法、及び磁気共鳴画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴画像化（Magnetic Resonance Imaging：以下、ＭＲＩと記す）装置は、核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：以下、ＮＭＲと記す）の原理を利用して、試料（例えば、人体や動物、美術品）の内部を画像化する装置である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
内部磁場が発生する物質を、試料が含んでいると、磁場に対する応答であるＮＭＲ信号は、外部磁場に加えて、内部磁場に対しても応答する。よって、ＮＭＲ信号から画像化されるＭＲＩ画像は、内部磁場の影響を受けることとなる。従来技術に係るＭＲＩ装置において、このような内部磁場の影響は、例えば、アーチファクト（artifact：偽像）として、ＭＲＩ画像に出現している。そして、アーチファクトを抑制する様々な技術は開発されている。しかし、ＭＲＩ画像の機能性向上に、内部磁場の影響による効果は積極的に利用されていない。
【０００４】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内部磁場が発生する物質を含む試料に対して、内部磁場の影響による効果を取り出すことにより機能的なＭＲＩ画像を作る磁気共鳴画像処理装置、それを備えるＭＲＩ装置、磁気共鳴画像処理方法、及びその磁気共鳴画像処理プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明に係る磁気共鳴撮影装置は、測定領域の実空間に対応する複数のＮＭＲ信号より、前記実空間に対応して決定されるｋ空間の複数の座標代表値それぞれのｋ空間信号情報を含むｋ空間信号情報群を取得し、前記ｋ空間信号情報群に、逆フーリエ変換を施すことにより、前記実空間の複数の座標代表値それぞれの実空間信号情報を含む実空間信号情報群を取得し、前記実空間信号情報群に基づいて前記測定領域の前記実空間に対応する画像を作る、磁気共鳴画像処理装置であって、前記実空間のうち、少なくとも１つのサブ空間を選択し、該サブ空間の実空間信号情報に対応する前記ｋ空間信号情報群の各成分を取得し、該成分の前記ｋ空間における分布が所定の条件を満たすか否かを判定し、前記判定の結果に応じて、前記画像を作る、ことを特徴とする。
【０００６】
（２）上記（１）に記載の磁気共鳴画像処理装置であって、前記複数のＮＭＲ信号は、第１の方向に周波数のずれを生じさせ、前記第１の方向と異なる第２の方向に位相のずれを生じさせるパルスシーケンスを用いて測定される信号であり、前記ｋ空間は、前記周波数のずれと前記位相のずれに対応して決定される空間であってもよい。
【０００７】
（３）上記（１）に記載の磁気共鳴画像処理装置であって、前記所定の条件とは、前記測定領域に配置される試料に含まれる内部磁場が発生する物質の特性に基づいて定められてもよい。
【０００８】
（４）上記（１）に記載の磁気共鳴画像処理装置であって、前記所定の条件とは、前記測定領域に配置される試料に添加される造影剤の特性に基づいて定められてもよい。
【０００９】
（５）上記（４）に記載の磁気共鳴画像処理装置であって、前記造影剤とは、磁性物質を含む陰性造影剤であってもよい。
【００１０】
（６）上記（４）に記載の磁気共鳴画像処理装置であって、前記造影剤は、超常磁性酸化鉄を含んでいてもよい。
【００１１】
（７）上記（４）に記載の磁気共鳴画像処理装置であって、前記造影剤は、カルボキシデキストランで被覆された超常磁性酸化鉄の親水性コロイドを含んでいてもよい。
【００１２】
（８）本発明に係る磁気共鳴画像化装置は、前記複数のＮＭＲ信号を測定するＮＭＲ信号測定部と、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の磁気共鳴画像処理装置と、を備えていてもよい。
