(57)【要約】      （修正有）【課題】定量的磁化率マッピングにおいて、磁化率画像の推定精度を向上させ、アーチファクトを低減する磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】位相ばらつきを精度よく反映した重み画像を用いて磁化率画像を算出する。この重み画像は、ＭＲＩで取得した複素画像から得た位相画像から算出する。まず、Ｓ１４０１で位相ばらつきを計算するために用いる領域を計算領域として設定し、Ｓ１４０３で位相画像の計算領域内の画素値の標準偏差または分散を位相ばらつきとする。そして、Ｓ１４０４で位相ばらつきを、位相ばらつきの増加に対して広義単調減少する重みに変換し、重み画像を得る。【選択図】図８
2015062637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波磁場パルスの照射に応じて被検体から発生する核磁気共鳴信号を複素信号として計測する計測部と、
前記複素信号から各画素の値が複素数である複素画像を再構成する画像再構成部と、
前記複素画像を磁化率画像に変換する画像変換部と、
前記生成した画像を表示装置に表示する表示処理部と、を有し、
前記画像変換部は、
前記複素画像から位相画像を生成する位相画像生成部と、
前記位相画像から重み画像を算出する重み画像算出部と、
前記位相画像と前記重み画像とから前記磁化率画像を算出する磁化率画像算出部と、を備えること
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記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記重み画像算出部は、
前記位相画像から位相ばらつきの大きさを画素値とする位相ばらつき画像を算出する位相ばらつき画像算出部と、
前記位相ばらつき画像を前記重み画像に変換する重み画像変換部と、を備えること
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２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記重み画像算出部は、前記位相ばらつきを計算するために用いる領域を計算領域として設定する領域設定部をさらに備えること
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３記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記領域設定部は、分解能に応じて前記計算領域の大きさを変化させる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４記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記領域設定部は、スライス方向の分解能が、予め定めた閾値より小さい場合は、立方体の領域を前記計算領域と設定し、前記スライス方向の分解能が、当該閾値以上の場合は、スライス面内の正方形の領域を前記計算領域と設定すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記位相ばらつき画像算出部は、前記位相画像の、前記計算領域内の画素値の標準偏差または分散を、前記位相ばらつきとすること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記位相ばらつき画像算出部は、前記位相画像の、前記計算領域内の画素値の比重付きの標準偏差または分散を前記位相ばらつきとすること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項７記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記比重は、前記位相ばらつきを算出する画素からの距離に応じて設定されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記重み画像変換部は、前記重み画像の各画素値を、前記位相ばらつきの増加に対し、広義単調減少するよう決定すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記重み画像変換部は、予め定めた定数から前記位相ばらつきを減算した値を前記画素値とすること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記重み画像変換部は、予め定めた定数を前記位相ばらつきで除算した値を前記画素値とすること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記重み画像変換部は、前記位相ばらつきが予め定めた閾値より小さい画素の前記画素値を予め定めた定数とし、前記位相ばらつきが当該閾値以上の画素の前記画素値を０とすること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記重み画像算出部は、前記位相画像から位相成分複素画像を算出する位相成分複素画像算出部をさらに備え、前記位相画像から算出した前記位相成分複素画像から、前記重み画像を算出すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
複素画像を磁化率画像に変換する画像変換部と、
前記生成した画像を表示装置に表示する表示処理部と、を備え、
前記画像変換部は、
前記複素画像から位相画像を生成する位相画像生成部と、
前記位相画像から重み画像を算出する重み画像算出部と、
前記位相画像と前記重み画像とから前記磁化率画像を算出する磁化率画像算出部と、を備え、
前記複素画像は、高周波磁場パルスの照射に応じて被検体から発生する核磁気共鳴信号から再構成された画像であること
を特徴とする画像処理装置。
【請求項１５】
高周波磁場パルスの照射に応じて被検体から発生する核磁気共鳴信号を収集し、再構成することにより得た複素画像から、位相画像を生成し、
前記位相画像から重み画像を算出し、
前記位相画像と前記重み画像とから磁化率画像を算出すること
を特徴とする磁化率画像算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）技術に関する。特に、再構成後の画像の画像処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置ともいう）は、静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場、傾斜磁場を印加し、核磁気共鳴により被検体から発生する信号を計測し、画像化する医用画像診断装置である。
【０００３】
ＭＲＩ装置では、一般に、撮像断面を特定するスライス傾斜磁場を印加すると同時にその面内の磁化を励起させる励起パルス（高周波磁場パルス）を与え、これにより励起された磁化が収束する段階で発生する核磁気共鳴信号（エコー）を得る。このとき、磁化に三次元的な位置情報を与えるため、励起からエコーを得るまでの間に、スライス傾斜磁場と撮像断面において互いに垂直な方向の位相エンコード傾斜磁場とリードアウト傾斜磁場とを印加する。計測されたエコーは、ｋｘ、ｋｙ、ｋｚを軸とするｋ空間に配置され、逆フーリエ変換によって画像再構成が行われる。
