SPM を 用 いた MR 画 像 の 信 号 不 均 一 補 正 方 法 高 磁 場 MRI では RF 磁 場 (B1)やコイル 感 度 の 不 均 一 性 に 起 因 する 信 号 不 均 一 ( 信 号 ムラ)が 発 生 します 信 号 ムラの 補 正 ( 以 下 ムラ 補 正 )は シミングなどのハード 的 に 解 決 する 方 法 と 画 像 処 理 による 解 決 方 法 の2 種 類 があります ここでは Statistical Parametric Mapping( 以 下 SPM)という フリーのソフトウェアを 利 用 した 画 像 処 理 によるムラ 補 正 の 方 法 について 紹 介 します 目 次 1. 利 用 環 境 について 2. SPM8 によるムラ 補 正 について SPM8 によるムラ 補 正 の 処 理 手 順 を 紹 介 します 3. ムラ 補 正 の 自 動 処 理 について MATLAB の script ファイルを 利 用 した 自 動 処 理 を 紹 介 します 4. その 他 イメージ 図 ムラ 補 正 前 ムラ 補 正 後 ( 本 学 の 7 Tesla 装 置 にて 撮 像 した MR 画 像 )
1. 利 用 環 境 について ここで 紹 介 するムラ 補 正 処 理 は 以 下 の 環 境 を 必 要 とします 本 処 理 は SPM の 利 用 経 験 のある 方 を 対 象 としていますが 初 めての 方 も 以 下 を 参 考 に SPM が 使 用 可 能 な 環 境 にした 上 でご 利 用 ください (1) 必 要 なソフトウェアについて 今 回 利 用 する SPM のバージョンは SPM8 です SPM8 を 利 用 するためには MATLAB とい う 商 用 ソフトウェアが 必 要 となります なお 3 章 (4 ページ)で 紹 介 する MATLAB の script ファイルを 実 行 するためには MATLAB の Image Processing Toolbox が 必 要 となります SPM8 は 以 下 のサイトより 入 手 可 能 です 使 い 方 はサイト 内 のマニュアル 等 を 参 考 にしてくだ さい http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm8/ SPM8 のバージョンが 古 いと 処 理 できない 場 合 がありますので 必 ず Update してください 3 章 (4 ページ)での 作 業 には MRIcroN というフリーのソフトウェアも 必 要 とします( 以 下 の URL よりダウンロード 可 能 です) 使 い 方 はサイト 内 のドキュメントなどを 参 考 にしてくだ さい http://www.mccauslandcenter.sc.edu/mricro/mricron/ MRIcroN のフォルダは C:\Program Files (x86)の 直 下 に 置 いてください それ 以 外 の 場 所 に フォルダを 置 く 場 合 は 5 ページを 参 考 に MATLAB の script ファイルの 内 容 を 書 き 換 えてく ださい (2) 動 作 環 境 本 処 理 は 以 下 の 環 境 にて 動 作 を 確 認 しています OS:Windows 7 Professional (Service Pack 1) 64 ビット メモリ:8 GB 以 上 MATLAB のバージョン:R2010a 以 上 上 記 以 外 の 環 境 でも 利 用 可 能 と 考 えられますが メモリは 8GB 以 上 で 十 分 なハードディスク 空 き 容 量 (100GB 以 上 )のある 環 境 が 望 ましいです 1
2. SPM8 によるムラ 補 正 について 本 章 では SPM8 を 用 いたムラ 補 正 処 理 の 手 順 を 紹 介 します この 作 業 を 自 動 化 した MATLAB の script ファイルの 使 い 方 については 3 章 をご 覧 ください (1) MATLAB を 起 動 コマンドウィンドウで spm fmri と 入 力 して Enter (2) SPM8 が 起 動 DICOM Import をクリックして ムラ 補 正 したい MR 画 像 を NIfTI ファイ ル 形 式 に 変 換 デフォルトでは img+hdr の2つのファイルが 出 力 されますが 設 定 変 更 で 1 つの nii ファイルで 出 力 することも 可 能 です(6 ページ 参 考 ) 右 の 枠 内 で 右 クリックすると Select All が 表 示 されるの で それをクリックすると 全 画 像 が 選 択 可 能 (3) Batch をクリック SPM Tools New Segment を 選 択 し 以 下 の 項 目 を 設 定 - Volumes:(2)で 作 成 したファイル(img+hdr または nii)を 選 択 - Bias FWHM( 半 値 幅 ): 基 本 的 にはデフォルト 値 (60mm)で 問 題 ありませんが 例 えば 7 Tesla MRI のような 超 高 磁 場 MRI では 信 号 ムラが 大 きくなりますので そのような 画 像 ではこの 数 字 を 60mm 以 下 に 設 定 してください( 最 小 30mm) 逆 に 信 号 変 化 が 少 ない 場 合 は この 数 字 を 大 きく 設 定 してください( 最 大 150mm) - Save Bias Corrected:デフォルトでは 補 正 後 データを 保 存 しない(Save Nothing)になって 2
いますので Save Bias Corrected を 選 択 してください ムラの 程 度 を 推 定 したマップ(Bias Field)も 出 力 したい 場 合 は Save Field and Corrected を 選 択 してください - Tissues の Native Tissue:Tissue の 項 目 が6つありますが ここの Native Tissue を Native Space から None にします(Native Space のままにしても 問 題 ありませんが 白 質 や 灰 白 質 な どを 抽 出 した 結 果 のファイルが 出 力 されます) - Warping & MRF - Affine Regulatization:ICBM space template-asian brains (4) 設 定 が 完 了 したら 実 行 ( ボタン)をクリック 処 理 が 開 始 (ファイルサイズやパソコンのス ペックにより 処 理 時 間 は 異 なります) (5) 処 理 が 完 了 すると ムラ 補 正 後 の NIfTI ファイル(m***.nii)が 作 成 されます ムラ 補 正 の 処 理 は 以 上 で 終 わりですが 作 成 された NIfTI ファイルを DICOM 画 像 へ 変 換 したい 場 合 は 別 ソフトウェア(NifTI_DICOM_Converter)をご 利 用 ください ソフトウェアは 以 下 の URL から 入 手 可 能 です http://amrc.iwate-med.ac.jp/modules/contents/index.php?content_id=32 ムラ 補 正 から DICOM 画 像 変 換 までの 一 連 の 処 理 が 可 能 な MATLAB の script ファイルも 公 開 し ています 詳 しくは 3 章 をご 覧 ください 3
3. ムラ 補 正 の 自 動 処 理 について 2 章 でのムラ 補 正 処 理 は 複 数 項 目 を 毎 回 設 定 する 必 要 があり さらに 出 力 ファイルを DICOM 画 像 に するためには 別 ソフトウェアを 経 由 しなければならず 多 少 面 倒 な 作 業 となっています そこで これ ら 一 連 の 作 業 を 簡 単 に 行 うことができる MATLAB の script ファイルを 作 成 し HP 上 に 公 開 しましたので 本 章 ではこのファイルの 使 い 方 について 紹 介 します (1) 初 期 設 定 ダウンロード: 以 下 の URL から autobc.zip ファイルをダウンロードし 解 凍 http://amrc.iwate-med.ac.jp/modules/contents/index.php?content_id=32 autobc フォルダの 中 身 は 5 つの script ファイル( 拡 張 子 m ファイル)と README.txt の 合 計 6ファイルです ファイル 場 所 を 決 める: 解 凍 後 autobc フォルダごとドキュメントの MATLAB フォルダの 中 に 移 動 この 中 に autobc フォルダを 入 れる パス 設 定 : MATLAB を 起 動 後 ファイル - パス 設 定 で autobc を 保 存 した 場 所 のパスを 設 定 設 定 方 法 は フォルダを 追 加 ボタンで autobc フォルダを 選 択 