【００１３】
（９）本発明に係る磁気共鳴画像処理方法は、測定領域の実空間に対応する複数のＮＭＲ信号より、前記実空間に対応して決定されるｋ空間の複数の座標代表値それぞれのｋ空間信号情報を含むｋ空間信号情報群を取得する工程と、前記ｋ空間信号情報群に、逆フーリエ変換を施すことにより、前記実空間の複数の座標代表値それぞれの実空間信号情報を含む実空間信号情報群を取得する工程と、前記実空間のうち、少なくとも１つのサブ空間を選択し、該サブ空間の実空間信号情報に対応する前記ｋ空間信号情報群の各成分を取得し、該成分の前記ｋ空間における分布が所定の条件を満たすか否かを判定する工程と、前記判定の結果に応じて、前記少なくとも１つのサブ空間の実空間情報に基づいて、画像を作る工程と、を含んでいてもよい。
【００１４】
（１０）上記（９）に記載の磁気共鳴画像処理方法であって、前記複数のＮＭＲ信号は、第１の方向に周波数のずれを生じさせ、前記第１の方向と異なる第２の方向に位相のずれを生じさせるパルスシーケンスを用いて測定される信号であり、前記ｋ空間は、前記周波数のずれと前記位相のずれに対応して決定される空間であってもよい。
【００１５】
（１１）上記（９）に記載の磁気共鳴画像処理方法であって、前記所定の条件とは、前記測定領域に配置される試料に添加される造影剤の特性に基づいて定められてもよい。
【００１６】
（１２）本発明に係る磁気共鳴画像処理プログラムは、コンピュータに、測定領域の実空間に対応する複数のＮＭＲ信号より、前記実空間に対応して決定されるｋ空間の複数の座標代表値それぞれのｋ空間信号情報を含むｋ空間信号情報群を取得する手順と、前記実空間のうち、少なくとも１つのサブ空間を選択し、該サブ空間の実空間信号情報に対応する前記ｋ空間信号情報群の各成分を取得し、該成分の前記ｋ空間における分布が所定の条件を満たすか否かを判定する手順と、前記判定の結果に応じて、前記少なくとも１つのサブ空間の実空間情報に基づいて、画像を作る手順と、を実行させるための、磁気共鳴画像処理プログラムであってもよい。
【００１７】
（１３）上記（１２）に記載の磁気共鳴画像処理プログラムであって、前記複数のＮＭＲ信号は、第１の方向に周波数のずれを生じさせ、前記第１の方向と異なる第２の方向に位相のずれを生じさせるパルスシーケンスを用いて測定される信号であり、前記ｋ空間は、前記周波数のずれと前記位相のずれに対応して決定される空間であってもよい。
【００１８】
（１４）上記（１２）に記載の磁気共鳴画像処理プログラムであって、前記所定の条件とは、前記測定領域に配置される試料に添加される造影剤の特性に基づいて定められてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、内部磁場が発生する物質を含む試料に対して、内部磁場の影響による効果を取り出すことにより機能的なＭＲＩ画像を作る磁気共鳴画像処理装置、それを備えるＭＲＩ装置、磁気共鳴画像処理方法、及び磁気共鳴画像処理プログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＮＭＲ測定に用いられるパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図３】実空間のサブ空間の実空間信号情報と、ｋ空間信号情報群の各成分との関係を示す図である。
【図４】実空間のサブ空間が、ＳＰＩＯ造影剤が添加されていない領域である場合の、実空間信号情報と、サブｋ空間信号情報群を示す図である。
