(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動前後における被検体の体幹部の撮像対象部位の磁気共鳴画像を処理するための画像処理プログラムを有する画像処理装置であって、
前記画像処理プログラムが、所定の利得で複数のＴＥ値（エコー時間）にて被検体の体幹部の運動前の機能的画像を取得するステップと、
前記運動前の機能的画像から運動前のＴ２（横緩和時間）値画像を生成するステップと、
前記運動前のＴ２値画像から撮像対象領域以外の背景領域のノイズを除去するステップと、
前記所定の利得で複数のＴＥ値にて被検体の体幹部の運動後の機能的画像を取得するステップと、
前記運動後の機能的画像から運動後のＴ２値画像を生成するステップと、
前記運動後のＴ２値画像から前記背景領域のノイズを除去するステップと、
前記ノイズを除去した運動後のＴ２値画像の各ピクセルのピクセル値と前記ノイズを除去した運動前のＴ２値画像の各ピクセルのピクセル値との差分である差分画像を生成するステップと、
前記差分画像に対して所定の閾値を用いて閾値処理を行うステップと、
前記閾値処理した差分画像をカラー画像に変換するステップと、
被検体の体幹部の運動後の解剖学的画像を取得するステップと、
前記運動後の解剖学的画像と前記カラー画像に変換した差分画像とを重ね合わせるステップと、を前記画像処理装置に実行させるとともに、
前記運動前のＴ２値画像を生成するステップ、及び前記運動後のＴ２値画像を生成するステップが、それぞれ、
前記複数のＴＥ値にて取得した機能的画像の各ピクセルのピクセル値からＭＲ信号（磁気共鳴信号）を抽出するステップと、
前記抽出したＭＲ信号から回帰分析にて各ピクセルのＴ２値を算出するステップと、
前記ＭＲ信号を抽出した画像の各ピクセルにＴ２値を当てはめるステップと、を具えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記運動前のＴ２値画像から前記背景領域のノイズを除去するステップ、及び前記運動後のＴ２値画像から前記背景領域のノイズを除去するステップが、それぞれ、
前記機能的画像の前記背景領域中の特定の領域のピクセル値を求めるステップと、
前記特定の領域のピクセル値を用いて、前記機能的画像の前記撮像対象領域と前記背景領域とを分離するステップと、
前記Ｔ２値画像の前記背景領域に対応する各ピクセルの位置情報と前記機能的画像の前記背景領域の各ピクセルの位置情報とを照らし合わせ、前記Ｔ２値画像の前記背景領域に対応する各ピクセルのピクセル値をゼロとするステップと、
を具え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】
前記差分画像に対して閾値処理を行うステップが、所定の閾値よりも大きいＴ２値を除去する閾値処理から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
運動前後における被検体の体幹部の撮像対象部位の磁気共鳴画像を処理するための画像処理プログラムであって、
所定の利得で、複数のＴＥ値（エコー時間）にて被検体の体幹部の運動前の機能的画像を取得するステップと、
前記運動前の機能的画像から運動前のＴ２（横緩和時間）値画像を生成するステップと、
前記運動前のＴ２値画像から撮像対象領域以外の背景領域のノイズを除去するステップと、
所定の利得で、複数のＴＥ値（エコー時間）にて被検体の体幹部の運動後の機能的画像を取得するステップと、
前記運動後の機能的画像から運動後のＴ２値画像を生成するステップと、
前記運動後のＴ２値画像から前記背景領域のノイズを除去するステップと、
前記ノイズを除去した運動後のＴ２値画像の各ピクセルのピクセル値と前記ノイズを除去した運動前のＴ２値画像の各ピクセルのピクセル値との差分である差分画像を生成するステップと、
前記差分画像に対して所定の閾値を用いて閾値処理を行うステップと、
前記閾値処理した差分画像をカラー画像に変換するステップと、