【０００４】
再構成された画像の各画素値は、絶対値と偏角（位相）とからなる複素数となる。絶対値を画素値とする濃淡画像（絶対値画像）は、プロトン（水素原子核）の密度や緩和時間（Ｔ１、Ｔ２）を反映した画像であり、組織構造の描出に優れる。一方、位相を画素値とする濃淡画像（位相画像）は、静磁場不均一や生体組織間の磁化率差などに起因した磁場変化を反映した画像である。
【０００５】
近年、位相画像が組織間の磁化率差を反映することを利用し、位相画像から生体内の磁化率分布を推定する定量的磁化率マッピング（ＱＳＭ：Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ  Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ  Ｍａｐｐｉｎｇ）法が提案されている。位相と磁化率との関係に基づき、位相画像から、画素毎の磁化率を近似的に推定して画素値とした画像を、磁化率画像と呼ぶ。生体組織の磁化率は、鉄分の量や静脈中の酸素量によって変化することが知られている。この磁化率の変化は、神経変性疾患や脳卒中の診断に有用な情報を提供する。
【０００６】
定量的磁化率マッピングでは、磁化率分布は、位相分布から推定する。ところが、位相分布は、磁化率分布を空間的に畳み込み積分したものであるため、静磁場の方向や強度に応じて、磁化率の変化が生じている領域の周辺で位相は変化する。従って、位相分布から磁化率分布を求める場合、畳み込み積分の逆問題となり、一意に解が得られない。
【０００７】
一般に、最小二乗法によって、位相分布から磁化率分布を求める。このとき、誤差関数を導入し、これを最小化する値を解とする。
【０００８】
位相は、画像のＳＮが低下している領域においてばらつく。また、１ボクセルより小さい組織が存在する領域においては、部分容積効果によって位相値に誤差が生じる。以下、こうした位相のばらつきや位相値の誤差を位相ばらつきとよぶ。この位相ばらつきは、磁化率画像の算出精度を低下させる。また、位相ばらつきが大きい領域の周辺で筋状のアーチファクトが発生する。
【０００９】
算出する磁化率画像の推定精度を向上させ、アーチファクトを低減するため、位相画像における場所ごとのばらつきの大きさに応じて、誤差関数に重みづけを行う。重みづけは、位相ばらつきが大きい領域の重みを小さくするよう行う。各画素の画素値が、磁化率算出のための誤差関数に重みづけをする重み係数である画像を重み画像と呼ぶ。
【００１０】
従来、重み画像には絶対値画像が用いられている（非特許文献１）。絶対値画像の画素値の小さい領域は、画像のＳＮが小さく、位相のばらつきが大きくなる傾向にある。そのため、絶対値画像の画素値に比例した重みを用いることにより、位相ばらつきが大きい領域の重みを小さくすることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｒｏｃｈｅｆｏｒｔ  Ｌ他、  ”Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ  Ｍａｐ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ＭＲ  Ｐｈａｓｅ  Ｄａｔａ  Ｕｓｉｎｇ  Ｂａｙｓｉａｎ  Ｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ：  Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｂｒａｉｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ”、  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、  ２０１０年、６３巻、１号、１９４−２０６頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、絶対値画像の画素値は、必ずしも位相ばらつきの大きさに対応しない。例えば、絶対値画像の画素値は、Ｔ１値やＴ２値の違いや流れの影響により組織毎に変化する。そのため、位相ばらつきが組織間で同程度の大きさであっても、絶対値画像の画素値は組織間で異なることがある。その場合、絶対値画像の画素値に比例した重み画像においては、同程度の位相ばらつきであっても、重みの大きさが組織毎に変化する。その結果、算出される磁化率値が組織毎に変化し、磁化率画像の推定精度が低下する。
【００１３】
また、太い静脈など磁化率が大きく変化する領域では、ＳＮが低下し、位相がばらつく。このとき、位相ばらつきが大きい領域は、静磁場の影響によってＳＮが低下する領域よりも周辺に広がる。そのため、絶対値画像に応じた重みを用いると、広がった位相ばらつきの大きい領域の重みを小さくすることができず、アーチファクト発生の原因となる。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、定量的磁化率マッピングにおいて、磁化率画像の推定精度を向上させ、アーチファクトを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、位相ばらつきを精度よく反映した重み画像を用いて磁化率画像を算出する。この重み画像は、ＭＲＩで取得した複素画像から得た位相画像から算出する。まず、位相ばらつきを計算するために用いる領域を計算領域として設定し、位相画像の計算領域内の画素値の標準偏差または分散を位相ばらつきとする。そして、位相ばらつきを、位相ばらつきの増加に対して広義単調減少する重みに変換し、重み画像を得る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、定量的磁化率マッピングにおいて、磁化率画像の推定精度が向上し、アーチファクトが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態の垂直磁場方式の磁気共鳴イメージング装置の外観図、（ｂ）は、同水平磁場方式の磁気共鳴イメージング装置の外観図、（ｃ）は、同開放感を高めた磁気共鳴イメージング装置の外観図である。
【図２】本発明の実施形態のＭＲＩ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の計算機の機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態の撮像処理のフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態の計測時に用いるパルスシーケンスを説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施形態の画像変換処理のフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態の位相画像処理のフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態の重み画像算出処理のフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態で設定する計算領域を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の実施形態の磁化率画像算出処理のフローチャートである。
