(57)【要約】【課題】ＭＲＩ装置とＭＲＩ装置内部で撮像可能な超音波装置を連動して高画質なマルチモダリティ透視画像を提供し、X線被曝を無くしたナビゲーション手術支援環境作成を目的とする。【解決手段】ＭＲＩ装置とＭＲＩ装置内部で撮像可能な超音波装置と三次元位置検出装置による術具位置の検出機能と3Dボリューム画像を三次元再構成する画像処理する機能において、術具位置を検出する手段と検出した術具位置をＭＲＩおよび超音波装置にリアルタイムに転送する手段とＭＲＩおよび超音波にて術具位置を基準とした断面をそれぞれ連続撮像する手段とＭＲＩ装置による撮像時には超音波装置を停止してノイズ発生を抑制する手段と超音波装置による撮像時にはＭＲＩ装置のＲＦパルスだけを連続印加し続け、定常状態を保つことを保ち続ける手段とＭＲＩの撮像位置更新間隔と超音波撮像断面更新間隔は自由に変更できる手段を備えることを特徴とする。【選択図】図７
2010075503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核磁気共鳴装置と、前記核磁気共鳴装置と共に撮像可能な超音波装置と、手術中の術具位置を検出する術具位置検出装置と、３Ｄボリューム画像を三次元再構成する画像処理手段とを具備してなるマルチモダリティ手術支援装置において、
前記術具位置検出装置により検出した術具位置を前記核磁気共鳴装置および前記超音波装置にリアルタイムに転送する手段と、
前記核磁気共鳴装置および前記超音波装置により、前記術具位置を基準とした被検体の断層面をそれぞれ連続撮像する手段と、
前記核磁気共鳴装置において、静磁場に置かれた前記被検体に対して設定される断層面に応じて傾斜磁場とＲＦパルスを印加する撮像シーケンスを実行するＭＲ制御手段とを有し、
前記被検体の断層面をそれぞれ連続撮像する際に、前記核磁気共鳴装置による前記被検体の撮像時には、前記超音波装置を停止させ、前記超音波装置による前記被検体の撮像時には、前記核磁気共鳴装置の一部機能を停止させることにより互いの画像への影響を抑制し、
前記核磁気共鳴装置の撮像位置、および前記超音波装置の撮像断面のそれぞれの更新間隔は、前記撮像シーケンスに基づき任意に設定できることを特徴とするマルチモダリティ手術支援装置。
【請求項２】
前記被検体の断層面をそれぞれ連続撮像する手段は、前記核磁気共鳴装置と前記超音波装置とを所定の時間内に切り換えて交互に撮像するものであり、
前記核磁気共鳴装置による前記被検体の撮像時には、前記超音波装置による前記被検体の撮像を停止してノイズ発生を抑制し、
前記超音波装置による前記被検体の撮像時には、前記ＲＦパルスだけを連続印加し続けることで前記核磁気共鳴装置内の定常状態を保持しことを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置。
【請求項３】
前記核磁気共鳴装置による前記被検体の撮像時のデータ取得時間は、前記超音波装置による前記被検体の撮像時のデータ取得時間の整数倍であることを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置。
【請求項４】
前記核磁気共鳴装置による前記被検体の撮像は、１回のＲＦパルス印加によるデータ取得を１単位としてそれを複数単位繰り返し行い、
前記超音波装置による前記被検体の撮像は、前記１単位のデータ取得時間の１乃至２倍の範囲内の時間でデータを取得することを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置。
【請求項５】
前記術具位置情報は、座標変換され、前記超音波装置、前記核磁気共鳴装置、および前記画像処理手段にリアルタイムに転送されることを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置。
【請求項６】
前記超音波装置および前記核磁気共鳴装置の停止の方法は、前記各装置の電源を落とすことなく一時停止機能を用いることを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置。
【請求項７】
前記超音波装置および前記核磁気共鳴装置は、外部に対するノイズ放出を抑制するためにノイズシールド材で覆われていることを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置
【請求項８】
前記核磁気共鳴装置における定常状態の保持は、前記ＲＦパルスを続けて印加すると共に、前記傾斜磁場の印加を停止させることにより行われることを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置。