被検体の体幹部の運動後の解剖学的画像を取得するステップと、
前記運動後の解剖学的画像と前記カラー画像に変換した差分画像とを重ね合わせるステップと、をコンピュータに実行させるとともに、
前記運動前のＴ２値画像を生成するステップ、及び前記運動後のＴ２値画像を生成するステップが、それぞれ、
前記複数のＴＥ値にて取得した機能的画像の各ピクセルのピクセル値からＭＲ信号（磁気共鳴信号）を抽出するステップと、
前記抽出したＭＲ信号から回帰分析にて各ピクセルのＴ２値を算出するステップと、
前記ＭＲ信号を抽出した画像の各ピクセルにＴ２値を当てはめるステップと、を具えることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項５】
前記運動前のＴ２値画像から前記背景領域のノイズを除去するステップ、及び前記運動後のＴ２値画像から前記背景領域のノイズを除去するステップが、それぞれ、
前記機能的画像の前記背景領域中の特定の領域のピクセル値を求めるステップと、
前記特定の領域のピクセル値を用いて、前記機能的画像の前記撮像対象領域と前記背景領域とを分離するステップと、
前記Ｔ２値画像の前記背景領域に対応する各ピクセルの位置情報と前記機能的画像の前記背景領域の各ピクセルの位置情報とを照らし合わせ、前記Ｔ２値画像の前記背景領域に対応する各ピクセルのピクセル値をゼロとするステップと、
を具えることを特徴とする請求項４に記載の画像処理プログラム。
【請求項６】
前記差分画像に対して閾値処理を行うステップが、所定の閾値よりも大きいＴ２値を除去する閾値処理から成ることを特徴とする請求項４または５に記載の画像処理プログラム。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか１項に記載の画像処理装置が組み込まれていることを特徴とする磁気共鳴装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴撮像法（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）を用いた画像を処理して体幹部の筋活動を確認・認識可能とするための画像処理装置、画像処理プログラム及び磁気共鳴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療現場におけるモニタリング装置として、磁気共鳴装置（ＭＲＩ装置）が利用される（例えば、特許文献１参照）。ＭＲＩ装置は、静磁場を形成する静磁場用磁石内部にセットされた被検体の撮像領域に傾斜磁場を形成するとともに、所定の周波数の高周波（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）パルス信号を照射することにより、被検体内の（水素原子の）原子核スピンを磁気的に共鳴させ、励起により生じた磁気共鳴（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＭＲ）信号（ＭＲ信号）を利用して被検体の磁気共鳴画像（ＭＲ画像）を再構成する装置である。ＭＲ信号の信号強度は、励起した被検体内の原子核スピンが定常状態に戻るときに放出される信号の強さを示すものである。励起状態から定常状態に戻る時間（緩和時間）は、縦緩和時間（Ｔ１値）と横緩和時間（Ｔ２値）とがあり、いずれも被検体を構成する組織によってそれぞれ異なっている。
【０００３】
