(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体からスピン励起に伴って収集されたデータを画像に再構成する再構成手段と、この再構成された画像データを所定の後処理に付す後処理手段とを有する第１の装置と、
この再構成された画像データを表示前処理に付す表示前処理手段と、この表示前処理された画像データを表示する表示手段とを有する第２の装置と、
前記第１及び第２の装置の間でデータ転送を担う転送手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記第１の装置は、前記後処理手段により後処理された画像データを圧縮して前記転送手段に渡す圧縮手段を備えるとともに、前記後処理手段は、前記転送手段を介して送られてきた画素値の窓幅と窓レベルの情報に応じて輝度調整を行う手段であり、
前記第２の装置は、前記画素値の窓幅と窓レベルの情報を発生させるとともに当該情報を前記転送手段を介して前記第１の装置に転送させる手段と、前記転送手段を介して転送されてきた圧縮画像データを解凍して前記表示前処理手段に渡す解凍手段とを備えた、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記後処理手段は、前記再構成された画像データに対して所定のフィルタリング及び輝度調整を行う手段である磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項１叉は２記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記収集データは、フルオロスコピー（連続撮影）を行って収集した生データである磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記圧縮手段は、前記データのフレーム時間軸方向の相関に基く画像圧縮を行う手段である磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記再構成手段、前記後処理手段、前記圧縮手段、前記転送手段、前記解凍手段、及び前記表示前処理手段のそれぞれはパイプライン処理で駆動する手段である磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体内部を撮像する磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置に係り、とくに、スキャンにより発生するデータ（生データ）を収集し再構成するデータ収集再構成装置と画像を表示するホストコンピュータとが別コンポーネントとして互いに分離され、両者がデータバスを介して接続されている方式の磁気共鳴イメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴イメージングは、均一な静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをそのラーモア周波数の高周波信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生するＭＲ信号（いわゆる生データ）から画像を得るイメージング法である。
【０００３】
このイメージング法においては、従来、スキャンによるデータ収集を行った後、収集した生データを何ら手を加えずに、ホストコンピュータに転送する方式が一般に採用されていた。この場合、ホストコンピュータにおいて、転送されてきた生データを再構成、フィルタリング、輝度調整、及び画像表示まで全ての必要な処理を行っていた。このため、高速処理に対応できない場合も多く見受けられた。
【０００４】
その１つとして、複数の受信コイルを用いたデータ収集によるデータ量の増大がある。しかも、デジタル処理技術が急速に進歩して高速なデジタル処理が可能であるので、再構成手段をデータ収集系に搭載し、データ収集系にて生データを収集しながら再構成処理を行うシステムができている。これにより、生データ収集後に直ぐに再構成も終えることができるので、再構成の処理時間が大幅に短縮される。この再構成された画像データには未だ輝度調整が施されていないので、データ収集系の装置からホストコンピュータに転送される。ホストコンピュータでは、転送されてきた画像データに対して輝度調整やサイズ変換が行われた後、表示に付される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような、収集生データをデータ収集系装置において再構成してしまう方式の磁気共鳴イメージングの場合、複数の受信コイルを用いることによるデータ処理量の増大には対処可能であるものの、その一方で、再構成された画像データをホストコンピュータに転送するデータ転送がシステム全体に対する律速段階となり、単位時間当たりの画像表示枚数を増加させることができないという新たな問題が生じている。
【０００６】
