技術領域

本發(fā)明涉及一種對通過磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，以下稱為MRI)裝置取得的圖像進行處理的技術。尤其涉及一種彌散峰度成像技術。

背景技術：

MRI裝置是主要利用質子(proton)的核磁共振現象的醫(yī)用圖像取得裝置。MRI裝置能夠不介入地拍攝任意斷面，在取得形態(tài)信息外，還能夠取得與血流和代謝功能等生物體功能相關的信息。通過MRI拍攝的重要圖像之一為彌散加權圖像(DWI：Diffusion Weighted Image)。彌散加權圖像是對生物體組織中包含的水分子的自我彌散進行了加權的圖像，拍攝時取得與彌散速度對應的信號，因此，在重新聚焦用高頻磁場脈沖的前后施加對于隨機運動的核自旋引起基于相位分散的信號強度下降的MPG(motion probing gradient：彌散梯度磁場)脈沖，并取得回波。

向MPG脈沖的施加方向彌散的核自旋引起基于相位分散的信號強度下降，因此，通過控制MPG脈沖的施加方向能夠取得任意方向的彌散信息。此外，能夠通過與MPG脈沖的施加強度和施加時間相關的參數即彌散因子(b值)調整彌散加權度，因此b值越高，能夠取得彌散加權度越高的圖像。

作為測量水分子的空間性的彌散分布的方法，有DTI(Diffusion Tensor Imaging：彌散張量成像)。在DTI中，假設水分子的空間性的彌散分布符合正態(tài)分布的三維橢圓彌散模型，并計算其各向異性分數FA(Fractional Anisotropy)，由此，解析白質的神經行進路線的構造。DTI的脈沖序列，重復一邊改變MPG脈沖的施加方向一邊取得彌散加權圖像DWI的脈沖序列。

此外，近年來，作為對細胞膜或細胞內小器官等引起的彌散運動的限制程度進行加權的方法，提出了將水分子的空間性的彌散分布假設成非正態(tài)分布的彌散模型的彌散峰度成像DKI(Diffusion Kurtosis Imaging)。與假設為正態(tài)分布的彌散模型的DTI相比，期待該方法是能夠捕捉伴隨組織變性或細胞增殖的細微結構變化的方法。將DKI的脈沖序列構成為在變更b值的同時重復DTI的脈沖序列。

一般，在通過DKI得到的圖像的解析(以后，稱為DKI解析)中，在通過MPG脈沖施加方向相同并且b值不同的序列得到的彌散加權圖像中，對每個像素執(zhí)行非線性的最小二乘擬合處理，作為每個MPG脈沖的施加方向的與彌散相關的參數，推定彌散系數和峰度系數(例如，非專利文獻1)。并且，為了描繪各系數的空間分布，例如計算出彌散張量以及峰度張量的成分，計算出第一主成分方向或與主成分垂直的方向的彌散系數和峰度系數等。

在DKI解析中，為了在短時間內取得高品質的圖像，與彌散相關的參數推定中的非線性最小二乘擬合的穩(wěn)定化以及高速化成為課題。在非專利文獻1中記載的方法中，為了使計算穩(wěn)定化，作為預處理，對彌散加權圖像整體應用平滑化濾波器。因此，在成為與彌散相關的參數推定的基礎的彌散加權圖像中產生模糊，對作為結果而得到的參數圖像的品質也產生影響。此外，作為一般的計算穩(wěn)定化方法，存在有限制的非線性最小二乘擬合，但有限制時，需要多次變更初始值，重復進行計算，使處理時間變長。

非專利文獻1：Falangola MF、Jensen JH、Babb JS、Hu C、Castellanos FX、Martino AD、Ferris SH、Helpern JA著，“Age-related non-Gaussian diffusion patterns in the prefrontal brain”，Journal of Magnetic Resonance Imaging 28，2008，p1345-1350

技術實現要素：

鑒于上述情況而做出本發(fā)明，其目的是提供一種在DKI解析中能夠高速地得到高品質的圖像的技術。

本發(fā)明，在DKI解析中推定與每個MPG脈沖的施加方向的彌散相關的參數時，分離最小二乘擬合與制約處理，僅對在最小二乘擬合中成為制約條件范圍以外的像素的像素值進行校正處理。然后，對該像素，從校正后的像素值重新推定與彌散相關的參數，使用得到的與彌散相關的參數來生成參數圖像。

根據本發(fā)明，在DKI解析中能夠高速地得到高品質的圖像。

附圖說明

圖1是第一實施方式的MRI裝置的框圖。

圖2是第一實施方式的計算機的功能框圖。

圖3是用于說明彌散加權圖像取得序列的脈沖序列的說明圖。

圖4是第一實施方式的圖像處理的流程圖。

圖5是第二實施方式的參數推定處理的流程圖。

圖6是第三實施方式的像素值校正處理的流程圖。

圖7是第四實施方式的計算機的功能框圖。

圖8是第四實施方式的圖像處理的流程圖。

圖9是第四實施方式的參數校正處理的流程圖。

圖10是第五實施方式的計算機的功能框圖。

圖11是第五實施方式的圖像處理的流程圖。

符號說明

100 MRI裝置

101 磁鐵

102 傾斜磁場線圈

103 被檢體

104 順序控制器

105 傾斜磁場電源

106 高頻磁場發(fā)生器

107 RF線圈

108 RF探頭

109 接收器

110 計算機

111 顯示裝置

112 存儲裝置

113 勻場線圈

114 勻場電源

115 床

116 輸入裝置

210 拍攝部

220 圖像處理部

221 關心區(qū)域設定部

222 參數推定部

223 判別部

224 像素值校正部

225 圖像生成部

226 參數校正部

227 可靠度運算部

300 ss-DWEPI脈沖序列

301 傾斜磁場脈沖

302 RF脈沖

303 MPG脈沖

304 切片傾斜磁場脈沖

305 磁化重新聚焦用RF脈沖

306 MPG脈沖

307 相位編碼傾斜磁場脈沖

308 彌散用讀取傾斜磁場脈沖

309 讀取傾斜磁場脈沖

310 回波

311 相位編碼傾斜磁場脈沖

312 讀取傾斜磁場脈沖

具體實施方式

《第一實施方式》

以下，對應用本發(fā)明的第一實施方式進行說明。在用于說明本發(fā)明的實施方式的所有附圖中，除非另有說明，對具有相同功能的部件賦予相同符號，省略其重復的說明。