近年、被検体内の骨格筋の活動様相を可視化することを目的として、ＭＲＩ装置によるＭＲ画像を活用する試みがなされており、筋機能ＭＲＩ（ｍｕｓｃｌｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＭＲＩ：ｍｆＭＲＩ）として知られている。ｍｆＭＲＩは、「運動に関与した骨格筋の横緩和時間（Ｔ２値）は上昇する」及び「骨格筋の活動様相をＭＲ画像で評価するには、骨格筋が活動し疲労した後の状態（Ｔ２値が上昇した状態）で評価する」という事実を利用している。ｍｆＭＲＩを用いることで、被検体の表面部の筋活動のみならず、従来の表面筋電図等では評価できない深部に位置する筋の活動様相まで把握することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８５７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のｍｆＭＲＩでは、Ｔ２値を算出するためにスピンエコー法（ｓｐｉｎｅｃｈｏ：ＳＥ）による複数枚のエコー画像を用いている。ＳＥ法を用いた場合、数分間の撮像時間を必要とするため、ｍｆＭＲＩの適用範囲は、被検体のうち長時間固定することができる部分、すなわち四肢に限定される。一方、撮像時間を短縮化することができるＳＥ−ＥＰＩ法（ＳＥ  ｅｃｈｏ  ｐｌａｎａｒ  ｉｍａｇｉｎｇ）は、原理上はＳＥ法に類似しておりＴ２値の算出が可能であるが、空間分解能（画像上で２点間を識別できる距離を示す値）が悪く、信号対ノイズ比（ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ：Ｓ／Ｎ比）も高くない。
【０００６】
一方、高速撮像法の近年の進歩により、TｒｕｅＦＩＳＰ法（ｔｒｕｅ  ｆａｓｔ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｓｔｅａｄｙ  ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）が開発されている。TｒｕｅＦＩＳＰ法は、画像コントラスト（被検体内の異なる２つの組織に対する画像上の濃淡差）が、繰り返し時間（ＴＲ）及びエコー時間（ＴＥ）に依存しないため、撮像時間の大幅な短縮が可能な撮像法である。また、TｒｕｅＦＩＳＰ法は、Ｓ／Ｎ比が高いＴ２強調画像を作成できるため、ＳＥ法やＳＥ−ＥＰＩ法によるＴ２強調画像と類似した画像コントラストを有することができる。
【０００７】
近年進歩しているこのような高速撮像法を用いれば、ｍｆＭＲＩの適用範囲を被検体の四肢に限定することなく、その体幹部を含めて全身にも適用することが可能であると思われる。このため、例えば、リハビリテーション、運動療法といった分野で、トレーニングの前後での被検体内の耐幹部の骨格筋の活動様相を可視化でき得れば、所定の骨格筋の活動を確認・認識することができ、トレーニングの効果を知ることが可能である。
【０００８】
以上のような課題に鑑みて、本発明は、被検体の全身の骨格筋の活動様相を評価できるように磁気共鳴画像を処理するための画像処理装置、画像処理プログラム及び磁気共鳴装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明に係る画像処理装置は、運動前後における被検体の体幹部の撮像対象部位の磁気共鳴画像を処理するための画像処理プログラムを有する画像処理装置であって、画像処理プログラムが、被検体の体幹部の運動前の機能的画像を取得するステップと、運動前の機能的画像から運動前のＴ２（横緩和時間）値画像を生成するステップと、運動前のＴ２値画像から撮像対象領域以外の背景領域のノイズを除去するステップと、被検体の体幹部の運動後の機能的画像を取得するステップと、運動後の機能的画像から運動後のＴ２値画像を生成するステップと、運動後のＴ２値画像から背景領域のノイズを除去するステップと、ノイズを除去した運動後のＴ２値画像の各ピクセルのピクセル値とノイズを除去した運動前のＴ２値画像の各ピクセルのピクセル値との差分である差分画像を生成するステップと、差分画像に対して所定の閾値を用いて閾値処理を行うステップと、閾値処理した差分画像をカラー画像に変換するステップと、被検体の体幹部の運動後の解剖学的画像を取得するステップと、運動後の解剖学的画像とカラー画像に変換した差分画像とを重ね合わせるステップとを画像処理装置に実行させる。
【００１０】