【図１１】（ａ）は、絶対値画像を、（ｂ）および（ｃ）は、従来の手法で算出される重み画像および磁化率画像を、（ｄ）は、位相画像を、（ｅ）および（ｆ）は、本発明の実施形態の手法で算出される重み画像および磁化率画像を、それぞれ説明するための説明図である。
【図１２】（ａ）は、絶対値画像を、（ｂ）は、位相画像を、（ｃ）および（ｄ）は、本発明の実施形態で算出される重み画像および磁化率画像を、それぞれ説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の第一の実施形態について、図面を参照し説明する。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、特に断らない限り、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の記述により本発明が限定されるものではない。
【００１９】
＜ＭＲＩ装置の外観＞
まず、本実施形態のＭＲＩ装置について説明する。図１は、本実施形態のＭＲＩ装置の外観図である。図１（ａ）は、開放感を高めるために磁石を上下に分離したハンバーガー型（オープン型）の垂直磁場方式のＭＲＩ装置（垂直磁場ＭＲＩ装置）１００である。図１（ｂ）は、ソレノイドコイルで静磁場を生成するトンネル型磁石を用いた水平磁場方式のＭＲＩ装置（水平磁場ＭＲＩ装置）１０１である。また、図１（ｃ）は、図１（ｂ）と同じトンネル型磁石を用い、磁石の奥行を短くし且つ斜めに傾けることによって、開放感を高めたＭＲＩ装置１０２である。なお、各ＭＲＩ装置の形態は、それぞれ、垂直磁場方式、水平磁場方式の一例であり、これらに限定されるものではない。
【００２０】
以下、本実施形態を、図１（ｂ）に示す水平磁場ＭＲＩ装置１０１を用いる場合を例にあげて説明する。また、以下、本実施形態では、ＭＲＩ装置１０１の静磁場方向をｚ方向、それに垂直な２方向のうち、測定対称の被検体を載置するベッド面に平行な方向をｘ方向、他方向をｙ方向とする座標系を用いる。また、以下静磁場を単に磁場とも呼ぶ。
【００２１】
＜ＭＲＩ装置の概略構成＞
図２は、本実施形態のＭＲＩ装置１０１の概略構成を示すブロック図である。ＭＲＩ装置１０１は、被検体に平行な方向に静磁場を発生するマグネット２０１と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル２０２と、シーケンサ２０４と、傾斜磁場電源２０５と、高周波磁場発生器２０６と、高周波磁場を照射するとともに核磁気共鳴信号（エコー）を検出するプローブ２０７と、受信器２０８と、計算機２０９と、表示装置２１０と、記憶装置２１１と、を備える。
【００２２】
被検体（例えば、生体）２０３は寝台（テーブル）等に載置され、マグネット２０１の発生する静磁場空間内に配される。本実施形態では、撮像対象を脳とする。そのため、被検体の頭部が静磁場空間内に配される。ただし、撮像対象は脳に限定されず、肝臓や心臓など任意であることは云うまでも無い。
【００２３】
シーケンサ２０４は、傾斜磁場電源２０５と高周波磁場発生器２０６とに命令を送り、それぞれ傾斜磁場および高周波磁場を発生させる。発生された高周波磁場は、プローブ２０７を通じて被検体２０３に印加される。被検体２０３から発生したエコーはプローブ２０７によって受波され、受信器２０８で検波が行われる。検波の基準とする核磁気共鳴周波数（検波基準周波数ｆ0）は、シーケンサ２０４によりセットされる。
【００２４】
検波された信号は、計算機２０９に送られ、ここで画像再構成などの信号処理が行われる。その結果は、表示装置２１０に表示される。必要に応じて、記憶装置２１１に検波された信号や測定条件、信号処理後の画像情報などを記憶させてもよい。
【００２５】
シーケンサ２０４は、予めプログラムされたタイミング、強度で各部が動作するように制御を行う。プログラムのうち、特に、高周波磁場、傾斜磁場、信号受信のタイミングや強度を記述したものはパルスシーケンスと呼ばれる。
【００２６】
パルスシーケンスは、目的に応じて種々のものが知られており、任意のパルスシーケンスを用いることができる。本実施形態では、磁場強度の空間分布の不均一性に応じた信号が得られるＧｒＥ（Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｅｃｈｏ）系のパルスシーケンスを用いる場合を例にあげて説明する。ＧｒＥ系のパルスシーケンスには、例えば、ＲＦスポイルタイプのグラディエントエコー（ＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ  ＧｒＥ）シーケンスがある。
【００２７】
本実施形態の計算機２０９は、設定された計測パラメータとパルスシーケンスとに従いエコーの計測をシーケンサ２０４に指示し、エコーを計測する。そして、得られたエコーをｋ空間に配置し、ｋ空間に配置されたエコーに対して演算を行い、所望のコントラストの画像を生成する。生成された画像は、表示装置２１０に表示される。
【００２８】
本実施形態では、さらに、生成された画像から、生体内の磁化率分布を推定した磁化率画像を生成する。これを実現するため、本実施形態の計算機２０９は、図３に示すように、パルスシーケンスに従って、ＭＲＩ装置１００の各部を制御し、被検体２０３から発生する核磁気共鳴信号（エコー信号）を複素信号として計測する計測部３００と、公知の手法を用い、複素信号から各画素の値が複素数である複素画像を再構成する画像再構成部４００と、複素画像を磁化率画像に変換する画像変換部５００と、生成した画像を表示装置２１０に表示する表示処理部６００とを備える。本実施形態では、例えば、生成した磁化率画像を表示装置２１０に表示する。
【００２９】
計算機２０９のこれらの各機能は、記憶装置２１１に格納されたプログラムを、計算機２０９のＣＰＵがメモリにロードして実行することにより実現される。
【００３０】
＜撮像処理の流れ＞
以下、本実施形態の計算機２０９の、計測部３００、画像再構成部４００、画像変換部５００、表示処理部６００による撮像処理の詳細を、処理の流れに沿って説明する。図４は、本実施形態の撮像処理の処理フローである。
【００３１】
各種の計測パラメータが設定され、撮像開始の指示を受け付けると、計測部３００は、計測を行う（ステップＳ１１０１）。ここでは、予め定められたパルスシーケンスに従って、シーケンサ２０４に指示を行い、エコー信号を取得し、ｋ空間に配置する。シーケンサ２０４は、指示に従い、上述のように、傾斜磁場電源２０５と高周波磁場発生器２０６とに命令を送り、それぞれ傾斜磁場および高周波磁場を発生させる。そして、プローブ２０７によって受波され、受信器２０８で検波が行われたエコーを複素信号として受信する。計測部３００は、１枚の画像を得るために必要なエコーを取得するまで、計測を繰り返す。
【００３２】