【請求項９】
前記核磁気共鳴装置と前記超音波装置のそれぞれの撮像の更新間隔や画質に関するパラメータは、ユーザにより任意に変更され、該変更によりリアルタイムに切り替わることを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置。
【請求項１０】
前記核磁気共鳴装置の撮像断面を、前記核磁気共鳴装置と前記超音波装置との撮像の切換えを規程回数繰り返すまでは変更しない機能を有することを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置。
【請求項１１】
前記核磁気共鳴装置の撮像位置と前記超音波装置の撮像位置は異なる断面でもよく、複数の術具適用時に切り換えて断面構成を変更できることを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置。
【請求項１２】
前記画像処理手段は、前記核磁気共鳴装置画像と前記超音波画像を加減算する機能を有し、ユーザの指示に従って表示する機能を有することを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置。
【請求項１３】
前記核磁気共鳴装置画像と前記超音波画像は、通常撮像と温度特性画像の交互撮像を可能とすることを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置。
【請求項１４】
前記術具が超音波プローブであって、該超音波プローブに付属するケーブルは、前記核磁気共鳴装置に装備されたベッド、または個別に設けられたベッドのそれぞれに装着されたコネクタおよびプリアンプを経由して配置され、該ケーブルで取得された信号は、前記超音波装置に転送され、画像再構成されることを特徴とする請求項１記載のマルチモダリティ手術支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核磁気共鳴撮像装置（以下、ＭＲＩ装置と称する）とＭＲＩ装置内部で撮像可能な超音波装置と三次元位置検出装置による術具位置の検出機能と3Dボリューム画像を三次元再構成する画像処理する機能において、術具や超音波プローブ位置を検出しながら交互にリアルタイム撮像を行い、高画質なマルチモダリティ透視画像を作成するマルチモダリティ手術支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置は、連続的に被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴信号（以下、ＭＲ信号と称する）を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を映像化するものである。現在、臨床で普及しているＭＲＩ装置の撮像対象は、被検体の主たる構成物質、プロトンである。ＭＲＩは、プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和現象の空間分布を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を２次元もしくは３次元的に撮像する。
【０００３】
一般的なＭＲＩ装置は、患者の周囲に静磁場を発生する磁石と、この空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、この領域に高周波磁場を発生するＲＦコイルと、患者が発生するＭＲ信号を検出するＲＦ受信コイルを含み構成されている。傾斜磁場コイルは、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向の傾斜磁場コイルで構成され、傾斜磁場電源からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。ＲＦコイルは、ＲＦ送信部の信号に応じて高周波磁場を発生する。ＲＦコイルの信号は、信号検出部で検出され、信号処理部で信号処理され、また計算により画像信号に変換される。画像信号は、表示部で断層像として表示される。傾斜磁場電源、ＲＦ送信部、信号検出部などは、制御部で制御され、制御のタイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれている。患者は、ベッドに横たわってＲＦ受信コイル、ＲＦコイル傾斜磁場コイルなどで囲まれた装置内の空間に搬送され、断層面の撮像が行われる。