ここで、「機能的画像」は、骨格筋、骨、臓器がどの位置にあるかを確認・認識するための画像を表し、一方、「解剖学的画像」は、運動前後で骨格筋、臓器の水分含有量の変化の様子を確認・認識するための画像を表す。
【００１１】
また、上記構成の画像処理装置において、運動前のＴ２値画像を生成するステップ、及び運動後のＴ２値画像を生成するステップが、それぞれ、機能的画像の各ピクセルのピクセル値からＭＲ信号（磁気共鳴信号）を抽出するステップと、抽出したＭＲ信号から各ピクセルのＴ２値を算出するステップと、ＭＲ信号を抽出した画像の各ピクセルにＴ２値を当てはめるステップとを具えるのが好ましい。
【００１２】
さらに、上記構成の画像処理装置において、運動前のＴ２値画像から背景領域のノイズを除去するステップ、及び運動後のＴ２値画像から背景領域のノイズを除去するステップが、それぞれ、機能的画像の背景領域中の特定の領域のピクセル値を求めるステップと、ＭＲ信号の分布を用いて、特定の領域のピクセル値を用いて、機能的画像の撮像対象領域と背景領域とを分離するステップと、Ｔ２値画像の背景領域に対応する各ピクセルの位置情報と機能的画像の背景領域の各ピクセルの位置情報とを照らし合わせ、Ｔ２値画像の背景領域に対応する各ピクセルのピクセル値をゼロとするステップとを具えるのが好ましい。
【００１３】
また、上記構成の画像処理装置において、差分画像に対して閾値処理を行うステップが、所定の閾値よりも大きいＴ２値を除去する閾値処理から成るのが好ましい。
【００１４】
一方、前記課題を解決するために本発明に係る画像処理プログラムは、運動前後における被検体の体幹部の撮像対象部位の磁気共鳴画像を処理するための画像処理プログラムであって、被検体の体幹部の運動前の機能的画像を取得するステップと、運動前の機能的画像から運動前のＴ２（横緩和時間）値画像を生成するステップと、運動前のＴ２値画像から撮像対象領域以外の背景領域のノイズを除去するステップと、被検体の体幹部の運動後の機能的画像を取得するステップと、運動後の機能的画像から運動後のＴ２値画像を生成するステップと、運動後のＴ２値画像から背景領域のノイズを除去するステップと、ノイズを除去した運動後のＴ２値画像の各ピクセルのピクセル値とノイズを除去した運動前のＴ２値画像の各ピクセルのピクセル値との差分である差分画像を生成するステップと、差分画像に対して所定の閾値を用いて閾値処理を行うステップと、閾値処理した差分画像をカラー画像に変換するステップと、被検体の体幹部の運動後の解剖学的画像を取得するステップと、運動後の解剖学的画像とカラー画像に変換した差分画像とを重ね合わせるステップとをコンピュータに実行させる。
【００１５】
また、上記構成の画像処理プログラムにおいて、運動前のＴ２値画像を生成するステップ、及び運動後のＴ２値画像を生成するステップが、それぞれ、機能的画像の各ピクセルのピクセル値からＭＲ信号（磁気共鳴信号）を抽出するステップと、抽出したＭＲ信号から各ピクセルのＴ２値を算出するステップと、ＭＲ信号を抽出した画像の各ピクセルにＴ２値を当てはめるステップと、を具えるのが好ましい。
【００１６】
さらに、上記構成の画像処理プログラムにおいて、運動前のＴ２値画像から背景領域のノイズを除去するステップ、及び運動後のＴ２値画像から背景領域のノイズを除去するステップが、それぞれ、機能的画像の背景領域中の特定の領域のピクセル値を求めるステップと、特定の領域のピクセル値を用いて、機能的画像の撮像対象領域と背景領域とを分離するステップと、Ｔ２値画像の背景領域に対応する各ピクセルの位置情報と機能的画像の背景領域の各ピクセルの位置情報とを照らし合わせ、Ｔ２値画像の背景領域に対応する各ピクセルのピクセル値をゼロとするステップとを具えるのが好ましい。
【００１７】
また、上記構成の画像処理プログラムにおいて、差分画像に対して閾値処理を行うステップが、所定の閾値よりも大きいＴ２値を除去する閾値処理から成るのが好ましい。
【００１８】