【図５】実空間のサブ空間が、ＳＰＩＯ造影剤が添加されている領域の外縁を含んでいる場合の、実空間情報と、サブｋ空間信号情報群を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る磁気共鳴画像処理装置によって作成されるＭＲＩ画像の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る磁気共鳴画像処理装置によって作成されるＭＲＩ画像の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴画像処理装置３、それを備えるＭＲＩ装置１、磁気共鳴画像処理方法、及び磁気共鳴画像処理プログラムについて、以下に、詳細な説明をする。
【００２２】
本発明の実施形態に係るＭＲＩ装置１の主な構成は、一般的なＭＲＩ装置と同じである。図１は、当該実施形態に係るＭＲＩ装置１の構成を示す図である。当該実施形態に係るＭＲＩ装置１は、ＮＭＲ信号を測定するＮＭＲ信号測定部２と、ＮＭＲ信号測定部２で測定されるＮＭＲ信号により、ＭＲＩ画像を作る磁気共鳴画像処理装置３とを備えている。磁気共鳴画像処理装置３は、ＮＭＲ信号測定部２と一体となってＭＲＩ装置１を構成していてもよいし、市販のコンピュータであってもよい。
【００２３】
当該ＭＲＩ装置１のＮＭＲ信号測定部２の測定領域に、試料を配置する。主磁場コイルによって、ｚ方向に一様な磁場Ｂ０が作られる。傾斜磁場コイルによって、ｚ方向に沿って徐々に変化する傾斜付加磁場ΔＢが作り出され、一様な磁場Ｂ０と傾斜付加磁場ΔＢとで、測定領域に、傾斜磁場Ｂ（＝Ｂ０＋ΔＢ）が印加される。ＲＦ（Radio Frequency）パルスによって作られる交流磁場を、ｚ方向に垂直な方向に印加するすることにより、測定領域に配置される試料のうち、ｚ方向の所定の範囲を厚みとした断面片（スライス）からのＮＭＲ信号が測定される。本実施例において、一様な磁場の大きさは、４．７Ｔであり、傾斜磁場Ｂの勾配である傾斜磁場勾配Ｇｚは、１．９５Ｇａｕｓｓ／ｃｍである。
【００２４】
さらに、当該ＮＭＲ測定において、第１の方向であるｘ方向に沿って周波数エンコード傾斜磁場を、また、第２の方向であるｙ方向に沿って位相エンコード傾斜磁場を、それぞれ所定の期間印加するパルスシーケンスが用いられる。それにより、ｘ方向に沿って、周波数のずれが生じさせ、ｙ方向に沿って、位相のずれを生じさせるＮＭＲ信号が測定される。第１の方向と第２の方向は異なっており、さらに、ＭＲＩ画像の画像品質向上のため、第１の方向と第２の方向は、直交しているのが望ましい。
【００２５】
図２は、当該実施形態に係るＮＭＲ測定に用いられるパルスシーケンスの一例を示す図であり、多断面グラジエントエコーパルスシーケンス（Gradient Echo Multi Slice Pulse Sequence：以下、ＧＥＭＳと記す）と呼ばれている。図２に示す通り、小さなフリップ角αに対応するＲＦパルスが周期的に印加される。ＲＦパルスが印加される周期が繰り返し時間ＴＲである。本発明に係るパルスシーケンスは、ＧＥＭＳに限らず、例えば、スピンエコーパルスシーケンスなど、ＭＲＩ装置に用いられる一般的なパルスシーケンスであってもよい。
【００２６】
ＲＦパルスが印加されるタイミングに応じて、ｚ方向に傾斜付加磁場ΔＢが印加される。図２に示す通り、傾斜付加磁場ΔＢは、ＲＦパルスが印加されている期間を含んで、正方向に印加され、試料のうち、断面片（スライス）からのＮＭＲ信号が測定される。すなわち、傾斜磁場勾配Ｇｚは正である。その後、傾斜付加磁場ΔＢは負方向に印加され、スピンが再収束される。すなわち、傾斜磁場勾配Ｇｚは負である。
【００２７】
位相エンコード傾斜磁場が、ＲＦパルス後、印加される。図２には、位相エンコード傾斜磁場の勾配である位相エンコード傾斜磁場勾配Ｇｙとして、表されている。位相エンコード傾斜磁場が印加される期間がτｐである。異なる値の位相エンコード傾斜磁場勾配Ｇｙによるパルスシーケンスを用いて、順に、ＮＭＲ測定がなされる。Ｇｙ＝０を原点に、図２に示す通り、位相エンコード傾斜磁場勾配Ｇｙの座標をとる。隣り合う２つの値の位相エンコード傾斜磁場勾配Ｇｙの間隔をΔＧｙとすると、Ｇｙ＝ｎ・ΔＧｙと表される。図２には、異なる値の位相エンコード傾斜磁場勾配Ｇｙが模式的に重ねて示されている。あるＮＭＲ測定において、ｎがある整数値である位相エンコード傾斜磁場勾配Ｇｙによるパルスシーケンスが用いられる。