【０００４】
このようなＭＲＩ装置を用いた心臓イメージングや、手術時の穿刺モニタリング、経皮的治療などに使用されるＩ−ＭＲＩ装置（ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ−ＭＲＩ装置、または、Ｉｎｔｒａｏｐｅｒａｔｉｖｅ−ＭＲＩ装置の略称）では、リアルタイムで撮像する断層面を任意に設定したいという要望がある。撮像する断層面を任意に選択する手法として、グラフィカルユーザインタフェースにＭＲＩ画像を表示して、画面上のボタンをクリックして、次に撮像する断層面を決定する方法（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ：Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ  ＭＲＩ  ｏｎ  ａ  ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ  ｓｃａｎｎｅｒ；ＡＢ。Ｋｅｒｒ他、３８巻、ｐｐ。３５５−３６７（１９９７））や、３次元マウスなどを使う方法（ＵＳＰ−５５１２８２７）などが提案されている。これらの方法では、撮像する断層面の位置や向きをマウスなどの入力手段で調整、設定しなければならず煩雑なので、ＭＲＩ装置としては、より簡便に撮像する断層面の位置や向きを調整、設定できることが望ましい。その手法として、ＵＳＰ−５３６５９２７やＵＳＰ−６０２６３１５などの断層面指示デバイス（ポインタなど）を用いて撮像する断層面を決定するＭＲＩ装置が提案されている。ＵＳＰ−５３６５９２７は、断層面指示デバイスであるポインタに発光ダイオードが設けられ、操作者がポインタで指し示した位置を赤外線カメラで検出したり、関節にセンサが備えられたアームの先端部にポインタを設け、アームの関節の角度などでポインタの位置を検出し、これに基づいて、断層面を自動的に調整するものである。また、ＵＳＰ−６０２６３１５は、２個の赤外線カメラと３個の反射球を備えたポインタとを使って指示した断層面を自動的に決定して撮像するものである。実際に実用レベルにあるシステムは図３に示すものがあり、学会等においても臨床適用結果についても多数発表されている（特願2001-285331、特願2001-285949、特願2002-96291があり、国際特許としてはWO 03/026505 A1（特許文献１）がある）。図３に示すＭＲＩ装置１は、例えば、垂直磁場方式０.３Ｔ永久磁石ＭＲＩ装置１であり、垂直な静磁場を発生させる上部磁石３と下部磁石５、これら磁石を連結するとともに上部磁石３を支持する支柱７、位置検出デバイス９、アーム１１、モニタ１３、モニタ支持部１５、基準ツール１７、パーソナルコンピュータ１９、ベッド２１、制御部２３などを含んで構成されている。ＭＲＩ装置１の図示しない傾斜磁場発生部は、領斜磁場をパルス的に発生させ、最大傾磁場強度１５ｍＴ／ｍで、スルーレート２０ｍＴ／ｍ／ｍｓである。更に、ＭＲＩ装置１は、静磁場中の被検体２４に核磁気共鳴を生じさせるための図示しないＲＦ送信器、被検体２４からの核磁気共鳴信号を受信する図示しないＲＦ受信器を備え、これらは１２.８ＭＨｚの共振型コイルである。
位置検出デバイス９は、２台の赤外線カメラ２５と、赤外線を発光する図示しない発光ダイオードを含んで構成され、断層面指示デバイスであるポインタ２７の位置及び姿勢を検出するものである。また、位置検出デバイス９は、アーム１１により移動可能に上部磁石３に連結され、図３に示すように、ＭＲＩ装置１に対する配置を適宜変更することができる。モニタ１３は、図３に示すように、操作者２９が把持するポインタ２７により指示された被検体２４の断層面の画像を表示するもので、モニタ支持部１５により、赤外線カメラ２５同様上部磁石３に連結されている。基準ツール１７は、赤外線カメラ２５の座標系とＭＲＩ装置１の座標系をリンクさせるもので、３つの反射球３５を備え、上部磁石３の側面に設けられている。パーソナルコンピュータ１９には、赤外線カメラ２５が検出し算出したポインタ２７の情報が、術具位置データとして、例えば、ＲＳ２３２Ｃケーブル３３を介して送信される。制御部２３は、ワークステーションで構成され、図示しないＲＦ送信器、ＲＦ受信器などを制御する。また、制御部２３は、パーソナルコンピュータ１９と接続されている。パーソナルコンピュータ１９では赤外線カメラ２５が検出し算出したポインタ２７の位置から術具３６を考慮してＭＲＩ装置１で利用可能な位置データに変換し、制御部２３へ送信する。位置データは、撮像シーケンスの撮像断面へ反映される。新たな撮像断面で取得された画像は液晶モニタに表示される。また、画像は映像記録装置３４に同時記録される。例えば断層面指示デバイスであるポインタを穿刺針などにとりつけ、穿刺針のある位置を常に撮像断面とする様に構成した場合、モニタには針を常に含む断面が表示されることになる。