さらに、前記課題を解決するために本発明に係る磁気共鳴装置は、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像処理装置が組み込まれているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の画像処理装置、画像処理プログラム及び磁気共鳴装置によれば、高い画像コントラストを有し、信号対ノイズ比が高く、空間分解能の良好な高速撮像法を用いて被検体の撮像対象部位の画像を取得する。このため、従来とは異なり撮像時間が短く、長時間固定することができる四肢に限定されることがなく、体幹部にも適用することができ、被検体の全身の骨格筋の活動様相を評価することができる。このような画像処理装置、画像処理プログラム及び磁気共鳴装置を用いれば、例えば、リハビリテーション、運動療法といった分野で、トレーニング（運動負荷）の前後での被検体の体幹部の骨格筋の活動様相を可視化することで、所定の骨格筋の活動を確認・認識することができ、トレーニングの効果を知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る、所定の運動（運動負荷）の前後における被検体の体幹部の撮像対象部位の磁気共鳴画像（ＭＲＩ画像）を処理するための画像処理装置、画像処理プログラム及び磁気共鳴装置の好ましい実施形態について説明する。この画像処理装置は、１．５Ｔ（テスラ）もしくは３．０Ｔの強磁場を発生させることができる電磁石を用いた磁気共鳴装置が撮像した画像信号を入力して画像処理できるよう構成されており、例えば、磁気共鳴装置に接続されたパーソナルコンピュータで構成される。なお、磁気共鳴装置の磁場強度は、必ずしも上記に限られない。また、画像処理プログラムは、例えば、画像処理装置に設置された記憶媒体に記憶されているものでもよいし、ＣＤ−ＲＯＭといった記憶媒体に記憶され画像処理装置によって起動するよう構成されたものであってもよい。さらに、画像処理装置は、磁気共鳴装置に一体に組み込まれたものであってもよい。
【００２１】
本発明は、骨格筋の運動により、ＭＲＩのパラメータである横緩和時間（Ｔ２値）が運動負荷前の骨格筋と比較して上昇するという性質を利用している。
【００２２】
本発明に係る画像処理装置による画像データの収集には、ＳＥ−ＥＰＩ（スピンエコー系エコープラナーイメージング）法、及び二次元のＴｒｕｅＦＩＳＰ（ｔｒｕｅ  ｆａｓｔ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｓｔｅａｄｙ  ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）法から成る高速撮像法を撮像シーケンスとして使用した。ＳＥ−ＥＰＩ法は、機能的情報の収集を行うためのもので、生理的情報の収集にも応用できる高速撮像法であることを特徴とする。一方、ＴｒｕｅＦＩＳＰ法は、解剖学的情報の収集を行うためのもので、空間分解能に優れた高速撮像法であることを特徴とする。ＭＲ信号（磁気共鳴信号）のＧａｉｎは、所定の運動前後を通じて一定とした。以下、「解剖学的画像」を、ＴｒｕｅＦＩＳＰ法で撮像した、骨格筋、骨、臓器がどの位置にあるかを確認・認識するための画像とし、「機能的画像」を、ＳＥ−ＥＰＩ法で撮像した、運動前後での骨格筋、臓器の水分含有量の変化の様子を確認・認識するための画像として定義して説明する。
【００２３】
各撮像法の詳細条件は、以下のようになっている。
ＳＥ−ＥＰＩ法：撮像時間８秒、ＴＲ（繰返時間）＝２０００ｍｓ、ＴＥ（エコー時間）＝３０，４５，６０，７５ｍｓ、ｍａｔｒｉｘ＝１２５×１２５、フリップ角：９０°、画像補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）あり、帯域幅（ＢＷ）＝１３９２Ｈｚ／ｐｘ．