本発明は、このような従来技術が直面する現状を打破するためになされたもので、データ処理量が増え、データ収集系装置で生データを再構成することにより、データ転送が表示フレームレートを律速する場合であっても、画像データをデータ収集系装置からホストコンピュータに高速に転送でき、単位時間当たりの画像表示枚数を向上可能にすることを、その目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置によれば、被検体からスピン励起に伴って収集されたデータを画像に再構成する再構成手段と、この再構成された画像データを所定の後処理に付す後処理手段とを有する第１の装置と、この再構成された画像データを表示前処理に付す表示前処理手段と、この表示前処理された画像データを表示する表示手段とを有する第２の装置と、前記第１及び第２の装置の間でデータ転送を担う転送手段とを備える。さらに、前記第１の装置は、前記後処理手段により後処理された画像データを圧縮して前記転送手段に渡す圧縮手段を備えるとともに、前記後処理手段は、前記転送手段を介して送られてきた画素値の窓幅と窓レベルの情報に応じて輝度調整を行う手段であり、前記第２の装置は、前記画素値の窓幅と窓レベルの情報を発生させるとともに当該情報を前記転送手段を介して前記第１の装置に転送させる手段と、前記転送手段を介して転送されてきた圧縮画像データを解凍して前記表示前処理手段に渡す解凍手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
これにより、第１の装置で再構成された画像データは必要な処理を受けた後、圧縮されてから、第２の装置に転送される。これに応じて、第２の装置では、転送されてきた画像データが解凍され、この後、表示処理に付される。このため、連続撮影する場合であって、画像データ処理量が増えた場合でも、システム全体がデータ転送により律速されるという状態を確実に回避でき、単位時間当たりに処理して表示できる画像枚数、即ちフレームレートを向上させることが可能になる。
【０００９】
好適には、前記後処理手段は、前記再構成された画像データに対して所定のフィルタリング及び輝度調整を行う手段である。また、前記収集データは、例えば、フルオロスコピー（連続撮影）を行って収集した生データである。
【００１１】
さらに、上述した各構成において、前記圧縮手段は、前記データのフレーム時間軸方向の相関に基く画像圧縮を行う手段であってもよい。
【００１２】
さらに、一例として、前記再構成手段、前記後処理手段、前記圧縮手段、前記転送手段、前記解凍手段、及び前記表示前処理手段のそれぞれはパイプライン処理で駆動する手段として構成してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１を参照して第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置を説明する。
【００１６】
この磁気共鳴イメージング装置は、スキャンに伴って発生するＭＲデータ（生データ）を収集し再構成する、いわゆるデータ収集系の装置（データ収集装置、データ収集再構成装置、或はデータ処理装置などと呼ばれることが多い）と、ユーザとの対話に伴うインターフェース機能及び画像表示機能を含む各種の機能を担うホストコンピュータとが分離しており、データ収集系の装置において収集と共に再構成した画像データをホストコンピュータに転送するように構成されている。
【００１７】
詳しくは図１に示すように、この磁気共鳴イメージング装置は、第１の装置としてのデータ収集再構成装置１１と、後述する表示器と共に第２の装置を成すホストコンピュータ１２と、このホストコンピュータ１２に接続された表示器１３と、データ収集再構成装置１１及びホストコンピュータ１２を相互に接続する、転送手段を成すデータバス１４とを備える。
【００１８】
また、この磁気共鳴イメージング装置には、図示しないが、静磁場磁石、静磁場電源、傾斜磁場コイル、傾斜磁場電源、ＲＦコイル、送信器、受信器、シーケンサなどのコンポーネントが備えられており、シーケンサからの所望のパルスシーケンス情報に基く指令によってスキャンが実施されるようになっている。このスキャンによって収集されたエコー信号はＲＦコイルで検出され、受信器に送られる。受信器において、エコー信号は前置増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅、ローパスフィルタ、及びＡ／Ｄ変換などの処理を経てエコーデータ（生データ）として、上記データ収集再構成装置１１に送られる。
【００１９】
図１に示すデータ収集再構成装置１１は、エコーデータ（生データ）及び画像データを格納する主メモリ２１を備え、この主メモリを利用して処理を行うモジュール化された、画像再構成プロセス２２、後処理＆フィルタリングプロセス２３、及びデータ圧縮プロセス２４の機能を有する。このプロセス２２〜２４はＣＰＵが所定のソフトウェアプログラムを実行することで機能的に実現されるが、個々のプロセスの機能に対応したハードウェアに拠るモジュールを装備するようにしてもよい。
【００２０】
ホストコンピュータ１２は、そのハードウェアとして、ファイルシステム３１及び複数のプロセスが利用できる共有メモリ３２を備えるとともに、ソフトウェアとしてモジュール化された、データ解凍プロセス３３、前処理プロセス３４、表示プロセス３５、ユーザの要求を受け取るプロセス３６を有している。
【００２１】
前処理プロセス３４は、共有メモリ３１に置かれた画像データを簡単な表示のための前処理（表示形式など）である。上記プロセス３３〜３６はＣＰＵが所定のソフトウェアプログラムを実行することで機能的に実現されるが、個々のプロセスの機能に対応したハードウェアに拠るモジュールを装備するようにしてもよい。