【０００５】
一方、位置検出装置と過去に撮像したボリュームデータを用いた手術ナビゲーションシステムは手術時に患者に対してポインタなどにより指定される位置を、当該位置を含む患者の直交３平面それぞれを断面とする断層画像上に表示することにより手術操作をナビゲーションするシステムであり、脳神経外科手術などの高精度の外科手術に適用されている。
【０００６】
ここで、このような手術ナビゲーションシステムにおける患者の断層画像は、予め、ＭＲＩ装置によって撮像した３次元のデータであるボリュームデータにより生成される。一方、ポインタによる指定位置を定めるために必要とされるポインタの位置検出の方式には、機械式、光学式、磁気式、超音波式などの方式がある。このような手術ナビゲーションの技術については、特開：2002-35007、特開：2003-79637に提案されている。同様に、上記Ｉ-ＭＲＩと3D手術ナビゲーションシステムを組み合わせた技術については、特許文献２（特開2003-190117）に提案されている。
【０００７】
ＭＲＩによる高速撮像シーケンスの応用のひとつとして、フルオロスコピー（透視撮像）と呼ばれるリアルタイム動態画像化法が臨床応用されつつある。フルオロスコピーでは、１秒以下程度の周期で撮像と画像再構成を繰り返すことにより、あたかもX線透視撮像のように体内組織の動態抽出や体内に外部から挿入した器具の位置把握に用いることができる動態画像を生成・表示する。この応用は三次元高速撮像にも応用されている。方法として、Rawデータを間引いて撮像し、以前のデータを用いて補完・再構成する技術がある（特許文献３（U.S. Patent Number 6044290）を参照）。例えば、TR = 1、 Phase Encode = 100とすれば、100ms毎に１画像を連続取得することができる。
【０００８】
図４に２Ｄ高速撮像法による血管撮像例を示す。撮像シーケンスはシングルエコーのグラディエントエコー又はマルチエコーのエコープラナー法（ＥＰＩ）の２Ｄ撮像が一般的である。ＲＦパルス401の印加と同時にスライス幅を決定するエンコードパルス402と位相エンコードパルス403、404を制御し、エコーを取得するためのリードアウトパルス405によりエコーを取得する。取得したデータ408はｋ空間407上に再構成されるが、高速撮像をするために中心データのみを連続的に撮像して、周辺データは過去のデータを用いて補完することができる。ここで、動脈（又は静脈）に造影剤410を注入した時の例を示す。連続撮像中の２Ｄ画像411に造影剤410が流入することで、次のスキャンでは流入分413が得られる412。この撮像を繰り返すことで414、416、時系列的な画像と血流情報415、417が高速かつ時系列に描出される。
【０００９】
超音波診断装置の構成を図５に示す。超音波診断装置501は、被検体502内に超音波を送受信し得られた反射エコー信号を用いて診断部位について2次元超音波画像或いは3次元超音波画像を形成して表示するもので、被検体502に超音波を照射し受信する振動子素子を備えた超音波探触子503と、超音波信号を送受信する超音波送受信部504と、受信信号に基づいて2次元超音波画像（Ｂモード画像）或いは3次元超音波画像を構成する超音波画像構成部505と、超音波画像構成部505構成された超音波画像を表示する表示部506を制御する制御部507と、制御部507に指示を与えるコントロールパネル508とを有している。
【００１０】
ここで、各構成要素を具体的に説明する。超音波探触子503は、振動子素子が超音波探触子の長軸方向に１〜ｍチャンネル分配列される。ここで、短軸方向にもｋ個に切断されて１〜ｋチャンネル分配列されている場合、短軸方向の各振動子素子（１〜ｋチャンネル）に与える遅延時間を変えることにより、短軸方向にも送波や受波のフォーカスがかけられるようになっている。また、短軸方向の各振動子素子に与える超音波送信信号の振幅を変えることにより送波重み付けがかけられ、短軸方向の各振動子素子からの超音波受信信号の増幅度又は減衰度を変えることにより受波重み付けがかけられるようになっている。さらに、短軸方向のそれぞれの振動子素子をオン、オフすることにより、口径制御ができるようになっている。
【００１１】