ＴｒｕｅＦＩＳＰ法：撮像時間１２秒、ＴＲ＝４．７２ｍｓ、ＴＥ＝２．３６ｍｓ、ｍａｔｒｉｘ＝２５６×２５６、フリップ角：５０°、画像補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）なし、帯域幅（ＢＷ）＝５０１Ｈｚ／ｐｘ．
共通条件：ＦＯＶ（視野）＝４００×４００ｍｍ
【００２４】
特に、TｒｕｅＦＩＳＰ法は、画像コントラストがＴＲ及びＴＥに依存しないため、撮像時間の大幅な短縮が可能（１０数秒で撮像）である上に、Ｓ／Ｎ比が高いＴ２強調画像を作成でき、ＳＥ法やＳＥ−ＥＰＩ法によるＴ２強調画像と類似した画像コントラストを得ることができる。
【００２５】
上記のような撮像条件の下で、健常な男性を被検者として所定の運動前後での骨格筋の活動様相の評価を行った。まず、被検者の体幹部全体に覆うように磁気共鳴装置の表面コイルを装着し、磁気共鳴装置を用いて上記の撮像条件により運動負荷前の撮像を行った。そして、表面コイルを外した後、以下のような運動を行った。図１に示すように、まず、床の上に置かれた背もたれの無い椅子Ｃの上にバネを介した上下２枚の円板からなる不安定板Ｐを載置し、その上に被検者Ｓが着席する。そして、被検者Ｓが両手を椅子Ｃから離した状態で一方の足を床から離れるようにして持ち上げ、その姿勢を２０秒間保持する。このような動作を左右の足について交互に２０分間行う。運動の終了後、再び表面コイルを装着し、磁気共鳴装置を用いて上記の撮像条件により運動負荷後の撮像を行った。なお、運動負荷は、磁気共鳴装置が設置された部屋の室外で施行可能なため、運動の種類が上記のようなものに限定されない。
【００２６】
ここで、画像処理装置による画像処理について、図２から図１３までの画像並びに図１４及び図１５のフローチャートを参照して説明する。図１４および図１５に示すフローチャートは、丸囲みＡの部分同士が繋がって１つのフローチャートを構成している。図２は、磁気共鳴装置による、運動負荷前における人間の腹部の解剖学的画像を示している。一方、図３は、運動負荷前の人間の腹部の機能的画像を示している。これらの断層画像中、紙面上側は腹側で紙面下側は背側である。
【００２７】
まず、本発明に係る画像処理装置を用いて図３に示すような運動負荷前の機能的画像（ＳＥ−ＥＰＩ画像）を取得する（ステップ１０１）。次に、取得した運動負荷前の機能的画像から、運動負荷前の横緩和時間（Ｔ２値）画像を作成する（ステップ１０２〜ステップ１０４）。
【００２８】
磁気共鳴画像（ＭＲ画像）のＭＲ信号の信号強度は、定量的な意味合いを持っていない。このため、複数のＴＥ値から得られたＭＲ信号を用いて緩和過程におけるＭＲ信号の減衰式に回帰させる。回帰式の係数のひとつにＴ２値があるが、このＴ２値は組織特異度を有し定量評価が可能な値であるため、骨格筋の活動様相の評価に当たってはこの値を使用する。取得した機能的画像からＴ２値画像を作成するまでの画像処理の手順を次に示す。
【００２９】
複数のＴＥ値にて取得した機能的画像の各ピクセルのピクセル値からそれぞれＭＲ信号を抽出する（ステップ１０２）。次に、ステップ１０１で得られたＭＲ信号から回帰分析にて各ピクセルのＴ２値を算出する（ステップ１０３）。そして、算出したＴ２値を機能的画像の各ピクセルに当てはめ、運動負荷前のＴ２値画像を作成する（ステップ１０４）。図４は、このようにして作成した運動負荷前のＴ２値画像を示す。
【００３０】
ここで、ＭＲ画像の信号強度（ＭＲ信号）は、定量的な意味合いを持っておらず、機能的画像は「Ｔ２強調画像」と呼ばれる。Ｔ２強調画像のバックグランド領域は、計測対象物が存在しなくても磁気共鳴装置の熱雑音のため、ＭＲ信号の値は必ずしもゼロではない（ノイズ値）。このノイズ値はＭＲ信号の減衰とは無関係のランダムノイズであるため、ノイズ値をＭＲ信号の回帰分析に当てはめると極端に高い値となる。このため、図４に示すように、Ｔ２値画像上は斑点状の模様がノイズとして含まれる。この模様は視覚的に邪魔な存在であるため、この模様を除去する必要がある。
【００３１】