【００２２】
なお、ホストコンピュータ１２には、スキャンを実施するためのハードウェアが備えられるともに、そのための各種の制御プログラムがインストールされているが、ここでは、それらの記載を割愛している。
【００２３】
データ収集再構成装置１１及びホストコンピュータ１２は相互に、例えばイーサーネット（富士ゼロックス（株）の商標）などのデータバスを介して双方向のデータ転送が可能になっている。このデータ転送速度自体は十分高速の値に設定されている。
【００２４】
しかし、以下の理由に因って、十分高速である筈のデータ転送時間が再構成時間を上回ってしまうという律速段階に至ることがある。
【００２５】
磁気共鳴イメージングの１つの撮影法として、撮影条件を変化させながら連続的に撮影する連続撮影（フルオロスコピー）が在る。この連続撮影法を実施するには、毎秒十数枚のフレームレートが必要である。このため、収集した生データから画像を得るには高速フーリエ変換（ＦＦＴ）に拠る再構成を行わなければならないので、データ収集再構成装置１１内に生データを再構成する再構成プロセス２２（叉は再構成ユニット）を介在させ、データ収集を行いながら再構成可能にしている。再構成における読取り方向はデータ収集と同じであり、再構成時にはデータ収集と同時にデータを読み取ることができるので、２次元画像の最終読取りラインが収集された後の処理時間は、実際には、位相エンコード方向の１次元ＦＦＴに要する時間と同等の短時間で済む。つまり、データ収集後、かかる１次元ＦＦＴに要する時間が経過すると、２次元画像の再構成も済んでしまうのである。
【００２６】
このように、とくに連続撮影を行う場合、再構成時間の見掛け上の短縮によって、十分高速である筈のデータ転送時間が再構成時間よりも長いという事態に陥り、律速段階に至ることがある。
【００２７】
そこで、かかる律速段階に至る状況を回避すべく、データ収集再構成装置１１には、画像データを圧縮してデータ量を低減するデータ圧縮プロセス２４を介在させ、このプロセス２４に拠る圧縮画像データをデータバス１４を介して転送可能になっている。前述したように、データ圧縮プロセス２４はハードウェア要素によって構成してもよい。
【００２８】
これに対応して、ホストコンピュータ１２には、データ解凍プロセス３３が置かれている。このプロセス３３により、データバス１４を介して転送されてきた、圧縮された画像データが解凍され、この画像データが共有メモリ３２に置かれる。前述したように、データ解凍プロセス３３はハードウェア要素によって構成してもよい。
【００２９】
一方、ホストコンピュータ１２のユーザインターフェース３６にはユーザから所望の画素値の窓幅と窓レベルが入力される。この窓幅及び窓レベルの情報はユーザインターフェース３６から、データバス１４による転送手段を介して、データ収集再構成装置１１の後処理＆フィルタリングプロセス２３に渡される。後処理＆フィルタリングプロセス２３は、この情報で指定された窓幅と窓レベルの画素値の輝度調整を行うようになっている。
【００３０】
なお、データ収集再構成装置１１及びホストコンピュータ１２の主メモリ２１及び共有メモリ３２には、セマフォなどのアクセスチェック機能を持たせている。これにより、同一メモリ上に置かれた画像データが多プロセスで使用される場合であっても、データの競合が防止され、高速性が確保されている。
【００３１】
次いで、本実施形態の全体的な作用効果を説明する。いま、この磁気共鳴イメージング装置は、多重受信コイルを用いた連続撮影（フロオロスコピー）を行うものとする。
【００３２】
データ収集再構成装置１１において、その主メモリ２１に置かれた収集データ（生データ）は、再構成プロセス２２を介して上述の如く、収集と殆ど並行して再構成される。この再構成された画像データは後処理＆フィルタリングプロセス２３により、多重受信コイルであることに対する加算処理が行われ、画素値の窓幅及び窓レベルが指定されて２５６階調の画像データに生成される。
【００３３】
この画像データは更にデータ圧縮プロセス２４により、ＪＰＥＧ法などの画像圧縮法に基いて、必要最小限のサイズの画像データに圧縮される。この圧縮された画像データはデータバス１４を介してホストコンピュータ１２に転送される。
【００３４】
ホストコンピュータ１２では、データバス１４を介して転送されてきた圧縮画像データが解凍されて元のサイズの画像データに復元される。この画像データは共有メモリ３２に一時保管される。この保管データはその後、前処理プロセス３４により表示形式が整えられ、表示プロセス３５により表示器１３に表示される。
【００３５】
また、画像データを低速のファイルシステムに保存することもできる。この場合、解凍前の画像データをデータ解凍プロセス３３から、解凍処理を行わずに保存させる。従って、画像サイズが小さいため、全体の転送性能を低下させることもない。
【００３６】
