(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場を発生する２つのマグネットと、これらのマグネットによって発生される静磁場中に置かれた生体に対して所定の周波数の高周波信号を与える高周波信号供給手段と、前記高周波信号の供給時に発せられる体内の磁気共鳴信号を受信して体内の磁気共鳴像を得る検出手段とを備えた治療用ＭＲＩ装置において、
傾斜磁場を形成する傾斜磁場発生手段と、前記２つのマグネットのうちの一方の第１のマグネットに取付けられた生体及び生体内部の実画像を得るための光学手段と、前記第１のマグネットを生体に対して移動自在で、且つ任意の位置で固定保持する第１のマグネット固定保持手段と、前記第１のマグネットの位置を検出する第１のマグネット位置検出手段と、この第１のマグネット位置検出手段からの信号に基づき、前記２つのマグネットのうちの他方の第２のマグネットを移動させる位置を解析する解析手段と、前記解析手段からの信号に基づき、前記解析手段で解析された位置に前記第２のマグネットを移動させ、その移動位置で固定保持する第２のマグネット移動保持手段とを具備したことを特徴とする治療用ＭＲＩ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気共鳴を利用した治療用ＭＲＩ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、治療用ＭＲＩ装置として例えば特開平７−２１３５０７号公報にはＭＲイメージングシステムの開放型主磁石に２つのリングを設け、２つのリング型磁石の隙間のイメージング容積に主磁石の外側にいる医師が接近できるようにした技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来構成のシステムを用いて例えば脳外科マイクロサージェリー（顕微鏡下手術）を行う場合には、２つのリング型磁石間の隙間へ顕微鏡を配置しなければならない。しかしながら、２つのリング型磁石間の隙間の大きさは所定の間隔に制限されているので、２つのリング型磁石間に配置された顕微鏡の向きを前後左右方向に動かす顕微鏡操作に対し、前後方向（リングの中心軸と直交する方向）には十分なスペースがとれるが左右方向（リングの中心軸方向）には隙間が十分でないため、制約を受ける。
【０００４】
そのため、上記従来構成のものにあっては、例えば脳外科マイクロサージェリーは可能ではあるが、顕微鏡の操作に制限があるので、手術野の確保が困難となり、盲目的な処置をせざるを得ない場合や、また手術の中断を余儀なくされるおそれもある。
【０００５】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、術者による作業空間を広く確保でき、光学手段の操作の自由度を増し、安全でコンパクトな治療用ＭＲＩ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、静磁場を発生する２つのマグネットと、これらのマグネットによって発生される静磁場中に置かれた生体に対して所定の周波数の高周波信号を与える高周波信号供給手段と、前記高周波信号の供給時に発せられる体内の磁気共鳴信号を受信して体内の磁気共鳴像を得る検出手段とを備えた治療用ＭＲＩ装置において、傾斜磁場を形成する傾斜磁場発生手段と、前記２つのマグネットのうちの一方の第１のマグネットに取付けられた生体及び生体内部の実画像を得るための光学手段と、前記第１のマグネットを生体に対して移動自在で、且つ任意の位置で固定保持する第１のマグネット固定保持手段と、前記第１のマグネットの位置を検出する第１のマグネット位置検出手段と、この第１のマグネット位置検出手段からの信号に基づき、前記２つのマグネットのうちの他方の第２のマグネットを移動させる位置を解析する解析手段と、前記解析手段からの信号に基づき、前記解析手段で解析された位置に前記第２のマグネットを移動させ、その移動位置で固定保持する第２のマグネット移動保持手段とを具備したことを特徴とする治療用ＭＲＩ装置である。