従って、機能的画像のバックグラウンドのデータを元に、上記のようにして作成した運動負荷前のＴ２値画像から閾値を用いてノイズ除去する。以下に、ノイズ除去の方法について示す。
【００３２】
まず、機能的画像中のバックグランドに位置する部分のＭＲ信号の分布を調べる（ステップ１０５）。具体的には、バックグラウンド部分に特定の関心領域を設定し、その関心領域中のピクセル値の平均値と標準偏差とを計算する。これにより、計測対象物が存在する領域（組織領域）と比較してバックグラウンド部分のピクセル値が大体１０分の１程度であることが分かる。
【００３３】
次に、ステップ１０５により得られた分布を用いて、特定の関心領域よりもピクセル値の大きい計測対象物が存在する領域（組織領域）と、特定の関心領域と同程度のピクセル値を有する計測対象物が存在しない背景領域（ノイズ領域）とを分離する（ステップ１０６）。
【００３４】
ここで、上記ステップ１０４において機能的画像の各ピクセルに算出したＴ２値を当てはめる際に、Ｔ２値画像の各ピクセルの位置情報と機能的画像の位置情報との対応がなされている。このため、Ｔ２値画像のノイズ領域に対応する各ピクセルの位置情報と、機能的画像のノイズ領域の各ピクセルの位置情報とを照らし合わせ、Ｔ２値画像中のノイズ領域に該当する領域のピクセル値をゼロとすれば、ノイズ除去することができる（ステップ１０７）。図５に、このようにして画像処理した運動負荷前のノイズ除去後のＴ２値画像を示す。
【００３５】
次に、図６に示すような運動負荷後の機能的画像を取得する（ステップ１０８）。そして、運動負荷後の機能的画像から、運動負荷後のＴ２値画像を作成する（ステップ１０９〜ステップ１１１）。具体的には、上記ステップ１０２〜ステップ１０４の手順を運動負荷後の機能的画像に適用し、運動負荷後のＴ２値画像を求める。このような画像処理により、図７に示すような運動負荷後のＴ２値画像を得る。
【００３６】
さらに、運動負荷後の機能的画像のバックグランドのデータを元に、上記のようにして作成した運動負荷後のＴ２値画像から閾値を用いてノイズ除去する（ステップ１１２〜ステップ１１４）。具体的には、上記ステップ１０５〜ステップ１０７の手順を運動負荷後のＴ２画像に適用し、運動負荷後のノイズ除去後のＴ２値画像を求める。図８に、このようにして画像処理した運動負荷後のノイズ除去後のＴ２値画像を示す。
【００３７】
ここで、運動に関与した骨格筋のＴ２値は、運動負荷前よりも運動負荷後の方が上昇するが、それ以外の部分については、原則的に同値である。このため、ノイズ除去後のＴ２値画像を差分する画像処理を行って、差分画像を生成する（ステップ１１５）。具体的には、運動に関与した骨格筋の領域のみを抽出するため、運動負荷後のノイズ除去後のＴ２値画像の信号値から、運動負荷前のノイズ除去後のＴ２値画像の信号値を減算する処理を、それぞれの画像のピクセルの信号値に対して行い、減算値を差分画像として表示する。図９に、このようにして画像処理を行うことによって生成した差分画像を示す。
【００３８】
ここで、運動に関与した骨格筋のＴ２値上昇は、従来の研究により、Ｔ２値にして約２０ｍｓ程度の範囲内であることが分かっている。体幹部の腹腔内の組織は呼吸停止下でも腸の蠕動運動により動くため、骨格筋の運動によらずにＴ２値が上昇することが考えられる。また、Ｔ２値は水分含有量に比例して値が大きくなるという性質を有しており、胃腸内には胃液等の液体が存在し、水分含有量が高いため、Ｔ２値は骨格筋の運動によるものよりも高い値となる。このため、上記差分画像に対して２０ｍｓを閾値として設定し、この閾値よりも大きいＴ２値を除去する閾値処理を行うことで（ステップ１１６）、腹腔内部分の骨格筋の運動によらないＴ２値を除去する。図１０に、このようにして画像処理を行うことによって生成した閾値処理後の差分画像を示す。
【００３９】