【００２８】
印加される周波数エンコード傾斜磁場は、正方向及び負方向の反転傾斜磁場からなる。正方向及び負方向それぞれの傾斜磁場は、周波数エンコード傾斜磁場の勾配である周波数エンコード傾斜磁場勾配Ｇｘの大きさが等しい。ＲＦパルスから、エコーのピークが出現する時刻ｔ０までの期間を、エコー時間ＴＥとする。時刻ｔ０の前後それぞれ、τｆの期間中、正方向に傾斜磁場が印加され、正方向の傾斜磁場に印加される期間より前に、τｆの期間中、負方向に傾斜磁場が印加される。時刻ｔ０を原点に、図のように、時刻τｘを定義する。
【００２９】
なお、本実施例におけるパラメータは、α＝２０．０（度）、ＴＲ＝１００（ｍｓ）、ＴＥ＝１０（ｍｓ）である。また、ＮＭＲ信号の信号雑音比（ＳＮＲ)を向上するために、同じパルスシーケンスで繰り返し測定を行う加算回数ＮＥＸは８とする。
【００３０】
ある値の位相エンコード傾斜磁場勾配Ｇｙによるパルスシーケンスによって測定されるＮＭＲ信号より、離散的な複数の時刻τｘでサンプリングが行われる。すなわち、サンプリング間隔をΔτｆとして、τｘ＝ｍ・Δτｆとなる時刻τｘのＮＭＲ信号の信号情報が取り出される。サンプリング個数をＭとすると、Ｍ個の信号情報の値が得られ、これを、Ｍ個のｋ空間信号情報とする。ここで、信号情報とは、信号強度（振幅）であるが、信号強度に限られず、位相の情報を含んでいても、位相の情報のみであってもよい。
【００３１】
これを、異なるＮ個の値の位相エンコード傾斜磁場勾配Ｇｙ（＝ｎ・ΔＧｙ）によるパルスシーケンスによって測定されるＮＭＲ信号それぞれに対して、上記サンプリングを行うことにより、Ｍ個のｋ空間信号情報が、それぞれＮ個得られる。これらを合わせて、Ｍ×Ｎ個のｋ空間信号情報を、ｋ空間信号情報群とする。なお、ｋ空間とは、次式に示すｋベクトルで定義される空間（γは、磁気回転比）であり、Ｍ×Ｎ個の（ｋｘ，ｋｙ）は、ｋ空間の複数の座標代表値である。この式を、数式（１）とする。
【００３２】
【数１】
2011229774.tif 000003
【００３３】
ｋ空間信号情報群に、逆フーリエ変換を施すことにより、測定領域の実空間における実空間信号情報群を得る。実空間信号情報群に基づいて、測定領域の実空間に対応するＭＲＩ画像が作られる。一般に、ＭＲＩ画像とは、実空間信号情報群の信号強度に応じて画像化したものであり、ここでは、これを原生ＭＲＩ画像とする。なお、実空間とは、次式にｒベクトルで定義される空間であり、Ｍ×Ｎ個の（ｘ，ｙ）は、実空間の複数の座標代表値である。この式を、数式（２）とする。
【００３４】
【数２】
2011229774.tif 000004
【００３５】
なお、本実施例において、有効視野（Field Of View：ＦＯＶ）は、４０ｍｍ×４０ｍｍであり、Ｍ及びＮはそれぞれ１２８である。すなわち、解像度は、１２８×１２８である。
【００３６】
本発明の特徴は、ＭＲＩ装置１のうち、ＮＭＲ信号測定部２で測定されるＮＭＲ信号より、ＭＲＩ画像を作り出す磁気共鳴画像処理装置３、測定されるＮＭＲ信号よりＭＲＩ画像を作り出す磁気共鳴画像処理方法、コンピュータにＭＲＩ画像を作り出す処理をさせる磁気共鳴画像処理プログラムにある。特に、試料が、内部磁場が発生する物質を含んでいる場合に、得られる実空間信号情報が、内部磁場に起因する信号情報か否かを判定するところにある。
【００３７】
内部磁場が発生する物質を試料が含んでいない場合、ｋ空間信号情報は、次式によって、表される。この式を、数式（３）とする。ここで、ｋベクトル及びｒベクトルは、数式（１）及び数式（２）で定義されている。Ｓは、（ｋｘ，ｋｙ）におけるｋ空間信号情報を、ρは、（ｘ，ｙ）における実空間信号情報を、表している。