計測部３００が計測を終えると、画像再構成部４００は、ｋ空間に配置されたエコーから画像を再構成する画像再構成処理を行う（ステップＳ１１０２）。ここでは、ｋ空間上に配置されたエコー（データ）に対して３次元逆フーリエ変換などの処理を行い、各画素の値が複素数で表される複素画像を再構成する。
【００３３】
画像変換部５００は、得られた複素画像に対して後述する種々の画像変換処理を行う（ステップＳ１１０３）。本実施形態では、画像変換部５００は、画像再構成部４００で得られた複素画像を磁化率画像に変換する。本実施形態の画像変換処理の詳細は後述する。
【００３４】
そして、表示処理部６００は、得られた磁化率画像を濃淡画像として表示装置２１０に表示する（ステップＳ１１０４）。なお、このとき、最大値投影処理などの方法を用いて複数の画像情報を統合させて表示してもよい。
【００３５】
＜パルスシーケンス例＞
ここで、計測部３００が計測時に従うパルスシーケンス例を説明する。本実施形態では、上述のように、例えば、ＧｒＥ系のパルスシーケンスを用いる。このＧｒＥ系のパルスシーケンスを、その一例であるＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ  ＧｒＥシーケンスを用いて説明する。
【００３６】
図５は、ＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ  ＧｒＥシーケンス７００のパルスシーケンス図である。本図において、ＲＦ/Ｅｃｈｏは、高周波磁場パルスの照射およびエコーの計測タイミング、Ｇｓ、Ｇｐ、Ｇｒは、それぞれ、スライス傾斜磁場パルス、位相エンコード傾斜磁場パルス、リードアウト傾斜磁場パルスの印加タイミングを表す。
【００３７】
ＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ  ＧｒＥシーケンス７００では、スライス傾斜磁場パルス７０１の印加とともに高周波磁場（ＲＦ）パルス７０２を照射し、被検体２０３内の所定のスライスの磁化を励起する。次いで磁化の位相にスライス方向および位相エンコード方向の位置情報を付加するためのスライスエンコード傾斜磁場パルス７０３および位相エンコード傾斜磁場パルス７０４を印加する。
【００３８】
また、画素内の核磁化の位相を分散させるディフェーズ用のリードアウト傾斜磁場パルス７０５を印加した後、リードアウト方向の位置情報を付加するためのリードアウト傾斜磁場パルス７０６を印加しながら核磁気共鳴信号（エコー）７０７を一つ計測する。そして最後に、スライスエンコード傾斜磁場パルス７０３および位相エンコード傾斜磁場パルス７０４によってディフェーズされた核磁化の位相を収束させるリフェーズ用のスライスエンコード傾斜磁場パルス７０８および位相エンコード傾斜磁場パルス７０９を印加する。
【００３９】
計測部３００は、以上の手順を、スライスエンコード傾斜磁場パルス７０３、７０８（スライスエンコード数ｋｓ）および位相エンコード傾斜磁場パルス７０４、７０９（位相エンコード数ｋｐ）の強度と、ＲＦパルス７０２の位相とを変化させながら、繰り返し時間ＴＲで繰り返し実行し、１枚の画像を得るために必要なエコーを計測する。なお、このとき、ＲＦパルス７０２の位相は、所定量、例えば、１１７度ずつ増加させる。また、図５において、ハイフン以下の数字は、繰り返しの何回目であるかを示す。
【００４０】
なお、計測された各エコーはｋｒ、ｋｐ、ｋｓを座標軸とする３次元のｋ空間上に配置される。このとき、一つのエコーはｋ空間上でｋｒ軸に平行な１ラインを占める。このＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ  ＧｒＥシーケンス７００により得られるエコーから再構成される絶対値画像は、ＴＥ（ＲＦパルス７０２の照射からエコー７０７の計測までの時間）を短く設定するとＴ１（縦緩和時間）強調画像、ＴＥを長く設定すると画素内の位相分散を反映したＴ２*強調画像となる。
【００４１】
なお、ここでは、計測部３００が従うパルスシーケンスとして、ｋ空間の座標軸に平行にデータを取得するカーテシアン撮像の一つであるＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ  ＧｒＥシーケンス７００を例にあげて説明しているが、パルスシーケンスはこれに限定されない。計測部３００は、所望の精度を有する位相画像が得られるシーケンスであればよく、任意のシーケンスを用い、任意のｋ空間領域のデータを取得することができる。
【００４２】
例えば、１回のＴＲで複数のエコーを取得するシーケンスを用いてもよい。このとき、得られた複数のエコーを異なるｋ空間に配置してもよい。また、ｋ空間において回転状にデータを取得するラジアルスキャンなど、ノンカーテシアン撮像のシーケンスを用いてもよい。また、撮像を複数回行い、それぞれの撮像で別々のｋ空間領域のデータを取得し、それらを統合してもよい。すなわち、複数のエコーで取得した別々の複素画像や位相画像から一枚の複素画像や位相画像を再構成してもよい。
【００４３】
＜画像変換処理＞
次に、画像変換部５００による画像変換処理について説明する。本実施形態では、複素画像から位相画像を得、位相画像から磁化率画像を算出する。
【００４４】
上述のように、定量的磁化率マッピングでは、磁化率画像（磁化率分布）は、位相分布（位相画像）から推定する。このとき、以下の式（１）で表される位相分布φと磁化率分布χの関係式を用いる。
【数１】
2015062637.tif 000003
ここで、式（１）において、φ（ｒ）は位置ｒにおける位相（ｒａｄ）、γはプロトンの磁気回転比、Ｂ0は静磁場強度（Ｔ）、τTEはＴＥ（Ｅｃｈｏ  Ｔｉｍｅ：エコー時間）（ｓ）、χ（ｒ’）は位置ｒ’における磁化率（ｐｐｍ）、αは静磁場方向とベクトルｒ’−ｒがなす角である。
【００４５】
式（１）に示されるように、位相分布φ（位相画像）は、磁化率分布χ（磁化率画像）を空間的に畳みこみ積分したものである。位相画像内の全ての画素を対象とするため、式（１）をベクトルと行列とにより表現すると、式（２）のように表わされる。
Φ＝Ｃχ  ・・・（２）
ここで、Φは、全画素数Ｎの大きさを持つ位相画像の列ベクトル、χは、算出する磁化率画像の列ベクトルである。また、Ｃは、Ｎ×Ｎの大きさを持ち、磁化率分布χに対する畳み込み演算に相当する行列である。
【００４６】
式（２）から、最小二乗法によって磁化率画像を求める。このとき、誤差関数を導入し、それを最小化することにより、解を得る。この誤差関数には、位相画像φにおける場所ごとの位相ばらつきの大きさに応じて、重みづけを行う。従って、用いる誤差関数は、以下の式（３）に示すものとなる。
【数３】
2015062637.tif 000004
ここで、Ｗは全画素数Ｎの大きさを持つ位相画像の列ベクトルであり、各画素の誤差に重みづけする重み係数である。上述のように、各画素の画素値が、磁化率算出のための誤差関数に重みづけする重み係数である画像を重み画像とよぶ。また、・はベクトルの要素ごとの掛け算を表し，||＊||は＊のノルムを表す。なお、誤差関数は必ずしも式（３）の形に限られない。例えば、正則化項を付与した形で誤差関数を設定してもよい。