する ドキュメント フォルダの 場 合 は C:\Users\[ ユーザ 名 ]\Documents\MATLAB\autobc です ここでは 移 動 や 削 除 の 危 険 性 が 少 ないドキュメント 内 の MATLAB フォルダに autobc フォル ダを 移 動 する 方 法 を 紹 介 しましたが ドキュメント 以 外 の 場 所 に 保 存 しても 構 いません(その 際 も 必 ずパス 設 定 を 行 ってください) ただし 保 存 先 のパス 名 に 日 本 語 が 含 まれないように 注 意 してください(MATLAB では 日 本 語 のパス 名 を 認 識 できません) 設 定 確 認 : MATLAB のコマンドウィンドウで edit autobc.m で Enter autobc.m ファイルが 起 動 することを 確 認 4
MRIcroN の 場 所 確 認 : 1 ページ 目 で MRIcroN を C:\Program Files (x86)の 直 下 に 置 くこと をおすすめしましたが それ 以 外 の 場 所 に 置 く 場 合 は 下 記 (autobc.m ファイル) 赤 枠 内 の の 中 のパス 名 を 変 更 してください (2) autobc の 使 い 方 その1: MATLAB のコマンドウィンドウで autobc で Enter この 場 合 は 2 章 で 設 定 した Bias FWHM( 半 値 幅 )が 30mm となります これは 7 Tesla な どの 超 高 磁 場 MRI で 撮 像 した 信 号 ムラの 強 い 画 像 を 対 象 とした 設 定 になっています その2: MATLAB のコマンドウィンドウで autobc(??) で Enter??のところには 2 章 で 設 定 した Bias FWHM( 半 値 幅 )の 数 値 を 入 力 します 例 えば 半 値 幅 60mm に 設 定 したい 場 合 は autobc(60) です (3) autobc 実 行 DICOM ファイルの 入 っているフォルダを 選 択 して Done ムラ 補 正 後 の DICOM ファイルを 保 存 するフォルダを 選 択 して Done 複 数 のフォルダを 選 択 することができます ムラ 補 正 後 の DICOM 画 像 のシリーズ 番 号 は オリジナルの 番 号 +50 となります 例 えば オ リジナルの DICOM 画 像 のシリーズ 番 号 が 3 ならば ムラ 補 正 後 のシリーズ 番 号 53 になります この 処 理 にて 使 用 した 中 間 結 果 ファイルが 保 存 フォルダの 中 に 作 成 されますが 削 除 しても 構 いません (4) ムラ 補 正 後 の DICOM 画 像 を 確 認 ムラ 補 正 後 の DICOM ファイルは (3)で 指 定 した 保 存 先 フォルダ 内 の ProcessedDICOM フ ォルダ の 中 にあります 5
4. その 他 注 意 事 項 免 責 禁 止 事 項 DICOM 画 像 の 種 類 によっては 2 章 及 び3 章 のムラ 補 正 処 理 が 出 来 ない 場 合 があります ここで 紹 介 した 作 業 やファイル ソフトウェアの 使 用 に 関 しては ご 利 用 者 様 の 責 任 において 実 行 してください 作 業 やファイル ソフトウェアの 使 用 による 一 切 の 損 害 に 対 して 著 作 権 者 及 び 岩 手 医 科 大 学 は 責 任 を 負 いません ここで 紹 介 したファイル ソフトウェアは 無 償 ですが 複 製 再 配 布 はできません ここで 紹 介 した 作 業 により 作 成 された DICOM 画 像 は 診 断 目 的 での 使 用 はできません 補 足 事 項 DICOM Import で 出 力 されるファイルについて - デフォルトでは img+hdr の2つのファイルが 出 力 されますが nii の 1 つのファイルで 出 力 することも 可 能 です - 方 法 は Batch ボタンを 押 して Batch Editor メニューの SPM Edit Defaults を 選 択 し Module List から DICOM Import を 選 びます Output image format を Single file (nii) NIfTI にします 最 後 に Batch Editor メニューの SPM Quit Defaults を 選 択 して 完 了 6