【００３８】
【数３】
2011229774.tif 000005
【００３９】
ｋ空間におけるｋ空間信号情報Ｓは、ｋ空間の原点において最大値となっている。すなわち、（ｋｘ，ｋｙ）＝（ｍ，ｎ）＝（０，０）のときである。
【００４０】
これに対して、内部磁場が発生する物質を、試料が含んでいる場合、ｋ空間信号情報は、次式によって、表される。この式を、数式（４）とする。ここで、Ｇｒｓｕｓベクトルは、内部磁場の勾配を表しており、ｘ方向成分をＧｘｓｕｓ、ｙ方向成分をＧｙｓｕｓとする。また、数式（４）に示すｔ＋ＴＥは、ｘ方向及びｙ方向における内部磁場が印加される実効的な時間を表しており、実効的な時間は、ｘ方向及びｙ方向ともに、ｍΔτｆ＋ＴＥと、表される。
【００４１】
【数４】
2011229774.tif 000006
【００４２】
ｋ空間におけるｋ空間信号情報Ｓの最大値は、数式（４）の指数項が０となるときであり、すなわち、次式が成り立つ時である。これらの式を数式（５）とする。
【００４３】
【数５】
2011229774.tif 000007
【００４４】
数式（５）を解くと、ｋ空間信号情報Ｓを最大とするｍ及びｎは、次式で表される。これらの式を数式（６）とする。
【００４５】
【数６】
2011229774.tif 000008
【００４６】
一般に、内部磁場の勾配は、ＮＭＲ測定において印加される傾斜磁場勾配と比較して、小さい。すなわち、Ｇｘｓｕｓ≪Ｇｘ及びＧｙｓｕｓ≪ΔＧｙが成り立つので、ｍ及びｎは、それぞれＧｘｓｕｓ及びＧｙｓｕｓに比例すると近似される。
【００４７】
以上により、内部磁場が発生する物質を、試料が含んでいる場合は、含んでいない場合と異なり、ｋ空間信号情報Ｓの最大値をとる（ｍ，ｎ）は、原点ではなく、内部磁場勾配Ｇｒｓｕｓに対応して、ｋ空間の原点から離れた座標になる。すなわち、ｋ空間信号情報Ｓの最大値をとる（ｍ，ｎ）により、内部磁場の有無を識別することが出来る。
【００４８】
次に、内部磁場が発生する物質として、磁性物質を含む造影剤を例に、当該実施形態に係る磁気共鳴画像処理装置３、磁気共鳴画像処理方法、及び磁気共鳴画像処理プログラムについて、説明する。ここで、造影剤とは、例えば、超常磁性酸化鉄（Superparamagnetic Iron Oxide：以下、ＳＰＩＯと記す）という磁性物質を含む陰性造影剤である。ＳＰＩＯ造影剤の例としては、フェルカルボトランであり、フェルカルボトランは、カルボキシデキストランで被覆された超常磁性酸化鉄の親水性コロイドを含む造影剤であり、肝腫瘍の検出のためなどに用いられている。
【００４９】
図３は、実空間のサブ空間の実空間信号情報と、ｋ空間信号情報群の各成分との関係を示す図である。図３（ａ）は、測定領域に、ＳＰＩＯ造影剤が一部領域に添加される試料が配置される場合の、実空間信号情報群である。図には、ＳＰＩＯ造影剤が添加される領域が、ＳＰＩＯとして表されている。ＳＰＩＯは磁性物質であり、ＳＰＩＯが添加される領域には、内部磁場が発生している。一方、試料には、他に、内部磁場が発生する物質は含んでいないものとして、試料のうち、ＳＰＩＯ造影剤が添加されていない領域には、磁性物質は含まれておらず、内部磁場は発生していない。
【００５０】
図３（ａ）に示す実空間信号情報群は、ｋ空間信号情報群に逆フーリエ変換を施したものであり、反対に、実空間信号情報にフーリエ変換を施すことにより、ｋ空間信号情報群を得る。図３（ａ）に示す通り、実空間を、複数のサブ空間に分割する。１つのサブ空間は、図に正方形で示される領域である。
【００５１】