なお、この超音波探触子503は、超音波送受信部504から供給される駆動信号に重畳して印加されるバイアス電圧の大きさに応じて超音波送受信感度つまり電気機械結合係数が変化する、例えばｃＭＵＴ（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer：IEEE Trans. Ultrason. Ferroelect. Freq. Contr. Vol45 pp.678-690 May 1998等）を適用できる。ｃＭＵＴは、半導体微細加工プロセス（例えば、ＬＰＣＶＤ：Low Pressure Chemical Vapor Deposition）により製造される超微細容量型超音波振動子である。
【００１２】
超音波送受信部504は、超音波探触子503に送信信号を供給すると共に受信した反射エコー信号を処理するもので、その内部には、超音波探触子503を制御し超音波ビームの打ち出しをさせる送波回路と、この打ち出された超音波ビームの被検体内からの反射エコー信号を受信し生体情報を収集する受波回路と、これらを制御する制御回路とを有している。
【００１３】
超音波画像構成部505は、超音波送受信部504で処理した反射エコー信号を超音波断層像に変換するもので、順次入力される反射エコー信号に基づいて超音波画像を形成するデジタルスキャンコンバータと、超音波画像を記憶する磁気ディスク装置及びRAMとからなる記憶装置とから成り、超音波送受信部504で受信した反射エコー信号を信号処理し、2次元超音波画像や3次元超音波画像、各種ドプラ画像に画像化して出力する。
表示部506は、超音波画像構成部５で作成された画像を表示制御部を介して入力し超音波画像として表示するもので、例えばＣＲＴモニタ、液晶モニタから成る。
【００１４】
そして、制御部507は、前記各構成要素の動作を制御するもので、ユーザインターフェース回路とのインターフェースを有する制御用コンピュータシステムより構成されている。この制御部507は、それに含まれるユーザインターフェース及び該ユーザインターフェースからの情報等から超音波送受信部504を制御する。また、超音波送受信部504で受信した生体情報を超音波画像構成部505に転送したり、超音波画像構成部505で画像化した情報を表示制御部に伝送するなどの制御を行う。
【００１５】
【特許文献１】国際公開特許WO 03/026505 A1
【特許文献２】特開2003-190117号公報
【特許文献３】米国特許U.S. Patent No. 6044290
【特許文献４】特開2003-325510号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
現在、超音波とＭＲＩを連動させる技術（特許文献４（特開2003-325510））やＭＲＩ対応超音波プローブの技術（特開平6-114055）が紹介されているが、連続相互撮像は臨床的要求はあるものの低画質が問題であった。図２に従来超音波装置とＭＲＩによる相互撮像フロー図を示す。３Ｄ撮像画像２０１からセグメンテーション（領域抽出）を行い２０２、手術が開始２０３され、各種ナビゲーションが開始する２０４。術具位置検出装置にて術具位置が検出され２０５、各ナビゲーションに転送されるが２０６、ＭＲＩによるＩＳＣ(Interactive Scan Control)撮像２０７と超音波装置による撮像２０９の間にはそれぞれ装置を停止し、ノイズ対策のために電源を落とす必要があった２０８、２１０。これを目的部位に到達するまで繰り返し行い２１１、治療開始２１２までには多大な時間を要していた。
【００１７】
また、ＭＲＩで温度計測をする技術（特開2000-300535）や超音波で温度計測をする技術はあるが（特開昭62-16743）、双方の連動と画像処理技術が確立しておらず画像治療に適用されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明は、核磁気共鳴装置と、核磁気共鳴装置と共に撮像可能な超音波装置と、手術中の術具位置を検出する術具位置検出装置と、３Ｄボリューム画像を三次元再構成する画像処理手段とを具備してなるマルチモダリティ手術支援装置において、術具位置検出装置により検出した術具位置を核磁気共鳴装置および超音波装置にリアルタイムに転送する手段と、核磁気共鳴装置および超音波により、術具位置を基準とした被検体の断面をそれぞれ連続撮像する手段と、核磁気共鳴装置において、静磁場に置かれた被検体に設定断層面に応じて傾斜磁場とＲＦパルスを印加する撮像シーケンスを実行するＭＲ制御手段とを有し、核磁気共鳴装置による被検体の撮