【００４７】
本実施形態では、この重み画像を、位相画像から算出する。従って、本実施形態の画像変換部５００は、画像再構成部４００が生成した複素画像から、位相画像を生成し、その位相画像から重み画像を算出し、位相画像と重み画像とから磁化率画像を算出する。
【００４８】
これを実現するため、本実施形態の画像変換部５００は、図３に示すように、複素画像から位相画像を生成する位相画像生成部５１０と、位相画像に位相画像処理を行う位相画像処理部５２０と、位相画像から重み画像を生成する重み画像算出部５３０と、位相画像と重み画像とから磁化率画像を算出する磁化率画像算出部５４０と、を備える。
【００４９】
＜画像変換処理の流れ＞
画像変換部５００の各部による、画像変換処理の流れを説明する。図６は、本実施形態の画像変換処理の処理フローである。
【００５０】
まず、位相画像生成部５１０は、複素画像から絶対値画像および位相画像を生成する（ステップＳ１２０１）。絶対値画像および位相画像は、複素画像の各画素の複素数の絶対値成分および位相成分とからそれぞれ作成する。
【００５１】
画素ｊにおける絶対値画像の画素値Ｓ（ｊ）と位相画像の画素値φ（ｊ）とは、複素画像の画素値ｃ（ｊ）を用いて、それぞれ、以下の式（４）と式（５）とから算出される。
Ｓ（ｊ）＝｜ｃ（ｊ）｜  ・・・（４）
φ（ｊ）＝ａｒｇ｛ｃ（ｊ）｝  ・・・（５）
【００５２】
次に、位相画像処理部５２０は、位相画像生成部５１０が算出した位相画像φに対し、位相画像処理を行い、処理後の位相画像φ’を算出する（ステップＳ１２０２）。ここでは、磁化率以外に由来する位相成分を除き、磁化率に由来する位相成分を抽出する。位相画像処理の詳細は、後述する。なお、本位相画像処理は、省略してもよい。
【００５３】
次に、重み画像算出部５３０は、位相画像φ’（または、位相画像φ）に対し、重み画像算出処理を行い、磁化率画像算出に用いる重み画像Ｗを算出する（ステップＳ１２０３）。本実施形態では、位相画像φ’（または位相画像φ）から各画素の位相ばらつきを算出し、算出した位相ばらつきに基づき重みを算出する。重み画像算出部５３０による重み画像算出処理の詳細は、後述する。
【００５４】
重み画像Ｗが得られると、磁化率画像算出部５４０は、算出した重み画像Ｗと位相画像φ’（または、位相画像φ）から表示装置２１０に表示する磁化率画像を算出する（ステップＳ１２０４）。
【００５５】
＜位相画像処理＞
次に、位相画像処理部５２０による位相画像処理について説明する。本実施形態では、４種の位相画像処理を行う。この４種の位相画像処理を、図７の処理フローを用いて説明する。
【００５６】
まず、位相画像処理部５２０は、位相画像から大域的な位相変化を除去する大域的位相変化除去処理を行う（ステップＳ１３０１）。ここでは、大域的位相変化除去処理として、まず、位相画像生成部５１０が算出した位相画像（三次元画像；元画像）に対して二次元画像ごとにそれぞれローパスフィルタ処理を施し、低解像度画像を算出する。そして、元画像を低解像度画像で複素除算する。この大域的位相変化除去処理により、位相画像処理部５２０は、低解像度画像に含まれる大域的な位相変化を元画像から除去する。
【００５７】
式（５）で算出される位相画像は、撮像部位（例えば、頭部など）の形状等に依存して生じる静磁場不均一に起因する大域的な位相変化と、組織間の磁化率変化に起因する局所的な位相変化との和である。また、それぞれ、原位相画像のｋ空間上における低周波成分と高周波成分に対応する。本処理によって、大域的な位相変化のみを除去できるため、組織間の磁化率変化に起因する局所的な位相変化を算出できる。
【００５８】
大域的な位相変化を除去する方法には様々な方法がある。例えば、位相画像を低次多項式でフィッティングすることにより大域的な位相変化を抽出し、それを元画像から減算する方法などがある。本実施形態の大域的位相変化除去処理では、こうした他の方法を用いてもよい。
【００５９】
次に、位相画像処理部５２０は、位相の折り返しを補正する位相折り返し補正処理を行う（ステップＳ１３０２）。
【００６０】
位相画像における一部の領域では、−πからπの範囲を超えた位相値が２ｎπずれることにより−πからπの範囲内に折り返される（ｎは、１以上の整数）。そのため、脳の全領域において正確な位相を求めるためには、これらの折り返しを補正する必要がある。本実施形態では、例えば領域拡大法などを用い、−πからπの範囲に折り返されている位相値を補正する。
【００６１】
次に、位相画像処理部５２０は、位相画像の中でノイズ成分のみの領域（ノイズ領域）にノイズマスク処理を実施する（ステップＳ１３０３）。これは、ノイズ領域（信号がない領域、空気の領域）の位相値を０とするために行う処理である。本実施形態では、ノイズマスク処理として、まず、絶対値画像を用いて、マスク画像を作成する。そして、作成したマスク画像を位相画像にかけあわせる。
【００６２】
マスク画像は、予め定めた閾値を用いて作成する。すなわち、絶対値画像において、当該閾値より小さい値を持つ領域の画素値を０、それ以外の領域の画素値を１とする。なお、閾値は、絶対値画像の全画素の画素値分布から判別分析法等の方法を用いて求めてもよい。
【００６３】
ノイズマスク処理法には様々な方法がある。例えば、ノイズマスク処理に用いるマスク画像として、空気領域の画素値を０とする方法などがある。この場合、脳と空気との境界部分を検出し、検出結果をもとに空気領域を抽出する。本実施形態のノイズマスク処理では、こうした他の方法を用いてもよい。
【００６４】
次に、位相画像処理部５２０は、ノイズマスク処理を実施した位相画像の中で、脳と空気の境界領域を除去する処理（境界領域除去処理）を行う（ステップＳ１３０４）。空気に隣接している境界領域の位相は、他の領域に比べて空間的変化が激しいため、算出した磁化率画像においてアーチファクトの発生原因となることがある。そのため、この境界領域を除去する必要がある。
【００６５】
本実施形態の境界領域除去処理では、ノイズマスク処理した位相画像において、領域拡大法により空気領域から領域を拡大し、位相値が所定の閾値をこえた場合に０でおきかえる処理を行うことにより、境界領域を除去する。
【００６６】
境界領域の除去処理法には、様々な公知の方法がある。例えば、ガウス関数を用いて境界領域の位相変化をフィッティングし、それを元画像から減算する方法などがある。本実施形態の境界領域の除去処理では、こうした他の方法を用いてもよい。
【００６７】
なお、位相画像処理における上にあげた４つの処理はあくまで一例であり、これらに限る必要はない。また、これら４つの処理のうちのいくつかの処理を省略することもできる。例えば、エコー時間が短いシーケンスを用いてエコーを取得した場合、折り返しが起こらない。このような場合、位相折り返し処理は不要である。また、各処理の処理順は問わない。また、位相画像処理は、行わなくてもよい。位相画像処理を行わないと、ノイズや位相不均一は除去されないが、少ない処理回数と処理時間で磁化率画像を算出できる。
【００６８】
＜重み画像算出処理＞