首先，對本實施方式的磁共振成像(MRI)裝置進行說明。本實施方式的MRI裝置100對放置在靜磁場內的被檢體施加切片(slice)傾斜磁場的同時施加具有特定頻率的高頻磁場，激發(fā)要拍攝的斷面內的核磁化。通過對被激發(fā)的核磁化施加相位編碼傾斜磁場以及讀取(read-out)傾斜磁場，給予平面位置信息，測量核磁化產生的核磁共振信號(回波)。重復進行核磁共振信號的測量，直到填充被稱為k空間的測量空間為止，通過逆傅立葉變換將填充k空間的信號圖像化(拍攝)。

圖1是表示實現這些的、本實施方式的MRI裝置100的典型結構的框圖。本實施方式的MRI裝置100具有：產生靜磁場的磁鐵101、產生傾斜磁場的傾斜磁場線圈102、向被檢體(生物體)103照射高頻磁場脈沖(以下稱為RF脈沖)的RF線圈107、檢測從被檢體103產生的回波信號的RF探頭108以及在磁鐵101產生的靜磁場空間內放置被檢體(例如生物體)103的床(工作臺)115。

并且，本實施方式的MRI裝置100具備：驅動傾斜磁場線圈102的傾斜磁場電源105；驅動RF線圈107的高頻磁場發(fā)生器106；接收通過RF探頭108檢測到的回波信號的接收器109；向傾斜磁場電源105以及高頻磁場發(fā)生器106發(fā)送命令，分別產生傾斜磁場以及高頻磁場，并且對接收器109設置作為檢波的基準的核磁共振頻率的順序控制器104；對檢波的信號實施信號處理(運算處理)的計算機110；顯示計算機110中的處理結果的顯示裝置111；保持該處理結果的存儲裝置112；以及接收來自操作員的指示的輸入裝置116。

在具有以上結構的MRI裝置100中，根據順序控制器104的控制，通過RF線圈107向被檢體103施加RF脈沖，并且通過傾斜磁場線圈102施加用于向回波信號給予切片選擇和相位編碼等位置信息的傾斜磁場脈沖。此外，通過RF探頭108接收從被檢體103產生的信號，將檢測到的信號發(fā)送給計算機110，在此進行圖像重構等信號處理。另外，在存儲裝置112中不僅存儲信號處理的結果，根據需要還可以存儲檢測到的信號本身、拍攝條件等。

此外，當需要調節(jié)靜磁場均勻度時，MRI裝置100還可以具備勻場線圈113和驅動勻場線圈113的勻場電源114。勻場線圈113由多個通道(channel)構成，通過從勻場電源114供給的電流產生用于校正靜磁場不均勻的附加磁場。當調整靜磁場均勻度時，通過順序控制器104控制流過構成勻場線圈113的各通道的電流。

此外，計算機110不僅進行針對檢測到的信號的信號處理(運算處理)，還進行MRI裝置100整體動作的控制。例如向順序控制器104給予指示，使其實現上述的各部的控制，執(zhí)行測量、攝像。

另外，以各部按照預先被編程的定時、強度動作的方式向順序控制器104進行指示。上述的程序中，尤其將記述高頻磁場、傾斜磁場、信號接收的定時和強度的程序稱為脈沖序列。根據脈沖序列和為對其進行控制所需要的拍攝參數進行測量。預先制作脈沖序列并將其保持在存儲裝置112中，操作員經由用戶界面輸入拍攝參數。

因此，如圖2所示，本實施方式的計算機110具備：拍攝部210，其根據預定的脈沖序列進行測量并重構圖像；以及圖像處理部220，其針對重構的圖像實施運算處理，得到參數圖像。另外，在本說明書中，參數圖像是使用針對每個像素計算出的彌散系數以及峰度系數的平均值或彌散張量(tensor)以及峰度張量等，描繪彌散系數以及峰度系數的空間分布的圖像。

根據目的，已知各種脈沖序列。在本實施方式中，作為該脈沖序列，使用施加MPG(Motion probing gradient，彌散梯度磁場)脈沖的彌散加權拍攝序列，所述MPG脈沖作為傾斜磁場向核磁共振信號附加伴隨彌散的信號變化。具體而言，使用DKI的脈沖序列(DKI脈沖序列)。DKI脈沖序列改變MPG脈沖的施加方向和b值來重復執(zhí)行得到彌散加權圖像的DWI的脈沖序列。另外，彌散加權圖像是對生物體組織中包含的水分子的自身彌散進行加權而得的圖像。能夠描述急性期腦梗塞剛發(fā)病后的病變，已知T1加權圖像和T2加權圖像表示不同的對比度。

作為DWI的脈沖序列的一例，在圖3中示出了ss-DWEPI(single shot Diffusion weighted Echo Planar Imaging：單次激發(fā)彌散加權平面回波成像)的脈沖序列300。

ss-DWEPI的脈沖序列300的動作如以下所示。施加切片方向(z)的傾斜磁場脈沖301，并且以成為對象的核磁化的共振頻率f₀施加RF脈沖302，對對象物體內的某切片的核磁化感應核磁共振現象。接下來，施加用于測量核磁化的隨機運動的MPG脈沖303。此時，施加MPG脈沖303的軸，向要在核磁化的隨機運動中測量的方向進行施加。另外，本圖中作為一例，示出了向x軸、y軸、z軸三軸方向施加的情況。然而，施加方向并不局限于此。

接下來，施加切片傾斜磁場脈沖304，并且施加共振頻率f₀的磁化重新聚焦(refocus)用RF脈沖305，使由于靜磁場的不均勻而分散的磁化相位重新收斂。接下來，向與MPG脈沖303相同的方向施加MPG脈沖306，使由于MPG脈沖303而分散的不動的核磁化相位重新收斂。