このように本実施形態によれば、データ収集と殆んど並行して再構成が行われ、この再構成後に輝度調整などの必要な処理が施され、この後、この画像データは圧縮されてから、ホストコンピュータに転送される。これに応じて、ホストコンピュータでは、転送されてきた画像データを解凍してから表示処理に付す。このため、連続撮影する場合であって、画像データ処理量が増えた場合でも、システム全体がデータ転送により律速されるという状態を確実に回避できる。従って、データ収集再構成装置からホストコンピュータに画像データを、より高速に渡すことができる。このため、圧縮・解凍に要する時間を転送の短縮時間分よりも短かくなるようにして、単位時間当たりに処理して表示できる画像枚数、即ちフレームレートを向上させることができる。これにより、連続撮影の高速撮影性を低下させることが無い。
【００３７】
（第２の実施形態）
図２を参照して、第２の実施形態を説明する。この実施形態は画像圧縮法の別の例に関する。なお、この実施形態及び後述する第３の実施形態において、上述の第１の実施形態と同一叉は同等の構成要素には同一符号を付してその説明を省略叉は簡略化する。
【００３８】
図２に示す如く、第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置のデータ収集再構成装置１１では、画像データの各フレームに対して、その時間方向のフレーム相関を用いた圧縮を行うようになっている。これにより、画像圧縮の効率が良くなる。
【００３９】
現在の画像をｎとし、これより過去に１，２，３時相だけ遡った画像ｎ−１，ｎ−２，ｎ−３とすれば、それらの画像データのフレーム間相関を画素毎に演算すればよく、この相関画像に基く圧縮画像データがデータバス１４を介してホストコンピュータ１２に転送される。
【００４０】
ホストコンピュータ１２でも同様に、解凍された過去の画像を保存しながら、データバス１４を介して新しく転送されてきた圧縮画像データとその過去画像とから現在の時相の画像を構成する。
【００４１】
一般に、連続撮影（フルオロスコピー）の場合、撮影スライスを一度指定してしまうと、その後から得られる画像の画素値がフレーム毎に変化する部分は画像全体の中で僅かな領域に留まる。このため、現在時相の画像と過去時相の画像との間のフレーム間差分を演算してできる差分画像のデータ量は通常、僅かな値である。つまり、圧縮対象となるデータ量が少なくなるので、データ圧縮の効率も良くなり、転送も高速に行える。この圧縮法には、汎用されているＭＰＥＧを初めとして各種の手法を用いることができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
図３を参照して、第３の実施形態を説明する。この実施形態はパイプライン処理の適用に関する。
【００４３】
この実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、図３に示す如く、そのデータ収集再構成装置１１における画像再構成プロセス２２、後処理＆フィルタリングプロセス２３、及びデータ圧縮プロセス２４、データバス１４、並びに、ホストコンピュータ１２におけるデータ解凍プロセス３３及び前処理プロセス３４において、パイプライン処理が実行されるようになっている。これにより、画像再構成から表示前処理までの一連の処理が並列化され、処理速度が高速化される。このように高速処理された画像は、表示プロセス３５により表示器１３に順次表示される。
【００４４】
従って、第１の実施形態と同様に単位時間当たりの表示画像枚数を多くできるとともに、リソースを有効に活用できる。
【００４５】
なお、本発明は上述した各実施形態に記載の構成に限定されるものでは無く、当業者であれば、本発明を、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内で適宜に変更或は変形して実施でき、それらの変更叉は変形に係る構成も本発明に含まれる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置によれば、生データの収集再構成の装置とユーザインターフェース及び表示を担うコンピュータ装置とを分離した構成において、ハードウェア叉はソフトウェアに拠る画像データの圧縮及び解凍を、画像データの転送の前後にてそれぞれ実行することで、律速段階となる画像データ転送の性能を向上させることができ、従って、フルオロスコピー等の高速撮影時の単位時間当たりの表示フレームレートを大幅に向上させることができ、高速撮影の高速性を損なうといった事態を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の概略構成を示す部分ブロック図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の概略構成を示す部分ブロック図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の概略構成を示す部分ブロック図。
【符号の説明】
１１  データ収集再構成装置（第１の装置）
１２  ホストコンピュータ（第２の装置）
１３  表示器（第２の装置）
１４  データバス（転送手段）
２１  主メモリ
２２  画像再構成プロセス
２３  後処理＆フィルタリングプロセス
２４  データ圧縮プロセス
３２  共有メモリ
３３  データ解凍プロセス
３４  前処理プロセス
３５  表示プロセス
３６  ユーザインターフェース
【図１】
0004434447.tif 000002
【図２】
0004434447.tif 000003
【図３】
0004434447.tif 000004