像時には、超音波装置を停止してノイズ発生を抑制し、超音波装置による被検体の撮像時には、核磁気共鳴装置においてＲＦパルスだけを連続印加し続けることで定常状態を保持し、核磁気共鳴装置の撮像位置、および前記超音波の撮像断面のそれぞれの更新間隔は、撮像シーケンスに基づき任意に設定できることを特徴とするマルチモダリティ手術支援装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ＭＲＩ装置とＭＲＩ装置内部で撮像可能な超音波装置と三次元位置検出装置による術具位置の検出機能と3Dボリューム画像を三次元再構成する画像処理する機能において、術具や超音波プローブ位置を検出しながら交互にリアルタイム撮像を行い、高画質なマルチモダリティ透視画像を作成するものである。
【００２０】
これより、インターベンショナルの分野において、Ｘ線透視画像と同等の効果が得られるだけでなく、被曝がないという点で有効な手段と考える。本方法は、両モダリティの画像が得られることで、US（超音波）の客観性の乏しさをＭＲＩが補うことが可能となる。具体的にはUS撮影面の位置がMRの解剖学（形態）的情報により第三者でも判るようになったり、US像とＭＲＩ像の質的相補（例：胆管浸潤か、または周囲炎症かの判別）が可能になるといった相乗効果が期待できる。
【００２１】
また、本機能は、通常連続画像だけでなく、ＭＲＩや超音波による温度計測画像を準リアルタイムに取得することもでき、治療中の啓示的変化も捉えることができる。これより、ＨＩＦＵ（High Intensity Focused Ultra Sound：収束超音波）などの治療分への応用も可能となり、治療までのガイディングと治療効果の即時判断から、治療精度向上に繋がるものと考える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１に本発明のフロー図を示す。３Ｄボリューム撮像１０１を行い、セグメンテーションを行い領域抽出を行う１０２。手術開始１０３と同時に各種ナビゲーションが開始し１０４、術具位置検出を開始する１０５。取得位置情報は必要に応じて座標変換後、全ナビゲーションに対して位置情報を送信する１０６。ＭＲＩ装置は規程時間ＩＳＣ撮像を行い１０７、術具位置検出１０８で得た最新位置情報をＩＳＣを除く全てのナビゲーションに対して送信する１０９。その情報を用いて超音波画像１１０と３Ｄナビゲーション画像が更新される１１１。つまり、超音波画像と３Ｄナビゲーションは位置情報が毎時更新されるのに対して、ＩＳＣは一定時間（規程回数１１２）同一断面情報を用いて画像情報を取得することになる。これらの処理は目的部位に到達するまで繰り返され１１３、治療が開始されて終了となる１１４。
【００２３】
図６に本発明の装置構成を示す。図３の従来ＩＳＣ構成に対して超音波装置４０を加えている。ＭＲＩ対応超音波プローブ３７には、位置を検出するためのポインタ２７が取り付けられており、超音波画像は専用のモニタ３８に映し出されるだけでなく、パーソナルコンピュータ１９に転送されることで、画像処理が行われ術者用モニタ１４に映し出される。
【００２４】
図７にＭＲＩおよび超音波時系列データ取得図を示す。１ＴＲ７０１に１つのＲＦパルス７０２が印加され、読み取り傾斜磁場７０３を経て１データが得られる７０４。これをユーザ指定回数繰り返す７０５、７０６。このとき、超音波装置は起動状態にあり撮像待機している７０７。規程回数後のＭＲＩ装置はＲＦパルスはそのまま印加し続けるが７０８、読み取り傾斜磁場は印加せずデータも取得しない７０９。この理由は、次の撮像にむけて縦緩和の定常状態を維持するためであり、周波数の関係上、ＲＦパルス印加による超音波画像への影響も少ない。このとき、１ＴＲ時間内で超音波装置は撮像を行い、データを取得し画像化する７１０。この処理をユーザによる終了指示があるまで、繰り返すこととなる。なお、上述のように１ＴＲ時間内で行わずに、２ＴＲ時間内で超音波装置による撮像を行い、データを取得し画像化７１０しても良い。後者の場合は、前者に比較して、良好な画質を得ることができる。ただし、処理時間が前者より必要となる。またさらに、必要に応じて、ｎＴＲ（ｎ＞２）であっても良い。従って、要求される画質および処理時間等の兼ね合いで超音波装置による撮像時間は決定される。
【００２５】