接下來，向磁化的相位施加用于附加相位編碼方向(y)的位置信息的相位編碼傾斜磁場脈沖307、彌散用讀取傾斜磁場脈沖308后，施加用于附加讀取方向(x)的位置信息的讀取傾斜磁場脈沖309的同時測量核磁共振信號(回波)310。

之后，施加相位編碼傾斜磁場脈沖311使相位編碼量變化，使讀取傾斜磁場脈沖312反相，重復再次取得核磁共振信號(回波)310的步驟，取得為得到一張圖像所需要的回波。各回波310被配置在k空間中，通過二維逆傅立葉變換重構圖像。

本實施方式的拍攝部210作為DKI脈沖序列，改變所述MPG脈沖303的施加方向以及b值，重復執(zhí)行上述ss-DWEPI脈沖序列300，針對每個MPG脈沖303的施加方向以及b值得到多個彌散加權圖像。另外，如上所述，b值是與MPG脈沖303以及306的施加強度以及時間相關的參數。因此，通過變更b值，MPG脈沖303以及306的施加強度或時間變化。

例如，當將MPG脈沖的施加方向變化成不同的M方向，在不同的N個間變化b值時，拍攝部210執(zhí)行M×N次的ss-DWEPI脈沖序列300。在本實施方式中，例如將MPG脈沖303的施加方向設成15軸以上的不同方向。此外，b值使用不同的3個以上(包括b＝0)的值。

本實施方式的圖像處理部220從得到的多個彌散加權圖像中，針對每個像素，作為與彌散相關的參數(彌散參數)而推定表觀彌散系數ADC以及表觀峰度系數AKC，使用其來生成參數圖像。在本實施方式中，推定彌散參數時，代替進行有制約條件的非線性最小二乘擬合處理，進行沒有制約條件的非線性最小二乘擬合處理，僅對得到的彌散參數不滿足制約條件的像素校正像素值，重新推定彌散參數。此外，在本說明書中分別將表觀彌散系數ADC以及表觀峰度系數AKC簡稱為彌散系數ADC以及峰度系數AKC。

如圖2所示，為了實現這些，本實施方式的圖像處理部220具備：關心區(qū)域設定部221，其在得到的圖像(彌散加權圖像)上設定關心區(qū)域；參數推定部222，其使用通過使MPG脈沖303的施加方向相同，使b值變化來執(zhí)行脈沖序列300而得到的多個圖像(彌散加權圖像)的關心區(qū)域的像素的像素值，針對每個像素推定與彌散相關的參數即彌散參數；判別部223，其判別推定的彌散參數是否在預先決定的制約條件范圍內；像素值校正部224，其對判別結果在制約條件范圍以外的像素的像素值進行校正；以及圖像生成部225，其使用每個像素的彌散參數生成參數圖像。參數推定部222通過沒有制約條件的最小二乘擬合來推定彌散參數，并且使用校正后的像素值重新推定彌散參數，圖像生成部225對校正了像素值的像素使用重新推定的彌散參數。

首先，對本實施方式的圖像處理部220的各部的圖像處理的流程進行說明。在此，拍攝部210從通過變化MPG脈沖303的施加方向以及b值來執(zhí)行DKI脈沖序列而得到的多個彌散加權圖像，得到參數圖像。

圖4是本實施方式的圖像處理的處理流程。在此，將MPG脈沖303的施加方向數設為M，將不同的b值數設為N(M、N是2以上的整數。以下，在本說明書中都是相同的)。拍攝部210按照DKI脈沖序列得到預定張數(在此為M×N張)的彌散加權圖像后，接受來自用戶的指示，開始本處理。另外，也可以以拍攝部210得到預定張數的彌散加權圖像為契機開始本處理。

首先，關心區(qū)域設定部221在取得的彌散加權圖像上設定關心區(qū)域(步驟S1101)。在此，將得到的關心區(qū)域內的像素數設為P(P是1以上的整數。以下，在本說明書內是相同的)。

接下來，圖像處理部220的各部針對M×N張彌散加權圖像的關心區(qū)域的各像素，對取得時的每個MPG脈沖303的施加方向執(zhí)行以下的從步驟S1103至步驟S1107的處理(步驟S1102、步驟S1103)。

首先，參數推定部222使用取得時的MPG脈沖303的施加方向為m(m為1以上M以下的整數)且b值不同的多個(N張)彌散加權圖像的、像素p(p是1以上P以下的整數)的像素值，推定該像素p的彌散系數ADC以及峰度系數AKC作為彌散參數(步驟S1104)。接下來，判別部223判別推定出的彌散參數是否在預先決定的制約條件范圍以內(步驟S1105)。

當推定出的彌散參數在制約條件范圍以外時，像素值校正部224校正N張彌散加權圖像的該像素p的像素值(步驟S1106)，參數推定部222使用校正后的像素值重新推定該像素p的彌散參數(彌散系數ADC以及峰度系數AKC)(步驟S1107)。

當針對各MPG脈沖303施加方向，所有關心區(qū)域的像素P的彌散參數的推定完成時(步驟S1108、S1109)，圖像生成部225根據各MPG脈沖303施加方向的每個像素的推定出的彌散參數，制作平均彌散圖像以及平均峰度圖像等參數圖像(步驟S1110)。

另外，可以在步驟S1102之前由像素值校正部224對所有彌散加權圖像的關心區(qū)域的各像素的像素值實施在步驟S1106中進行的校正處理，存儲到存儲裝置112中。此時，在上述步驟S1106中代替進行校正處理而從存儲裝置112重新載入(re-load)相應的像素的校正后的像素值。

接下來，對上述各部的處理進行說明。

首先，對基于關心區(qū)域設定部221的關心區(qū)域設定的方法進行說明。關心區(qū)域是由成為進行以后的圖像處理運算的對象的像素構成的區(qū)域。即，是彌散加權圖像中的背景以外的區(qū)域。關心區(qū)域設定部221例如通過判別分析法等確定作為關心區(qū)域而提取的像素。具體而言，求出分離度最大的閾值，提取像素值成為閾值以上的像素作為關心區(qū)域。另外，也可以采用操作員經由界面指定閾值或關心區(qū)域本身的結構。