次に、本実施形態の重み画像算出部５３０による、重み画像算出処理について説明する。上述のように、本実施形態では、位相画像から重み画像を算出する。このとき、位相画像から、各画素の位相ばらつきを算出し、算出した位相ばらつきの大きさに基づいて、重みを算出する。本実施形態では、位相のばらつきが大きいほど、重みが小さくなるよう、決定される。すなわち、重みは、位相ばらつきの増加に対し、広義単調減少するよう決定される。なお、二つの異なる位相ばらつきｘ１、ｘ２がｘ１＜ｘ２である場合、それぞれの位相ばらつきから算出する重みｆ（ｘ１）、ｆ（ｘ２）がｆ（ｘ１）≧ｆ（ｘ２）を満たす場合、重みは、位相ばらつきの増加に対し、広義単調減少すると呼ぶ。
【００６９】
各画素の位相ばらつきは、当該画素周辺の領域における複数の位相を用いて算出する。以下、ある画素の位相ばらつきを計算するために用いる当該画素周辺の領域を計算領域と呼ぶ。
【００７０】
以上の重み画像算出処理を実現するため、本実施形態の重み画像算出部５３０は、位相画像から位相成分複素画像を算出する位相成分複素画像算出部５３１と、重みを計算する領域として計算領域を設定する領域設定部５３２と、位相画像から位相ばらつきを画素値とする位相ばらつき画像を算出する位相ばらつき画像算出部５３３と、位相ばらつき画像を重み画像に変換する重み画像変換部５３４とを備える。
【００７１】
＜重み画像算出処理の流れと各処理の詳細＞
上記各部による本実施形態の重み画像算出処理手順を、図８の処理フローに従って説明する。
【００７２】
位相成分複素画像算出部５３１は、まず、位相画像から位相成分複素画像ｚを算出する（ステップＳ１４０１）。本実施形態における画素ｊの位相成分複素画像ｚ（ｊ）は、ステップＳ１２０２で処理された位相画像φ’（ｊ）を用い、以下の式（６）で求められる。
ｚ（ｊ）＝ｅｘｐ（ｉ・Φ’（ｊ））  ・・・（６）
ここで、ｉは虚数である。
【００７３】
ｎを予め定めた１以上の整数とすると、ｅｘｐ（ｉ・（φ＋２ｎπ））＝ｅｘｐ（ｉ・φ）・ｅｘｐ（ｉ・２ｎπ）＝ｅｘｐ（ｉ・φ）となる。従って、位相成分複素画像を用いることにより、位相折返しの影響のない位相ばらつきが算出できる。すなわち、位相成分複素画像を用いることにより、位相折返し補正処理を行っていない位相画像や位相折返し補正処理を失敗した領域における位相に対しても、正しい位相ばらつきを算出することができる。
【００７４】
なお、ステップＳ１４０１は行わなくてもよい。また、ステップＳ１２０２の位相画像処理を行わない場合、式（６）では、位相画像φ’（ｊ）の代わりに、ステップＳ１２０１で算出した位相画像φ（ｊ）を用いる。さらに、ステップＳ１２０２の位相画像処理をおこなった場合であっても、位相画像φ’（ｊ）ではなく、位相画像φ（ｊ）を用いて位相成分複素画像を算出してもよい。また、大域的位相変化除去処理のみを行った位相画像など、ステップＳ１２０２の一部の処理だけを行った位相画像を用いて位相成分複素画像を算出してもよい。
【００７５】
次に、領域設定部５３２は、計算領域を設定する（ステップＳ１４０２）。本実施形態では、計算領域を、位相画像の周波数エンコード方向にｐボクセル、位相エンコード方向にｐボクセル、スライス方向にｐボクセルのｐ×ｐ×ｐの立方体とする。なお、ｐは２以上の任意の整数とし、予め定めておいてもよいし、ユーザが設定するよう構成してもよい。
【００７６】
なお、計算領域の大きさや形は任意である。一般に、計算領域が大きいほど、「位相ばらつきの大きい領域」に対して「重みが小さい領域」が広がる。「重みが小さい領域」が広がるほどアーチファクト低減の効果が大きい。従って、計算領域の大きさを大きくするほど、アーチファクトを低減できる。しかし、「重みが小さい領域」を広げすぎると、位相ばらつきの小さい領域まで重みを小さくしてしまい、算出される磁化率画像の推定精度が低減する。
【００７７】
例えば、計算領域の初期値を、３×３×３の立方体とし、「重みが小さい領域」を広げたい場合、ユーザからの指示に従って、計算領域を５×５×５の立方体と設定するよう構成してもよい。
【００７８】
また、画像の分解能に応じて計算領域のサイズを設定してもよい。すなわち、分解能に応じて、計算領域のサイズを変化させる。例えば、スライス方向の分解能が大きくなるほど、スライスごとの位相分布が異なり、隣り合うスライス間で位相ばらつきの分布も異なる。すなわち、スライス間隔が大きいと、スライス間の相関が少ない。そこで、任意の閾値ｔsを設定し、スライス方向の分解能がｔsｍｍより小さい画像の場合はｐ×ｐ×ｐ（例えば、ｐ＝３）の立方体を計算領域とし、スライス方向の分解能がｔsｍｍ以上の画像の場合はスライス内のｐ×ｐ（例えば、ｐ＝３）の正方形を計算領域としてもよい。
【００７９】
また、計算領域は立方体や正方形ではなく、任意の形状で設定できる。例えば、該当ボクセルより距離がｒｍｍ以内のボクセルを計算領域としてもよい。
【００８０】
図９に、本実施形態で、位相画像８０１上に設定する計算領域８０２の概念図を示す。本図の左右方向を周波数エンコード方向、上下方向を位相エンコード方向、紙面と垂直な方向をスライス方向とする。
【００８１】
例えば、周波数エンコード方向に３ボクセル、位相エンコード方向に３ボクセルとなる３×３の正方形を計算領域８０２とする場合、本図に示すように、該当画素ｊ８０３の計算領域８０２は、太枠で囲まれた９ボクセルの領域となる。
【００８２】
次に、位相ばらつき画像算出部５３３は、位相ばらつき画像ｖを算出する（ステップＳ１４０３）。本実施形態では、画素ｊの位相ばらつき画像ｖの画素値ｖ（ｊ）は、画素ｊにおける計算領域内の位相成分複素画像ｚ（ｋj）の標準偏差の値とする。すなわち、以下の式（７）で計算する。
【数７】
2015062637.tif 000005
ここで、ｋjは、画素ｊにおける計算領域の画素を表す。ｋjは、１からｐ3までの値となる。例えば、計算領域が３×３×３の立方体の場合、ｋjは１から２７までの値となる。ｓは、計算領域の画素数（ｐ3）を表す。上記例では、ｓ＝２７である。ｍ（ｊ）は画素ｊの計算領域におけるｚの平均値である。すなわち、ｍ（ｊ）＝Σkj（ｚ（ｋj））／ｓである。式（７）で定義した場合は、画像によらず、位相ばらつきｖ（ｊ）の上限は１、下限は０となる。
【００８３】
なお、位相成分複素画像ｚではなく、任意の画像から位相ばらつき画像ｖを求めることができる。例えば、ステップＳ１２０２の位相画像処理後の位相画像φ’を用いてもよい。また、ステップＳ１２０２の位相画像処理前の位相画像φを用いてもよい。また、大域的位相変化除去処理のみを行った位相画像など、ステップＳ１２０２の一部の処理だけを行った位相画像を用いてもよい。
【００８４】
また、位相ばらつき画像ｖを求める方法は任意である。例えば、以下の式（８）で示されるように比重ｇ（ｋj）を用いて標準偏差を計算してもよい。
【数８】
2015062637.tif 000006
式（８）を用いることにより、比重ｇ（ｋj）の大きいボクセルｋjの寄与が大きい標準偏差を算出することができる。
【００８５】
比重ｇ（ｋj）は、任意の値に設定できる。例えば、位相ばらつきを算出する画素（ボクセルｊ）からの距離に応じて設定してもよい。具体的には、該当ボクセルｊとｋjの距離ｒ（ｋj）を用いて、ｇ（ｋj）＝１／ｒ（ｋj）と定義してもよい。このとき、該当ボクセルに距離が近いボクセルの寄与を大きくし、遠いボクセルの寄与を小さくした標準偏差が算出される。これにより、例えば、画像の各方向で分解能の大きさが異なる場合に、分解能の大きさの違いを考慮した位相ばらつきを算出することができる。