図８にＭＲＩおよび超音波画像表示方法例（画像更新速度優先）を示す。図７同様１ＴＲ８０１で１データを取得する。ここで、規程時間８０２でｋ空間８１４のＭＲＩ信号の一部を取得し８０４、超音波データ８０６から超音波画像を取得する８０７。次のＭＲＩデータ８０８からｋ空間中心部分のデータ８０９を取得し、超音波データ８１０から超音波画像を取得する８１１。次のＭＲＩデータ８１２からｋ空間中心部分のデータ８１３を取得し、超音波データ８１６から超音波画像を取得する８１７。ＭＲＩ画像はこれらのデータ８０４、８０９、８１３から画像８１５を再構成し、術者に提示することとなる。例えば、TR=30ms、規程時間150ms（繰り返し回数：５回）とすると、ＭＲＩ画像は510ms/frame（150×3+30+30ms）で、超音波画像は180ms/frame間隔でそれぞれ画像が得られることとなる。尚、ＭＲＩ画像データ取得中には超音波装置は停止状態とし、超音波データ取得中にはＭＲＩ装置はＲＦパルスのみ印加しているものとする。また、ノイズについては周波数が異なることから相互画像への影響はなく、ＭＲＩ画像と超音波画像を準リアルタイムに連続して提供することができる。これらの処理をユーザによる終了指示があるまで、繰り返すこととなる。なお、超音波装置およびＭＲＩ装置は、各装置が停止された状態において、外部に対するノイズ放出を抑制するためにノイズシールド材で覆われている。
【００２６】
図９にＭＲＩおよび超音波画像表示方法例（画質優先）を示す。図８同様１ＴＲ９０１で１データを取得する。ここで、規程時間９０２でｋ空間９１４のＭＲＩ信号の一部を取得し９０４、超音波データ９０６から超音波画像を取得する９０７。次のＭＲＩデータ９０８からｋ空間中心部分のデータ９０９を取得し、超音波データ９１０から超音波画像を取得する９１１。次のＭＲＩデータ９１２からｋ空間中心部分のデータ９１３を取得し、超音波データ９１６から超音波画像を取得する９１７。ＭＲＩ画像はこれらのデータ９０４、９０９、９１３から画像９１５を再構成し、術者に提示することとなる。さらにｋ空間９３１のＭＲＩ高周波信号の一部を取得し９１８、超音波データ９２０から超音波画像を取得する９２１。次のＭＲＩデータ９２２からｋ空間高周波データ９２３を取得し、超音波データ９２４から超音波画像を取得する９２５。次のＭＲＩデータ９２６からｋ空間高周波データ９２７を取得し、超音波データ９３３から超音波画像を取得する９３４。ＭＲＩ画像は前回取得したｋ空間中心データ９０４、９０９、９１３と高周波成分９１９、９２３、９２７を用いて画像を作成する９３２。この利点は、高周波成分を含んでいるので画像の細部まで明瞭に見えることであり、欠点は過去のデータ９０４、９０９、９１３を用いて補完するので、本来のデータと異なる可能性があるということである。その他、TR、規程時間（繰り返し回数）、ＭＲＩのデータ取得方法はユーザが任意に設定でき、画質優先と画像更新速度優先をリアルタイムに変更することもできる。
ただし、ＭＲＩの撮像断面は超音波撮像断面と同一である必要はなく、ユーザ選択で術具や鉗子等の他の術具を追随することもできる。
【００２７】
図１０にＭＲＩおよび超音波画像を用いた画像処理例を示す。ＭＲＩと超音波撮像断面が同一という条件であるが、ＭＲＩ１００２と超音波画像１００１の同一位置の画像の差分画像１００３と加算画像１００５の例である。一般的に加算画像は相対位置が正しいかを判断し１００６、差分画像で腫瘍や治療領域の確認をするために用いられる１００４。
【００２８】
図１１にＧＵＩ構成例（術前）を示す。３ＤＳｃａｎボタンを押下することで１１０１、３Ｄ画像が取得され、ディスプレイ上に表示される１１１１〜１１１４。撮像位置情報は別画面１１２０に表示され、装置情報・患者情報・各種機能情報・術具情報などの示す画面もある１１２１。さらに領域抽出ボタン１１０２を押下し、ペンやマウス等を用いて腫瘍や血管等のマーキング・セグメンテーションを行い、事前作業が終了する。
【００２９】
図１２にＧＵＩ構成例（手術適用時）を示す。超音波ボタン１１０３をＯＮとすることで、超音波画像が得られ１２０１、ＩＳＣボタン１１０４をＯＮとすることで、ＩＳＣ・ＭＲＩ画像が得られる１２０２。ＩＳＣ画像には、超音波プローブ（術具）位置１２０５が表示されており、その延長線（波線）も表示されている。ここでは、超音波かＩＳＣのどちらかしか動作せず（ボタンが押せず）、Combine Scanを押下することで１１０５、超音波、ＩＳＣ画像の両方の撮像ができるようになる。同時に差分画像１２０３と加算画像１２０４も自動的に表示される。その他の機能として、３Ｄナビゲーションボタン１１０６を押下することで、Ａｘｉａｌ断面１２１０、Ｓａｇｉｔａｌ断面１２１１、Ｃｏｌｏｎａｌ断面１２１２、Ｖｏｌｕｍｅ  Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ１２１３が表示され、ＩＳＣ同様超音波プローブ（術具）位置１２１４とその延長線（波線）が表示される。