對參數推定部222中的彌散參數的計算方法進行說明。如上所述，要計算的彌散參數是彌散系數ADC以及峰度系數AKC。

在此，將MPG脈沖303的施加方向數設成M，設成對每個施加方向賦予流水號。此外，當對第m個施加方向施加MPG脈沖303時，將MPG脈沖303的施加方向稱為m。此外，將b值的數設成N。

當將MPG脈沖303的施加方向設成m，將b值設成b時，在DKI解析中，通過式(1)表示彌散加權圖像的預定的像素的信號強度S(m，b)。

[式1]

在此，S₀是b值為0的信號強度(＝S(m，0))、ADC_m是施加方向m的彌散系數，AKC_m是施加方向m的峰度系數。

參數推定部222從N張彌散加權圖像的該像素的像素值，通過準牛頓法或Levenberg－Marquardt法等沒有制約條件的非線性最小二乘擬合，推定該像素的彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m。通過施加施加方向相同、b值不同的N個MPG脈沖303，得到N張彌散加權圖像。

判別部223判別推定出的彌散參數(彌散系數ADC_m、峰度系數AKC_m)是否滿足制約條件。制約條件針對各彌散參數，以其值的范圍決定。制約條件的范圍預先被決定且保持在存儲裝置112中。例如，針對彌散系數ADC_m設為0以上(0≦ADC_m)，針對峰度系數AKC_m設為0以上3以下(0≦AKC_m≦3)等的范圍。

這是由于物理上分別在0≦ADC_m、-2≦AKC_m≦3的范圍內定義彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m。因此，物理上不會存在比0小的彌散系數ADC_m。此外，物理上也不存在比-2小或比3大的峰度系數AKC_m。

并且，對于峰度系數AKC_m，當將預定的像素的信號強度(像素值)S(m，b)的彌散模型假設為遵從式(2)所示的正態(tài)分布的模型時，隨著b值的增加，觀察到彌散系數ADC_m下降的現象。

[式2]

S(m，b)＝S₀·Exp(-b·ADCm) …(2)

這是由于在具有一定以上的彌散速度的組織中，當b值變大時核磁化的相位分散飽和，信號強度不能進一步減少。因此，可以將表示隨著b值的增加彌散系數ADC_m增加的狀態(tài)的-2≦AKC_m≦0的范圍也考慮為在峰度系數AKC_m的范圍以外。因此，上述的范圍被決定成彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m應滿足的值的范圍(制約條件)。

對像素值校正部224的像素值的校正處理進行說明。在校正中例如使用平滑化濾波器。在本實施方式中，對成為校正對象的像素，使用該像素近旁的預先決定的范圍的像素的像素值，應用平滑化濾波器，進行校正。使用的平滑化濾波器例如有高斯濾波器、雙邊濾波器(Bilateral filter)、中值濾波器(Median filter)等?；蛘?，也可以使用在k空間上使用的低通濾波器或費米濾波器(Fermi Filter)等。

接下來，說明圖像生成部225的參數圖像的生成處理的一例。本實施方式的圖像生成部225根據推定的各像素的彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m，通過以下的方法，計算出平均彌散、平均峰度、軸向的峰度以及周向的峰度，生成將各自的值作為像素值的圖像作為參數圖像。

當將MPG脈沖303的施加方向設為m，將二階的彌散張量D和四階的峰度張量W的各要素分別設為D_ij、W_ijkl時，通過以下的式(3)、(4)表示彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m。

[式3]

[式4]

在此，MD(Mean Diffusivity)是平均彌散。當將彌散張量D中的固有值設為λ₁、λ₂、λ₃(λ₁＞λ₂＞λ₃)時，通過以下的式(5)定義該MD。

[式5]

此外，將MPG脈沖303的施加軸數設為M，將彌散張量D的固有向量設為(e₁，e₂，e₃)，分別通過式(6)、(7)、(8)定義W^T_ijkl、G₁、G₂時，通過以下的式(9)、(10)、(11)表示平均峰度MK(Mean Kurtosis)、軸向的峰度K_A(Axial Kurtosis)以及周向的峰度K_R(Radial Kurtosis)。

[式6]

[式7]

[式8]

[式9]

[式10]

[式11]

然而，平均峰度MK(Mean Kurtosis)、軸向的峰度K_A(Axial Kurtosis)、軸向的峰度K_R(Radial Kurtosis)的計算方法并不局限于此。

在本實施方式的圖像生成部225中，上述參數推定部222分別對M個MPG脈沖303的施加方向使用針對每個像素推定的彌散參數(彌散系數ADC以及峰度系數AKC)，根據上述式(3)、式(4)計算各張量的成分。通過制作聯(lián)立方程式，求出逆矩陣來進行運算，計算出張量成分。此時，對在步驟S1105中判別為在范圍以外的像素，使用在步驟S1107中重新推定的彌散參數。

接下來，通過上述式(5)、式(9)、式(10)以及式(11)計算出平均彌散、平均峰度、軸向的峰度以及周向的峰度，生成將各自的值作為像素值的圖像作為參數圖像。

將生成的各參數圖像發(fā)送給顯示裝置111，向操作員進行提示。

另外，本實施方式的計算機110具備CPU、存儲器、存儲裝置等，通過CPU將存儲在存儲裝置中的程序載入存儲器并執(zhí)行該程序來實現上述各功能。各功能的全部或其一部分可以通過作為獨立于MRI裝置100設置的通用的信息處理裝置，能夠與MRI裝置100收發(fā)數據的信息處理裝置來實現。尤其，圖像處理部220作為圖像處理裝置也可以獨立。