実空間信号情報群より、サブ空間の座標代表値の実空間信号情報が選択される場合を考える。該実空間信号情報は、選択されるサブ空間に対応して、１又は複数の実空間信号情報である。該実空間信号情報にフーリエ変換を施すことにより、ｋ空間信号情報群の一部を得る。これを、該サブ空間に対応するサブｋ空間信号情報群とする。サブｋ空間信号情報群は、Ｍ×Ｎ個のサブｋ空間信号情報からなっており、ｋ空間のある座標代表値のサブｋ空間信号情報は、その座標代表値のｋ空間信号情報の成分となっている。すなわち、サブｋ空間信号情報群それぞれのサブｋ空間信号情報は、ｋ空間信号情報群それぞれのｋ空間信号情報の成分である。
【００５２】
なお、該サブ空間の該実空間信号情報にフーリエ変換を施すとは、該サブ空間以外の実空間の実空間信号情報を０にし、該サブ空間の該実空間信号情報を加えたものに、フーリエ変換を施すことをいう。サブ空間の実空間信号情報のみを残し、残りの実空間の実空間情報を０としているので、実空間信号情報群に、該サブ空間のみを選択するフィルターをかけて、フーリエ変換を施す、といってもよい。
【００５３】
図３（ａ）に示す５個のサブ空間にそれぞれ対応して、図３（ｂ）に、サブｋ空間信号情報群が５枚示されている。前述の通り、あるサブ空間に対応するサブｋ空間信号情報群は、ｋ空間信号情報群の一部であり、１個のサブｋ空間信号情報群それぞれのサブｋ空間信号情報は、ｋ空間信号情報群それぞれのｋ空間信号情報の成分である。そして、ｋ空間信号情報群は、実空間の各サブ空間に対応するサブｋ空間信号情報群を、すべてのサブ空間について重ね合わせたものである。
【００５４】
図４は、実空間のサブ空間が、ＳＰＩＯ造影剤が添加されていない領域である場合の、実空間信号情報と、サブｋ空間信号情報群を示す図である。図４（ａ）に示すサブ空間は、試料のうち、ＳＰＩＯ造影剤が添加されていない領域のみからなる。図４（ｂ）は、該サブ空間に対応するサブｋ空間信号情報群である。図４（ｂ）に示す通り、サブ空間に、内部磁場が発生する物質を含んでいない場合、そのサブ空間に対応するサブｋ空間信号情報群のうち、最大となるサブｋ空間信号情報のｋ空間の代表値（ｍ，ｎ）は、原点となる。
【００５５】
図５は、実空間のサブ空間が、ＳＰＩＯ造影剤が添加されている領域の外縁を含んでいる場合の、実空間情報と、サブｋ空間信号情報群を示す図である。図５（ａ）に示すサブ空間は、試料のうち、ＳＰＩＯ造影剤が添加されている領域と、添加されていない領域の境界を含んでいる。図５（ｂ）は、該サブ空間に対応するサブｋ空間信号情報群である。ＳＰＩＯ造影剤が添加される領域には、内部磁場が発生しており、添加されない領域には、内部磁場が発生しておらず、その境界付近において、内部磁場の勾配は、大きくなっている。図５（ｂ）に示す通り、該サブ空間に対応するサブｋ空間信号情報群のうち、最大となるサブｋ空間信号情報のｋ空間の座標代表値（ｍ，ｎ）は、原点から離れている。原点からの距離をＲとすると、Ｒ＝√ｍ２＋ｎ２と表される。
【００５６】
最大となるサブｋ空間信号情報のｋ空間の座標代表値（ｍ，ｎ）のｍ及びｎそれぞれは、前述の通り、内部磁場勾配のそれぞれの成分の大きさに比例すると近似されるので、距離Ｒの大きさは、内部磁場勾配の大きさに対応しており、距離Ｒの大きさにより、内部磁場勾配の大きさが判定される。
【００５７】
当該実施形態に係る磁気共鳴画像処理装置３は、実空間のうち、１つのサブ空間を選択し、該サブ空間の空間信号情報に逆フーリエ変換を施すことにより、該サブ空間の実空間信号情報に対応するサブｋ空間信号情報群を取得する。そして、当該実施形態に係る磁気共鳴画像処理装置３は、該サブｋ空間信号情報群のｋ空間における分布が所定の条件を満たすか否かを判定する。すなわち、該サブｋ空間情報群のうち、最大となるサブｋ空間信号情報のｋ空間の座標代表値（ｍ，ｎ）の原点からの距離Ｒが、所定の条件を満たすか否かを判定する。ここで、所定の条件とは、「Ｒがある値より大きい」ことであったり、「Ｒがある範囲内の値をとる」ことであったりしてもよい。この値若しくはこの範囲は、ＳＰＩＯ造影剤が添加される領域や、ＳＰＩＯ造影剤が添加される領域の周辺領域に発生するＳＰＩＯ造影剤の内部磁場に起因する磁場勾配の大きさによって、定められるのが望ましい。すなわち、ＳＰＩＯ造影剤の特性に基づいて定められるのが望ましい。