【００３０】
図１３にタイムチャートを示す。画像処理系、手術者処理、ＭＲＩシステム処理、超音波画像系処理の４つで構成されている。仮に規程回数を３回と設定すると、まずＭＲＩによる３Dボリューム撮像を行い１３０１、セグメンテーションや手術経路等の事前描出作業を行うことで、手術前準備が完了する１３０２。手術開始後１３０３、術具位置を検出し１３０４、術具位置情報を３Ｄナビゲーション１３０５、ＭＲＩに送信する１３０６。術具位置情報を用いて３Ｄナビゲーションは画像更新を行い１３０７、ＭＲＩは術具位置情報による撮像を行う１３０８。その間、次の術具位置を取得しており１３０９、術具位置情報を３Ｄナビゲーション１３１０、超音波装置に送信する１３１１。術具位置情報を用いて３Ｄナビゲーションは画像更新を行い１３１２、超音波装置は術具位置情報による撮像を行う１３１３。その間、次の術具位置を取得しており１３１５、術具位置情報を３Ｄナビゲーション１３１６、超音波装置に送信する１３１７。術具位置情報を用いて３Ｄナビゲーションは画像更新を行い１３１８、超音波装置は術具位置情報による撮像を行う１３１９。その間、次の術具位置を取得しており１３２１、術具位置情報を３Ｄナビゲーション１３２２、超音波装置に送信する１３２３。術具位置情報を用いて３Ｄナビゲーションは画像更新を行い１３２４、超音波装置は術具位置情報による撮像を行う１３２５。ここで、１スパンが終了し、ＩＳＣ撮像断面が更新される。つまり、次の術具位置情報１３２６を３Ｄナビゲーション１３２７ＭＲＩ装置に送信することで１３２８、高画質なＭＲＩと超音波撮像の相互準リアルタイム画像を提供することができる。
【００３１】
また、図６に示す超音波プローブ３７で取得した信号データはケーブル３９を経由して超音波装置４０に転送され画像再構成されるが、信号強度はケーブル３９の長さに比例して減衰することが分かっている。信号減衰は画質劣化に繋がることから、ケーブル３９は極力短くするのが一般的である。そこで、本発明におけるケーブル３９はベッド２１やＭＲＩ装置の支柱７内部に取り付けられたコネクタにて信号取得し、プリアンプにて信号増幅を行い、ケーブル３３・パーソナルコンピュータ１９を経由して超音波装置４０に転送することで、高画質を保持したリアルタイム画像を提供する機能も有している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態である超音波とＭＲＩによる連続相互撮像を示すフローチャート図。
【図２】従来例の連続相互撮像を示すフローチャート図。
【図３】従来例のIVR-ISC装置構成を示す模式図。
【図４】従来例の２Ｄ高速撮像法による血流ベクトル描出方法を示す模式図。
【図５】一般的な超音波構成を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態である超音波＋ＭＲＩ装置構成を示す模式図。
【図７】本発明のデータ取得方法を示す模式図。
【図８】本発明の画像提示タイミング（画像更新速度優先の場合）を示す模式図。
【図９】本発明の画像提示タイミング（画質優先の場合）を示す模式図。
【図１０】本発明の画像処理機能を示す模式図。
【図１１】本発明の実施形態を示すGUI（手術前）模式図。
【図１２】本発明の実施形態を示すGUI（手術適用時）模式図。
【図１３】本発明の手術タイムチャートを示す模式図。
【符号の説明】
【００３３】
１…ＭＲＩ装置、
３…上部磁石、
５…下部磁石、
７…支柱、
９…位置検出デバイス、
１１…アーム、
１３…モニタ、
１４…モニタ、
１５…モニタ支持部、
１７…基準ツール、
１９…パーソナルコンピュータ、
２１…ベッド、
２３…制御部、
２４…被検体、
２５…赤外線カメラ（位置検出デバイス）、
２７…位置検出ポインタ、
２９…操作者、
３０…術者用モニタ、
３２…開口部、
３３…ケーブル、
３４…映像記録装置、
３５…反射球、
３６…術具、
３７…術具（超音波プローブ）、
３８…超音波装置用モニタ、
３９…超音波信号ケーブル、
４０…超音波装置。
【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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【図１３】
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