如以上說明所示，本實施方式的MRI裝置100具有：拍攝部210，其按照預定的脈沖序列進行測量并重構圖像；以及圖像處理部220，其針對所述重構的圖像實施運算處理，得到參數圖像，所述脈沖序列是施加MPG(Motion probing gradient，彌散梯度磁場)脈沖303的彌散加權拍攝序列，所述MPG脈沖303作為傾斜磁場向核磁共振信號附加伴隨彌散的信號變化。所述拍攝部210改變所述MPG脈沖303的施加方向以及b值來執(zhí)行所述脈沖序列來取得多個所述圖像，所述圖像處理部220具備：關心區(qū)域設定部221，其在所述圖像上設定關心區(qū)域；參數推定部222，其使用通過使所述MPG脈沖303的施加方向相同，使b值變化來執(zhí)行所述脈沖序列而得到的多個所述圖像的所述關心區(qū)域的像素的像素值，針對每個像素推定與彌散相關的參數即彌散參數；判別部223，其判別推定出的所述彌散參數是否在預先決定的范圍以內；像素值校正部224，其對所述判別結果在所述范圍以外的像素的像素值進行校正；以及圖像生成部225，其使用每個像素的所述彌散參數生成所述參數圖像，所述參數推定部222通過沒有制約條件的最小二乘擬合推定所述彌散參數，并且使用所述校正后的像素值重新推定所述彌散參數，所述圖像生成部225對校正了所述像素值的像素使用重新推定的所述彌散參數。此外，所述最小二乘擬合的模型函數是非線性函數。

即，根據本實施方式，通過沒有制約條件的非線性最小二乘擬合，從通過DKI脈沖序列得到的多個彌散加權圖像推定彌散系數以及峰度系數。然后，通過平滑化濾波器等，僅對預先計算出作為制約條件而決定的范圍以外的值的像素進行校正，重新推定彌散系數以及峰度系數。僅對制約條件范圍以外的像素判斷為所得到的測量數據受到基于SN比降低等測量誤差引起的影響。

這樣，本實施方式的方法，與對關心區(qū)域的所有像素的像素值應用平滑化濾波器的現有方法相比，進行平滑化處理等校正處理的像素有限，因此在維持精度的情況下能夠抑制在參數圖像中產生模糊，由此得到的參數圖像的畫質也提高。

此外，通過沒有制約條件的非線性最小二乘擬合進行彌散參數的推定，因此與使用有制約條件的非線性最小二乘擬合的方法相比，也能夠將變更初始值的次數限制到最小，因此提高計算速度。

因此，根據本實施方式，能夠在DKI解析中抑制得到的圖像的模糊，并且提高計算速度。

另外，進行步驟S1107的重新推定時，可以使用有或沒有制約條件的任一種非線性最小二乘擬合。當使用有制約條件的非線性最小二乘擬合時，制約條件使用針對上述的各彌散參數預先決定的制約條件。

此外，當進行有制約條件的非線性最小二乘擬合時，可以在初始值中使用在步驟S1104中推定的彌散參數。通過這樣的結構，非線性最小二乘擬合中的初始值中被設定了適當的值，因此能夠使計算快速地收斂。

《第二實施方式》

接下來，對本發(fā)明的第二實施方式進行說明。在第一實施方式中，通過沒有制約條件的非線性最小二乘擬合計算出彌散系數以及峰度系數。然而，在本實施方式中，改良該非線性最小二乘擬合的處理，更高速地計算出彌散系數以及峰度系數。

本實施方式的MRI裝置具有基本上與第一實施方式的MRI裝置100相同的結構。然而，如上所述，參數推定時的計算方法不同。因此，參數推定部222的處理不同。以下，著眼于與第一實施方式不同的結構，對本實施方式進行說明。

本實施方式的參數推定部222，根據通過MPG脈沖303的施加方向相同、b值不同的脈沖序列得到的N張彌散加權圖像的該像素的像素值，通過最小二乘擬合推定該像素的彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m。此時，將要近似的函數(模型函數)設為一次函數(線性)。即，通過線性的最小二乘擬合推定各系數。

要近似的一次函數，制作多個通過MPG脈沖303的施加方向相同，僅b值不同的脈沖序列得到的多個彌散加權圖像的預定像素的像素值的對，使用制作的多個對，制作表示該像素的像素值的b值引起的變化的一次函數。

圖5是本實施方式的參數推定部222的參數推定處理的處理流程。在此，將MPG脈沖303的施加方向數設為M，將不同的b值的個數設為N個。對施加方向，與第一實施方式相同地設成對每個施加方向賦予流水號，分別將N個b值設為b_n＝(n＝1，2，……，N，若b＝0則也包括)。

將MPG脈沖303的施加方向設為m，將b值設為b_n后執(zhí)行脈沖序列，將得到的彌散加權圖像的預定像素的信號強度設成S(m，b_n)(n＝1，2，……，N)。本實施方式的參數推定部222對各像素進行以下處理。以下，將MPG脈沖303的施加方向設為m，將b值設為b_n后執(zhí)行脈沖序列而得到的彌散加權圖像稱為MPG脈沖303的施加方向為m，b值為b_n的彌散加權圖像。

首先，參數推定部222在MPG脈沖303的施加方向是m的、N個彌散加權圖像的預定的像素p之間，制作_NC₂組的像素值的對(步驟S1201)。

式(1)使用一組像素值對(b值為b_s時的信號強度(像素值)S(m，b_s)以及b值為b_t時的信號強度(像素值)S(m，b_t))，能夠如以下式(12)那樣變形。

[式12]

(其中，b_s≠b_t)

在本實施方式中，將通過式(12)示出的一次函數設成在最小二乘擬合中使用的模型函數。根據式(12)，通過以下的式(13)至式(16)表示一次函數y＝Ax+B的數據點(x，y)，斜率A以及截距B。

[式13]

x＝(b_s+b_t) …(13)

[式14]

[式15]

[式16]

B＝ADC_m …(16)

參數推定部222使用制作的_NC₂組的像素值的對，通過式(13)、式(14)計算出擬合計算用的數據點(x_k，y_k)(k＝1，2，……，_NC₂)(步驟S1202)。

接下來，參數推定部222通過式(17)、式(18)計算出斜率A以及截距B(步驟S1203)。

[式17]

[式18]

然后，參數推定部222將通過式(17)以及式(18)得出的斜率A以及截距B的值代入式(15)、式(16)，計算出彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m(步驟S1204)。