ここで、医用画像（機能的画像、解剖学的画像、Ｔ２値画像）は、一般的にはグレイスケールで表すが、図１０に示す差分画像を同様のグレイスケールで表すと次の手順で画像を重ね合わせた際、視覚的に分離することができない。このため、上記閾値処理後の差分画像の階調曲線をグレイスケールから別のカラースケールに変更する（ステップ１１７）。図１１に、このようにして画像処理を行うことによって生成したカラー画像に変換した後の差分画像を示す。図１１に示す画像は、実際は赤いカラー画像となっているが、赤以外の緑、青等、運動に関与した骨格筋を視覚的に分離できればどのような色であってもよい。
【００４０】
次に、図１２に示すような運動負荷後の解剖学的画像を取得する（ステップ１１８）。最後に、取得した解剖学的画像に、上記ステップ１１７でカラー画像に変換した差分画像を重ね合わせ処理することで、融像（ｆｕｓｉｏｎ画像）として表示し、情報化する（ステップ１１９）。図１３に、このような画像処理により生成した筋機能画像を示す。上記のように、図１１に示す画像は、実際はカラー画像となっているため、図１３に示す重ね合わせ処理した画像は、Ｔ２値が上昇した部分が視覚的に識別できるようになっている。
【００４１】
以上説明したように、本発明に係る画像処理装置及び画像処理プログラムによれば、運動負荷前後の機能的画像及び運動負荷後の解剖学的画像を使用した一連の画像処理により、図１３に示すような筋機能画像を得ることができ、所定の運動前後での骨格筋の活動を視覚的に確認・認識することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る画像処理装置、画像処理プログラム及び磁気共鳴装置は、リハビリテーション医学、スポーツ医学等において、トレーニングの効果を視覚的に確認するのに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】被検体に行われる運動負荷の様子を示す図である。
【図２】図２は、本発明に係る画像処理装置が取得した運動負荷前の解剖学的画像である。
【図３】図３は、上記画像処理装置が取得した運動負荷前の機能的画像である。
【図４】図４は、上記画像処理装置を用いて画像処理した運動負荷前のＴ２値画像である。
【図５】図５は、上記画像処理装置を用いて画像処理した運動負荷前のノイズ除去後のＴ２値画像である。
【図６】図６は、上記画像処理装置を用いて画像処理した運動負荷後の機能的画像である。
【図７】図７は、上記画像処理装置を用いて画像処理した運動負荷後のＴ２値画像である。
【図８】図８は、上記画像処理装置を用いて画像処理した運動負荷後のノイズ除去後のＴ２値画像である。
【図９】図９は、上記画像処理装置を用いて画像処理した図８に示す画像と図５に示す画像との差分画像である。
【図１０】図１０は、上記画像処理装置を用いて図９に示す画像に閾値処理を施す画像処理をした画像である。
【図１１】図１１は、上記画像処理装置を用いて図１０に示す画像をカラーテーブル変換処理を施す画像処理をした画像である。
【図１２】図１２は、本発明に係る画像処理装置が取得した運動負荷後の解剖学的画像である。
【図１３】図１３は、上記画像処理装置を用いて図１１に示す画像と図１２に示す画像とを融合する画像処理をした画像である。
【図１４】図１４は、本発明に係る画像処理プログラムを表すフローチャートである。
【図１５】図１５は、本発明に係る画像処理プログラムを表すフローチャートである。
【図１】
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【図１４】
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【図１５】
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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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