【００５８】
当該実施形態に係る磁気共鳴画像処理装置３は、選択された１又は複数のサブ空間のうち、それぞれのサブ空間に対するサブｋ空間信号情報群が所定の条件を満たしているサブ空間の実空間信号情報に基づいて、ＭＲＩ画像を作る。これにより、実空間信号情報群に基づいて作られる原生ＭＲＩ画像と異なり、ＳＰＩＯ造影剤が添加される領域を表す、より機能的なＭＲＩ画像を作ることが出来る。
【００５９】
また、本実施例において、内部磁場が発生する物質を、ＳＰＩＯ造影剤としているが、ＳＰＩＯ造影剤に限定されないのは言うまでもない。他の内部磁場が発生する物質であっても、所定の条件は、当該内部磁場が発生する物質の特性に基づいて定められるのが望ましい。
【００６０】
図６は、当該実施形態に係る磁気共鳴画像処理装置３によって作成されるＭＲＩ画像の一例を示す図である。図６は、ＳＰＩＯ造影剤が一部領域に添加されたファントム（Phantom：実験用被検体）が試料に用いられる場合について、示している。
【００６１】
図６（ａ）は、実空間情報信号群に基づいて作られる原生ＭＲＩ画像を示す図であり、原生ＭＲＩ画像には、円形状をするファントム全体が示されるとともに、ファントムの中央付近に添加されるＳＰＩＯ造影剤の添加される領域が示されている。ＳＰＩＯ造影剤は、陰性造影剤である。陰性造影剤には、一般に、横緩和時間Ｔ２＊を短縮する効果があり、陰性造影剤が添加される領域のｋ空間信号情報の信号強度が低下する。すなわち、陰性造影剤の添加される領域は、添加されない領域と比較して、画像が暗くなる。図６（ａ）には、ＳＰＩＯ造影剤の添加される領域が、暗く示されている。
【００６２】
図６（ｂ）は、所定の条件を満たすサブ空間の実空間情報信号に基づいて作られるＭＲＩ画像を示す図である。ここで、所定の条件とは、「Ｒがある値以上」であり、サブｋ空間情報群のうち、最大となるサブｋ空間信号情報のｋ空間の座標代表値（ｍ，ｎ）が、原点からこの値よりさらに離れているサブ空間が選択されている。図６（ｂ）に示すＭＲＩ画像は、該サブ空間の実空間信号情報の信号強度に応じて画像化したものであり、前述の通り、内部磁場の勾配が大きい、ＳＰＩＯ造影剤が添加される領域の外縁付近、すなわち、ＳＰＩＯ造影剤が添加される領域と添加されない領域との境界付近が強調されている機能的なＭＲＩ画像である。
【００６３】
図７は、当該実施形態に係る磁気共鳴画像処理装置３によって作成されるＭＲＩ画像の他の一例を示す図である。図７は、試料として、ＳＰＩＯ造影剤を含む腫瘍が体内に培養されるマウスが試料に用いられる場合について、示している。
【００６４】
図７（ａ）は、実空間情報信号群に基づいて作られる原生ＭＲＩ画像を示す図であり、原生ＭＲＩ画像には、マウスの断面図が示される。断面図の中央の右側に破線にて囲われている領域に、ＳＰＩＯ造影剤を含む腫瘍が位置しており、前述の通り、ＳＰＩＯ造影剤の効果として、腫瘍のある領域が暗く示されている。
【００６５】
図７（ｂ）は、所定の条件を満たすサブ空間の実空間情報信号に基づいて作られるＭＲＩ画像を示す図である。ここで、所定の条件は、図６に示す場合と同様に、「Ｒがある値以上」である。図７（ｂ）に示すＭＲＩ画像は、ＳＰＩＯ造影剤を含む腫瘍が強調されている機能的なＭＲＩ画像である。図７（ｂ）には、ＳＰＩＯ造影剤を含む腫瘍が位置する領域が、破線にて示されている。
【００６６】