另外，本實施方式的圖像處理部220的圖像處理的流程，除了步驟S1104的參數推定部222的推定處理外，與第一實施方式相同。此外，在本實施方式中，在步驟S1107中的使用校正后的像素值的重新推定中，可以使用上述線性最小二乘擬合，也可以使用非線性最小二乘擬合。此外，在非線性最小二乘擬合中，不論制約條件的有無。

如上所述，本實施方式的MRI裝置與第一實施方式相同地，具備拍攝部210和圖像處理部220，其中所述拍攝部210改變MPG脈沖303的施加方向以及b值后執(zhí)行彌散加權拍攝序列，得到多個彌散加權圖像，圖像處理部220具備關心區(qū)域設定部221、參數推定部222、判別部223、像素值校正部224以及圖像生成部225。并且，本實施方式的參數推定部222在最小二乘擬合中使用的模型函數是一次函數。

因此，根據本實施方式，與第一實施方式相同地僅對推定出制約條件以外的彌散參數(彌散系數以及峰度系數)的像素進行校正處理，因此能夠得到高品質的參數圖像。

非線性最小二乘擬合需要進行重復運算。另一方面，線性最小二乘擬合不需要進行重復運算。在本實施方式中，通過該不需要重復運算的線性最小二乘擬合進行參數(彌散系數以及峰度系數)的推定。因此，能夠更高速地進行這些運算。因此，能夠加快向操作員的參數圖像的提示速度，提高操作性。

另外，例如當通過拍攝部210得到的彌散加權圖像的SN良好時，在基于圖像處理部220的圖像處理中，也可以省略步驟S1105的判別處理。即，首先，在通過關心區(qū)域設定部221測量的彌散加權圖像中，決定要執(zhí)行圖像處理的像素。然后，參數推定部222，通過上述方法，針對每個MPG脈沖施加方向，根據像素值計算彌散系數以及峰度系數。最后，圖像生成部225，根據推定的彌散系數以及峰度系數，制作平均彌散圖像以及平均峰度圖像等參數圖像。這種情況下，不進行校正處理，不使用平滑化濾波器。因此，能夠期待更高速地完成計算的效果。

此外，本實施方式中，當在步驟S1107中執(zhí)行有制約條件的非線性最小二乘擬合時，也可以在初始值中使用在步驟S1104中推定的彌散參數。在本實施方式中，在步驟S1107中，通過使用線性最小二乘擬合高速地得到與真值相近的初始值，因此在重新推定時即使使用非線性最小二乘擬合，也可以高速地進行運算。

此外，此時可以省略步驟S1105的判別處理，將在步驟S1104中推定的彌散參數作為初始值，在所有像素執(zhí)行步驟S1107的有制約條件的非線性最小二乘擬合。由此，通過不設定現有的初始值而使用有制約條件的非線性最小二乘擬合，能夠減少重復運算，高速地進行運算。

《第三實施方式》

接下來，對本發(fā)明的第三實施方式進行說明。在本實施方式中，與第二實施方式相同地，通過線性最小二乘擬合推定彌散參數。此時，對成為制約條件以外的像素值，在第二實施方式中，通過平滑化濾波器等進行校正。另一方面，在本實施方式中，通過去除(間隔剔除)使擬合函數的斜率增大的像素值，進行校正。

本實施方式的MRI裝置具有基本上與第二實施方式的MRI裝置相同的結構。然而，如上所述，對制約條件范圍以外的像素值的校正處理不同，因此基于像素值校正部224的處理不同。以下，著眼于與第二實施方式不同的結構說明本實施方式。

如上所述，本實施方式的像素值校正部224去除(間隔剔除)大大有助于使得在最小二乘擬合中使用的一次函數的斜率A增大的數據。在DKI解析中，在判別部223進行的是否在制約條件的范圍內的判定中，由于峰度系數AKC_m成為負值(AKC_m＜0)，因此判定為在制約條件范圍以外的情況較多。因此，在本實施方式中，作為像素值校正部224的校正處理，執(zhí)行確定相應的像素值并將其剔除的處理。剔除對象是當通過參數推定部222進行參數推定時，有助于使峰度系數AKC_m成為負值的數據點。

以下，對本實施方式的像素值校正部224的校正處理進行說明。圖6表示本實施方式的像素值校正部224的校正處理的流程。

首先，使用為線性的最小二乘擬合而計算出的數據點(x，y)，通過以下的式(19)計算出評價值E(步驟S1301)。

[式19]

E＝(x-x₀)·(y-y₀) …(19)

評價值E是數據點(x，y)與基于各數據點的x值的平均值x₀以及y值的平均值y₀的中心點(x₀，y₀)的差的內積。在第二實施方式的參數推定處理的線性最小二乘擬合中，該評價值E是數據點(x，y)對要擬合的一次函數的斜率給予的影響的指標。

根據式(15)，峰度系數AKC_m成為0以上(AKC_m≧0)是斜率A成為0以下(A≦0)的情況。當式(19)所示的評價值E大時，峰度系數AKC_m成為負(AKC_m＜0)的可能性較高。因此，在此提取評價值E最大的數據點(步驟S1302)。

接下來，使用提取的各數據點與數據點的中心點(x₀，y₀)的差的總和，進行條件處理(步驟S1303)。在此，判別總和是否成為0。然后，當總和成為0時，結束校正處理。

在步驟S1303中總和不為0時，間隔剔除所提取的數據點(步驟S1304)，根據剩余的數據點重新計算評價值E(步驟S1305)。

直到評價值E的總和成為負(總和＜0)或成為計算中所需要的最小數據點數(＝2)為止，重復剔除處理(從步驟S1302至步驟S1305的處理)(步驟S1306)。當滿足步驟S1306的條件時，結束剔除處理。

另外，像素值校正部224的校正處理以外的圖像處理部220的圖像處理，與第二實施方式相同。即，圖像處理部220使用線性最小二乘擬合，從拍攝部210執(zhí)行DKI脈沖序列而得到的多個彌散加權圖像計算彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m。然后，針對得到的結果判別是否在制約條件范圍以內，對范圍以外的像素值進行上述校正處理，除去使峰度系數AKC_m成為負的數據點，從去除后的數據點重新推定彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m。然后，根據最終得到的彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m生成參數圖像。