【００８６】
また、画素ｊの位相ばらつき画像ｖの画素値ｖ（ｊ）は、画素ｊにおける計算領域内の位相成分複素画像ｚ（ｋj）の標準偏差ではなく分散の値としてもよい。また、画素ｊにおける処理前や処理後の位相画像φの計算領域の画素値の絶対値の和（ｖ（ｊ）＝Σkj｜φ（ｋj）｜）や、計算領域内の最大値と最小値の差（ｖ（ｊ）＝ｍａｘkj｛φ（ｋj）｝−ｍｉｎkj｛φ（ｋj）｝）などを、画素値ｖ（ｊ）としてもよい。
【００８７】
最後に、重み画像変換部５３４は、位相ばらつき画像ｖを重み画像Ｗに変換することにより、重み画像を算出する（ステップＳ１４０４）。本実施形態では、位相ばらつきが小さい領域の重みは大きくし、位相ばらつきが大きい領域の重みは小さくする。これにより、位相ばらつきの大きさに応じた重み画像を算出することができる。
【００８８】
本実施形態における各画素ｊの重みＷ（ｊ）は、例えば、予め定めた定数から、位相ばらつきｖ（ｊ）を減算した値とする。具体的には、以下の式（９）により求める。
Ｗ（ｊ）＝１−ｖ（ｊ）  ・・・（９）
【００８９】
なお、重みＷ（ｊ）と位相ばらつきｖ（ｊ）との関係式は、上記式（９）に限定されない。例えば、位相ばらつき画像ｖの全画素における最大値ｖmaxを用いて、重みＷ（ｊ）を以下の式（１０）で求めてもよい。
Ｗ（ｊ）＝（ｖmax−ｖ（ｊ））／ｖmax  ・・・（１０）
位相ばらつき画像ｖの算出方法によっては、重みＷ（ｊ）の上限値が画像によって変化する。その点、式（１０）を用いて重みを算出することにより、画像によらず重みＷ（ｊ）を、１から０の間の値に設定できる。
【００９０】
また、重みＷ（ｊ）は、予め定めた定数を、位相ばらつきｖ（ｊ）で除算した値としてもよい。すなわち、以下の式（１１）により求めてもよい。
Ｗ（ｊ）＝１／ｖ（ｊ）  ・・・（１１）
式（１１）を用いて重みＷ（ｊ）を算出することにより、式（９）や式（１０）を用いて重みＷ（ｊ）を算出する場合に比べ、位相ばらつきｖ（ｊ）の変化に対する重みＷ（ｊ）の変化が大きくなる。
【００９１】
また、予め定めた閾値ｔを用いて、位相ばらつきｖ（ｊ）と閾値ｔとの大小関係から、位相ばらつきｖ（ｊ）が予め定めた閾値ｔより小さい画素の重みＷ（ｊ）を、予め定めた定数とし、位相ばらつきｖ（ｊ）が当該閾値ｔ以上の画素の重みを０としてもよい。例えば、位相ばらつきｖ（ｊ）が閾値ｔより小さい場合は重みＷ（ｊ）を１、閾値ｔ以上の場合は０とする。これは、以下の式（１２）で表される。
【数１２】
2015062637.tif 000007
式（１２）を用いて重みＷ（ｊ）を算出することにより、磁化率算出の際に、閾値ｔより位相ばらつきｖ（ｊ）が小さい領域の重みを一定値にすることができる。
【００９２】
また、位相ばらつき画像ｖ以外の画像と位相ばらつき画像ｖとを組み合わせて、重みＷを算出してもよい。例えば、絶対値画像Ｓと位相ばらつき画像ｖとを用いて、以下の式（１３）より重みＷ（ｊ）を求めてもよい。
Ｗ（ｊ）＝｛１−ｖ（ｊ）｝・Ｓ（ｊ）  ・・・（１３）
【００９３】
＜磁化率画像算出処理＞
次に、本実施形態の磁化率画像算出部５４０による磁化率画像算出処を説明する。ここでは、図１０に示す、磁化率画像算出処理の処理フローに従って説明する。
【００９４】
まず、磁化率画像算出部５４０は、算出した位相画像と算出する磁化率画像候補との間の差を示す誤差関数を決定する（ステップＳ１５０１）。そして、誤差関数を最小とする磁化率画像候補を決定し（ステップＳ１５０２）、決定した磁化率画像候補を磁化率画像とする（ステップＳ１５０３）。
【００９５】
誤差関数の決定には、式（１）で表される位相分布φと磁化率分布χとの関係を用いる。本実施形態では、式（３）に示す誤差関数ｅ（χ）を用い、これを最小化することにより磁化率画像候補を決定する。式（３）における重み画像Ｗには、ステップＳ１２０３で算出した重み画像を用いる。
【００９６】
なお誤差関数は、式（３）の形に限らない。例えば、式（３）に、Ｌ１ノルムやＬ２ノルムとよばれる正則化項、より一般的なＬｐノルム（ｐ＞０）とよばれる正則化項などを加えるなど、様々な公知の関数形を用いることができる。
【００９７】
誤差関数ｅ（χ）に基づいて算出される誤差は、例えば、共役勾配法を用いた繰り返し演算によって最小化する。なお、誤差関数を最小化する方法には、最急降下法などの様々な公知の方法があり、他の方法を用いてもよい。
【００９８】
また、位相画像と重み画像とから磁化率画像を算出する手法には、様々な公知の方法がある。本実施形態では、それらの方法を用いることもできる。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態のＭＲＩ装置１０１は、高周波磁場パルスの照射に応じて被検体から発生する核磁気共鳴信号を複素信号として計測する計測部３００と、前記複素信号から各画素の値が複素数である複素画像を再構成する画像再構成部４００と、前記複素画像を磁化率画像に変換する画像変換部５００と、前記生成した画像を表示装置に表示する表示処理部６００と、を有し、前記画像変換部５００は、前記複素画像から位相画像を生成する位相画像生成部５１０と、前記位相画像から重み画像を算出する重み画像算出部５３０と、前記位相画像と前記重み画像とから前記磁化率画像を算出する磁化率画像算出部５４０と、を備える。
【０１００】
このように、本実施形態では、位相画像から磁化率画像を推定する際、用いる誤差関数に付与する重み画像を、位相画像から得る。位相画像は、絶対値画像に比べ、組織のＴ１値やＴ２値などの位相ばらつき以外の要因による画素値の変化が少ない。従って、この位相画像は、より高い精度で位相ばらつきを反映していると言える。本実施形態では、このような位相画像を用いて重みを算出するため、位相ばらつきを精度よく反映した重み画像を得ることができる。そして、この重み画像を用いて磁化率画像を算出するため、磁化率画像の推定精度が向上し、アーチファクトも低減される。
【０１０１】
例えば、神経変性疾患の一つであるアルツハイマー病の患者では、病状の進行に応じて、被殻とよばれる組織など脳内の複数の組織の鉄沈着量が増加し、その結果磁化率が増加することが知られている。本実施形態によれば、高い精度でこれらの組織の磁化率を測定することができる。従って、アルツハイマー病の病状の進行度に関する客観的な情報を得られることが期待される。
【０１０２】
＜従来手法との比較結果＞
図１１（ａ）〜図１１（ｆ）に、磁化率変化が大きいためにＳＮが低下している領域における、絶対値画像９１１、位相画像９２１、従来の重み画像９１２、その重み画像９１２から算出される磁化率画像９１３、本実施形態で算出される重み画像９２２、および、磁化率画像９２３の概略図を示す。矢印９００は、静磁場方向である。矢印９００は、静磁場方向である。
【０１０３】
従来の重み画像９１２は、絶対値画像９１１の画素値に比例して重みが算出される。これらの図に示されるように、位相がばらついている領域９２４は、静磁場の影響によって絶対値画像９１１の画素値が低下している領域９１４より大きい。そのため、絶対値画像９１１から算出される重み画像９１２においては、絶対値画像９１１の画素値が低下している領域９１５のみ重みが小さい。