前述の通り、陰性造影剤の効果として、陰性造影剤が添加される領域の実空間信号情報の信号強度を低下させるので、ＭＲＩ画像において、陰影造影剤が添加される領域が暗く示される。しかし、造影剤が添加される領域と、造影剤が添加されていない領域とのコントラストが明確でない場合、原生ＭＲＩ画像から、陰影造影剤によって暗く示されているのか、判断するのは困難である。それゆえ、ＳＰＩＯ造影剤を用いて肝腫瘍などの腫瘍の検出をする場合は、以下のようにして、２枚の原生ＭＲＩ画像が作られるのが一般的である。まず、試料にＳＰＩＯ造影剤を注入する前に、試料を測定し、ＳＰＩＯ造影剤が注入されていない試料の断面図を示す原生ＭＲＩ画像を作る。次に、試料にＳＰＩＯ造影剤を注入し、注入されるＳＰＩＯ造影剤が腫瘍のある領域に局在する状態にした後、ＳＰＩＯ造影剤が注入される試料の断面図を示す原生ＭＲＩ画像を作る。試料に腫瘍があり、腫瘍のある領域にＳＰＩＯ造影剤が局在している場合には、腫瘍のある領域が暗くなっている。ＳＰＩＯ造影剤が注入されていない試料の原生ＭＲＩ画像と、ＳＰＩＯ造影剤が注入されている試料の原生ＭＲＩ画像とを比較して、暗くなっている領域があるかないかで、腫瘍の有無を判断する。
【００６７】
このようにして、腫瘍の検出を行う場合、２枚のＭＲＩ画像を作成する必要があるので、検出にコストと時間を要する。また、２枚のＭＲＩ画像を作成するために、それぞれの測定の間には、ＳＰＩＯ造影剤が腫瘍のある領域に局在するための時間が必要であり、それゆえ、２枚のＭＲＩ画像のために測定する試料の状態は同じではなく、比較する２枚のＭＲＩ画像には、ＳＰＩＯ造影剤の効果以外にも、違いを生む様々な要因を含んでいる。
【００６８】
これに対して、当該実施形態において、作成されるＭＲＩ画像は１枚で十分であり、１度の測定により、ＳＰＩＯ造影剤の添加される領域、すなわち、腫瘍のある領域を強調する、機能的なＭＲＩ画像を作成することが出来る。それゆえ、一般的な腫瘍の検出と比較して、コストと時間を要しない。さらに、比較する２枚のＭＲＩ画像に違いを生む生じる様々な他の要因も生じていない。
【００６９】
また、ＳＰＩＯ造影剤は、他の造影剤の一つであるガドリニウム（Ｇｄ）を主成分とする陽性造影剤などと比較して、生物に対する毒性が低いので、試料である生物（例えば、人体）への負荷が小さい。
【００７０】
当該実施形態に係る磁気共鳴画像処理方法は、以上説明した工程を含んでいる。また、当該実施形態に係る磁気共鳴画像処理プログラムは、磁気共鳴画像処理装置３に備えられるコンピュータに、以上説明した手順を、実行させるためのプログラムである。
【００７１】
以上、当該実施形態に係る磁気共鳴画像処理装置３、磁気共鳴画像処理方法、及び磁気共鳴画像処理プログラムについて、ＳＰＩＯ造影剤を例に説明した。しかし、ＳＰＩＯ造影剤に限定されることはなく、磁性物質を含む他の造影剤であってもよい。また、内部磁場が発生する物質として、造影剤に限定されることはなく、例えば、化学シフトを生じさせる物質（例：脂肪）などであってもよい。この場合も、所定の条件は、内部磁場が発生する物質の特性に基づいて定められるのが望ましい。また、内部磁場が発生する物質を、試料が複数種類含んでいる場合は、注目する物質と、他の物質それぞれの内部磁場に起因する磁場勾配の大きさを考慮して、所定の条件を選択することにより、機能的なＭＲＩ画像を作ることが出来る。
【００７２】
なお、前述の通り、本発明に係るＭＲＩ装置１の構成は、一般に用いられるＭＲＩ装置の構成と同じで構わないし、ＮＭＲ測定に用いられるパルスシーケンスも、ＭＲＩ装置に一般に用いられるパルスシーケンスで構わない。すなわち、本発明は、一般に用いられるＭＲＩ装置及びＮＭＲ測定に適用することが出来、さらに、本発明により、機能的なＭＲＩ画像を作ることが出来る。
【符号の説明】
【００７３】
１  ＭＲＩ装置、２  ＮＭＲ信号測定部、３  磁気共鳴画像処理装置。
【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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