如以上說明所示，本實施方式的MRI裝置與第二實施方式相同地，具備拍攝部210和圖像處理部220，其中所述拍攝部210改變MPG脈沖303的施加方向以及b值后執(zhí)行彌散加權拍攝序列，得到多個彌散加權圖像，圖像處理部220具備關心區(qū)域設定部221、參數推定部222、判別部223、像素值校正部224以及圖像生成部225。并且，本實施方式的參數推定部222在最小二乘擬合中使用的模型函數是一次函數。此時，像素值校正部224通過去除使彌散參數在范圍以外的像素，進行像素值的校正。

這樣，根據本實施方式，在參數的推定中使用線性的最小二乘擬合。因此，與第二實施方式相同地，能夠高速地得到高品質的參數圖像。并且，在本實施方式中，在校正處理中不使用平滑化濾波器，因此能夠抑制平滑濾波器的使用引起的參數圖像的模糊。由此，在DKI解析中，能夠提供更高品質的圖像。

《第四實施方式》

接下來，對本發(fā)明的第四實施方式進行說明。在本實施方式中，針對校正制約條件范圍以外的像素值后進行了重新推定的參數，也判別是否在制約條件范圍以內，當在范圍以外時，校正參數本身。

本實施方式的MRI裝置具有基本上與第一實施方式的MRI裝置100相同的結構。然而，為了進行上述參數的校正處理，如圖7所示，本實施方式的圖像處理部220除了具備第一實施方式的結構外，還具備參數校正部226。此外，判別部223每次推定參數時判別是否在制約范圍以內。以下，著眼于與第一實施方式不同的結構，說明本實施方式。

首先，對本實施方式的圖像處理部220的圖像處理的流程進行說明。圖8是本實施方式的圖像處理的處理流程。與第一實施方式相同地，將MPG脈沖303的施加方向數設為M，將不同的b值的數設為N，將關心區(qū)域內的像素數設為P。

如本圖所示，設定關心區(qū)域，在設定的關心區(qū)域內，針對每個MPG脈沖303的施加方向，針對每個像素，計算彌散參數(彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m)，判別是否在制約條件范圍以內，當在范圍以外時，直到校正像素值的處理為止與第一實施方式相同。

在本實施方式中，參數推定部222使用校正后的像素值重新推定彌散參數(步驟S1401)。此時，本實施方式的參數推定部222通過沒有制約條件的非線性最小二乘擬合，進行彌散參數的重新推定。

之后，判別部223判別重新推定的彌散參數是否在制約條件范圍以內(步驟S1402)。然后，當在范圍以內時，向步驟S1108轉移。另一方面，當在范圍以外時，參數校正部226校正參數本身(步驟S1403)。校正方法例如為在制約條件內置換成與該彌散參數最接近的值。

以后的處理與第一實施方式相同。

圖9表示步驟S1403的參數校正部226的參數校正處理的流程。首先，當推定的彌散系數ADC_m的值不到0(ADC_m＜0)時(步驟S1411)，將彌散系數ADC_m的值置換成0(步驟S1412)。當推定的峰度系數AKC_m的值不到0(AKC_m＜0)時(步驟S1413)，將峰度系數AKC_m的值置換成0(步驟S1414)。當推定的峰度系數AKCm的值大于3(AKC_m＞3)時(步驟S1415)，將峰度系數AKC_m的值置換成3(步驟S1416)。

另外，在本處理中，不論上述各判別的順序。

另外，參數校正部226的校正方法并不局限于上述方法。可以將重新推定的所述彌散參數僅校正預先決定的校正值。此時，以針對各像素計算出的所有彌散參數收斂在制約條件范圍以內的方式決定該校正值。

一般，式(1)中的信號強度(像素值)S(m，b)隨著b值的增加而單調減少。然而，若將對應于b值的信號強度S(m，b)的變化通過向下凸的二次函數模式近似，則在近似時在測量中使用的b值的范圍內有時取極值。在這樣的情況下，隨著b值增加，信號強度S(m，b)轉為增加。在本實施方式的參數校正部226中，以不計算出這樣的彌散系數以及峰度系數的方式校正參數。

將變化的b值中的最大b值設為b_max時，在b_max以下信號強度S(m，b)不具有極值，即信號強度S(m，b)取極值時的b值為最大b值b_max以上即可。因此，通過以下的式(20)限制彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m。

[式20]

當作為制約條件而使用式(20)時，無法像上述的參數校正處理那樣單純地置換值。因此，在這種情況下，參數校正部226通過相同的校正值Δ校正彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m，以便將值收納在制約條件范圍以內。

校正值Δ設為以下的式(21)的解中的、較小的值。具體而言，可以通過以下的式(22)獲得。

[式21]

b_max(ADC_m-Δ)·(AKC_m-Δ)＝3 …(21)

[式22]

如以上說明所示，本實施方式的MRI裝置與第一實施方式相同地，具備拍攝部210和圖像處理部220，其中所述拍攝部210改變MPG脈沖303的施加方向以及b值后執(zhí)行彌散加權拍攝序列，得到多個彌散加權圖像，圖像處理部220具備關心區(qū)域設定部221、參數推定部222、判別部223、像素值校正部224以及圖像生成部225。

并且，本實施方式的MRI裝置還具備校正重新推定的彌散參數的參數校正部226，所述參數推定部222通過沒有制約條件的非線性最小二乘擬合，從校正后的像素值重新推定所述彌散參數，所述判別部223判別重新推定的所述彌散參數是否在制約條件范圍以內，當所述判別結果在范圍以外時，所述參數校正部226校正重新推定的所述彌散參數。

根據本實施方式，與上述各實施方式相同地，能夠高速地提供高品質的參數圖像。此外，根據本實施方式，即使像素值校正后重新推定的參數在制約條件范圍以外，也對其進行校正，使其收納在制約條件以內。因此，能夠對基于校正后的像素值的參數的重新推定使用高速的處理。因此，能夠更高速地進行圖像處理。