【０１０４】
これに対し、本実施形態から算出される重み画像９２２においては、位相画像９２１において位相ばらつきが大きい領域９２４に対応する全ての領域の重みが小さくなる。また、重みを算出する際の計算領域の大きさに応じて、重みの小さい領域９２５は、位相ばらつきが大きい領域９２４よりも広がる。これらの結果、本実施形態で算出される磁化率画像９２３において、絶対値画像９１１に基づく重み画像９１２を用いて算出される磁化率画像９１３に比べ、筋状のアーチファクト９１６が低減される。
【０１０５】
図１２（ａ）〜図１２（ｄ）に、ヒト頭部画像において、磁化率変化が大きいためにＳＮが低下している領域における、絶対値画像９３１、位相画像９４１、本実施形態で算出される重み画像９４２、および、磁化率画像９４３を示す。
【０１０６】
これらの図に示されるように、位相がばらついている領域９４４は、静磁場の影響によって絶対値画像９３１の画素値が低下している領域９３４より大きい。本実施形態から算出される重み画像９４２においては、位相ばらつきが大きい領域９４４の全ての領域の重みが小さくなる。また、重みを算出する際の計算領域の大きさに応じて、重みの小さい領域９４５は、位相ばらつきが大きい領域９４４よりも広がる。これらの結果、本実施形態で算出される重み画像９４２を用いることにより、筋状のアーチファクトが発生することなく磁化率画像９４３を算出できる。
【０１０７】
＜変形例＞
なお、本実施形態では水平磁場ＭＲＩ装置１０１を例にあげて説明したが、垂直磁場ＭＲＩ装置１００やその他の装置を用いた場合であっても、同様の処理が適用でき、同様の効果が得られる。また、撮像断面も、横断面、冠状断面、矢状断面、オブリーク断面など任意の撮像断面で同様の処理が適用でき、同様の効果が得られる。
【０１０８】
また、固定された静磁場方向に対して撮像部位（例えば、頭部）の角度を様々に変えて複数回の計測を行い、得られた複数の複素画像から一つの磁化率画像を算出してもよい。固定された静磁場方向に対して撮像部位（例えば、頭部）の角度を様々に変えることは、撮像組織（例えば、脳組織）の磁化率分布に対して印加する静磁場の方向を様々に変えることに等しい。従って、この計測により、異なる方向の静磁場が印加された時の複数の位相画像を得ることができる。
【０１０９】
これらの複数の位相画像から磁化率画像を算出することにより、一つの位相画像から算出するよりも解の精度を高めることができる。
【０１１０】
また、複素画像から絶対値画像と位相画像に変換せず、複素画像から直接に磁化率画像算出処理を行ってもよい。
【０１１１】
また、磁化率画像に画像処理を行い、磁化率画像と異なるコントラストの画像を作成し、表示装置２１０に表示させてもよい。例えば、磁化率画像から組織間の磁化率差を強調した強調マスクを作成し、それを絶対値画像にかけ合わせた磁化率差強調画像を表示してもよい。
【０１１２】
磁化率差強調画像は、磁化率差を強調する処理によって組織の磁化率の情報は失われるが、磁化率の高い組織とそれ以外の組織とのコントラストが増加する。そのため、磁化率の高い組織が明瞭に描出される。
【０１１３】
なお、本実施形態で算出した重み画像は、位相画像処理の中の、大域的な位相変化除去に用いてもよい。大域的位相変化除去の一つの方法では、位相画像を低次多項式でフィッティングすることにより大域的な位相変化を抽出し、それを元画像から減算する。ここで、フィッティングする際の誤差関数に本実施形態で算出した重み画像を用いることにより、位相ばらつきの小さい領域の寄与を大きくしたフィッティングを行うことができる。
【０１１４】
また、本実施形態で算出した位相ばらつき画像は、位相画像処理の中の、ノイズマスクの算出に用いてもよい。予め定めた閾値を用い、位相ばらつき画像における当該閾値より小さい値を持つ領域の画素値を０、それ以外の領域の画素値を１とすることにより、位相ばらつきを小さい領域を抽出したノイズマスクを算出することができる。
【０１１５】
また、本実施形態で算出した位相ばらつき画像は、位相画像処理の中の、位相折返し除去処理に用いてもよい。位相折返し除去処理の一つの方法では、領域拡大法を用いて、−πからπの範囲に折り返されている位相値を補正する。領域拡大法では、ある領域で位相値の補正を失敗した場合に、その失敗が周囲の領域に拡大してしまうという欠点がある。また、位相ばらつきが大きい領域では、位相ばらつきが小さい領域に比べ、位相値の補正を失敗する可能性が高い。そこで、本実施形態で算出した位相ばらつき画像の画素値が小さい領域から領域を拡大することにより、処理を失敗する可能性が低い領域から位相の補正を行うことができる。
【０１１６】
また、上記各実施形態では、画像再構成部、画像変換部、表示処理部の各部の機能を、ＭＲＩ装置１０１が備える計算機２０９内で実現する場合を例にあげて説明したが、これに限られない。これらの各部の少なくとも１つは、例えば、ＭＲＩ装置１０１の計算機２０９とデータの送受信が可能なＭＲＩ装置１０１とは独立した情報処理装置（画像処理装置）上に構築されていてもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１００：垂直磁場ＭＲＩ装置、１０１：水平磁場ＭＲＩ装置、１０２：ＭＲＩ装置、２０１：マグネット、２０２：傾斜磁場コイル、２０３：被検体、２０４：シーケンサ、２０５：傾斜磁場電源、２０６：高周波磁場発生器、２０７：プローブ、２０８：受信器、２０９：計算機、２１０：表示装置、２１１：記憶装置、３００：計測部、４００：画像再構成部、５００：画像変換部、５１０：位相画像生成部、５２０：位相画像処理部、５３０：重み画像算出部、５３１：位相成分複素画像算出部、５３２：領域設定部、５３３：位相ばらつき画像算出部、５３４：重み画像変換部、５４０：磁化率画像算出部、６００：表示処理部、７００：ＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ  ＧｒＥシーケンス、７０１：スライス傾斜磁場パルス、７０２：ＲＦパルス、７０３：スライスエンコード傾斜磁場パルス、７０４：位相エンコード傾斜磁場パルス、７０５：リードアウト傾斜磁場パルス、７０６：リードアウト傾斜磁場パルス、７０７：エコー、７０８：スライスエンコード傾斜磁場パルス、７０９：位相エンコード傾斜磁場パルス、８０１：位相画像、８０２：計算領域、８０３：該当画素ｊ、９００：静磁場方向、９１１：絶対値画像、９１２：重み画像、９１３：磁化率画像、９１４：画素値低下領域、９１５：重みが小さい領域、９１６：アーチファクト、９２１：位相画像、９２２：重み画像、９２３：磁化率画像、９２４：位相がばらついている領域、９２５：重みが小さい領域、９３１：絶対値画像、９３４：画素値低下領域、９４１：位相画像、９４２：重み画像、９４３：磁化率画像、９４４：位相がばらついている領域、９４５：重みが小さい領域
【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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