另外，在本實施方式中，在步驟S1104的參數推定處理以及步驟S1401的參數重新推定處理中，像第二實施方式那樣也可以使用線性最小二乘擬合。此外，在步驟S1106的校正處理中，也可以進行第三實施方式的校正處理。

《第五實施方式》

接下來，對本發(fā)明的第五實施方式進行說明。在本實施方式中，計算所得到的彌散加權圖像的各像素值的可靠度，并向用戶進行提示。

本實施方式的MRI裝置具有基本上與第一實施方式的MRI裝置100相同的結構。然而，本實施方式的圖像處理部220為了進行上述處理，如圖10所示，除了第一實施方式的結構外，還具備計算參數圖像計算時的計算的可靠性的可靠度運算部227。以下，著眼于與第二實施方式不同的結構說明本實施方式。

在圖像處理部220中，從通過DKI脈沖序列得到的多個彌散加權圖像推定彌散參數(彌散系數以及峰度系數)，使用其生成參數圖像的處理流程與第一實施方式相同。

本實施方式的可靠度運算部227計算出推定的所述彌散參數中的、被判別為所述范圍以內的參數數，將從計算結果中得到的信息作為可靠度顯示提示給用戶。作為可靠度，例如，在各MPG脈沖303的施加方向的彌散系數以及峰度系數中，計算出不進行像素值的校正而計算出的像素數的比例。在步驟S1105中，通過對制約條件范圍以內的像素計數來進行計算。在步驟S1105中，當在制約條件范圍以內時，可靠度運算部227針對該MPG脈沖303施加方向的彌散加權圖像的該像素，設定表示在制約條件以內的標志，對設定了標志的像素數進行計數。

圖11表示本實施方式的圖像處理部220的圖像處理的流程。與第一實施方式相同地，將MPG脈沖303的施加方向數設為M，將不同的b值的數設為N，將關心區(qū)域的像素數設為P。

如本圖所示，參數推定部222，在通過關心區(qū)域設定部221設定為關心區(qū)域的區(qū)域內，針對每個MPG脈沖303的施加方向、針對每個像素，推定參數(彌散系數ADC_m以及峰度系數AKC_m)，判別部223判別所推定的參數是否在制約條件范圍以內。

并且，在制約條件范圍以內時，可靠度運算部227設定該MPG脈沖施加方向m的、該像素P的可靠度標志Fr(m，p)(步驟S1501)。然后，向步驟S1108轉移。

另外，在步驟S1105中在制約條件范圍以外時的處理與第一實施方式相同。

然后，當針對所有關心區(qū)域的像素、所有MPG脈沖303施加方向，結束參數的推定時，與第一實施方式相同地，圖像生成部225根據推定的彌散系數ADC以及峰度系數AKC制作平均彌散圖像以及平均峰度圖像等參數圖像。在本實施方式中，此時，可靠度運算部227制作可靠度顯示(步驟S1502)。制作的參數圖像以及可靠度顯示，通過圖像處理部220顯示在顯示裝置111中。

在本實施方式中，作為可靠度顯示，例如，對關心區(qū)域的各像素p計算出制約條件以內的像素數的、相對于所有MPG脈沖施加方向數M的比例。另外，計算出的可靠度可以是像素數本身。此時，可以通過預先與每個計算出的比例(或像素數)對應的顏色等進行顯示。

如以上說明所述，本實施方式的MRI裝置與第一實施方式相同地，具備拍攝部210和圖像處理部220，其中所述拍攝部210改變MPG脈沖303的施加方向以及b值后執(zhí)行彌散加權拍攝序列，并得到多個彌散加權圖像，圖像處理部220具備關心區(qū)域設定部221、參數推定部222、判別部223、像素值校正部224以及圖像生成部225。

并且，還具備可靠度運算部227，其計算所推定的彌散參數中的、被判別為制約條件范圍以內的參數數，將從計算結果中得到的信息作為可靠度顯示提示給用戶。

這樣，根據本實施方式，與上述各實施方式相同地，通過沒有制約條件的最小二乘擬合推定彌散參數，僅對制約條件以外的參數進行校正。因此，得到與上述各實施方式相同的效果。并且，在本實施方式中，計算出沒有進行校正而得到的像素數比例并提示給用戶。

如上所述，例如，通過使用平滑化濾波器等進行像素值的校正，使得畫質劣化。通過針對關心區(qū)域以內的各像素，表示沒有校正地推定出制約條件范圍以內的彌散參數的像素數的比例，用戶大致可以掌握參數圖像中的、各像素的劣化程度。即，能夠掌握測量誤差對測量數據的影響。

因此，根據本實施方式，當使用得到的參數圖像進行診斷時，能夠掌握每個像素的可靠度，因此能夠在考慮通過何種程度的可靠度計算出所希望的部位的同時進行診斷，提高了診斷能力。

另外，可以針對每個MPG脈沖303施加方向，計算所推定出的彌散參數成為制約條件范圍以內的像素數，計算出相對于關心區(qū)域以內的所有像素數P的比例作為可靠度。在此，也可以將像素數本身作為可靠度。此時，設置對該MPG脈沖施加方向m的、沒有進行校正的像素數進行計數的計數器CT_m，可以在上述步驟S1501中設定標志的同時、或者代替標志的設定，對該施加方向m的沒有進行校正的像素數進行計數。

并且，可以計算并顯示針對每個MPG脈沖303施加方向、并且針對每個像素推定的彌散參數是否在制約條件范圍以內的信息作為可靠度。

此外，相反，也可以構成為對判別為在制約條件范圍以外的像素數進行計數。此時，在步驟S1105中當判別為在制約條件范圍以外時，到向下一像素的處理轉移為止的期間，對該MPG脈沖施加方向的彌散加權圖像的該像素設定表示在制約條件以外的標志。并且，也可以使用該標志，計算出各像素的、進行了校正的施加方向數，或每個施加方向的、進行了校正的像素數，作為可靠度顯示。也可以分別對制約條件以內、制約條件以外設定標志。

另外，本實施方式的方法并不局限于第一實施方式，也可以與第二至第三任一個實施方式組合。