そして、磁気共鳴イメージングのための静磁場を形成する２つのマグネットの１つに生体及び生体内部の実画像を得るための光学手段を兼ね備えたため、光学手段の生体へのアプローチに制限がなくなり、しかも常に光学手段の光学中心線上に磁気共鳴イメージング領域が存在するので、光学手段及び磁気共鳴イメージングの手術野が常に一致し、操作性が向上するとともに、手術の安全性も向上するものである。さらに、マグネットと光学手段を一体化させたことと、光学手段及び磁気共鳴イメージングの手術野の一致により、磁気共鳴イメージングの範囲を必要最小限として装置全体がコンパクトになるようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図４を参照して説明する。図１は本実施の形態の治療用ＭＲＩ装置全体の外観を示すものである。本実施形態のＭＲＩ装置には、図１に示すように、離間対向配置された一対のマグネット１，２からなる対極式の静磁場発生用磁石３が設けられている。この静磁場発生用磁石３は、例えば常伝導マグネット（超伝導マグネットや、永久磁石であっても良い）で構成されている。そして、マグネット１，２の筐体の内部には図３に示すように静磁場中におかれた患者Ｐ（図４参照）に対して所定の周波数の高周波磁場を与えるＲＦ送信コイル（高周波信号供給手段）４と、患者内のスピンをもつ励起した核が発する所定の周波数のＭＲ信号を検出する検出手段であるＭＲ信号検出コイル（以下ＲＦ受信コイルという）５と、ＭＲ信号に空間的情報を付与するための微少な傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生コイル（傾斜磁場発生手段）６とを備えている。
【０００８】
また、図４に示すように、マグネット１，２は、手術台７に横たえられた患者Ｐの所定の部位のみに対して局所的な静磁場を発生可能な、好ましくは小型のものとして形成されている。ここで、２つのマグネット１，２のうちの一方の第１のマグネット１は第１のマグネット固定保持手段８によって生体（患者Ｐ）に対して移動自在で、術者Ｓが所望の位置へ自在に移動可能で、且つ後述する固定機構により所望の位置で固定可能になっている。さらに、２つのマグネット１，２のうちの他方の第２のマグネット２は後述する第２のマグネット移動保持手段９によってその位置と方向を変化させることができるようになっている。
【０００９】
また、第１のマグネット固定保持手段８にはＭＲＩ装置の本体１０の上端部に一端部が第１関節部１１を介して回動可能に連結された第１アーム１２と、この第１アーム１２の他端部に下端部が第２関節部１３を介して回動可能に連結された第２アーム１４と、この第２アーム１４に一端部が第３関節部１５を介して回動可能に連結された第３アーム１６と、この第３アーム１６の他端部に一端部が第４関節部１７を介して回動可能に連結された第４アーム１８と、この第４アーム１８の他端部に一端部が第５関節部１９を介して回動可能に連結された第５アーム２０と、この第５アーム２０の他端部に固定されたマグネットホルダ２１とが設けられている。そして、第１のマグネット１は、マグネットホルダ２１に固定されている。
【００１０】
さらに、この第１のマグネット固定保持手段８の各アーム１２，１４，１６，１８，２０の各々の関節部１１，１３，１５，１７，及び１９内には関節固定手段（図示しない）および回転角度検知手段（図示せず）が埋設されている。また、マグネットホルダ２１にはハンドル２２ａ，２２ｂが取付けられている。そして、第１のマグネット１は、術者Ｓがハンドル２２ａ，２２ｂを握り、自在にその位置を移動させることができるとともに、術者が所望する位置に第１のマグネット１を固定することができるようになっている。
【００１１】
また、第２のマグネット移動保持手段９には位置制御アーム部２３が設けられている。この位置制御アーム部２３にはＭＲＩ装置の本体１０の下端部に基端部が回動可能に連結された第１アーム２４と、この第１アーム２４の先端部に基端部が第１関節部２５を介して回動可能に連結された第２アーム２６と、この第２アーム２６の先端部に下端部が固定されったＬ字状の支持部材２７と、このＬ字状支持部材２７の上端部に基端部が第２関節部２８を介して回動可能に連結されたマグネットホルダ２９とが設けられている。そして、第２のマグネット２は、マグネットホルダ２９の上端部に固定されている。
【００１２】
また、第１のマグネット１には生体及び生体内部の実画像を得るための手術用顕微鏡（光学手段）３０が一体的に取付けられている。ここで、マグネット１の上面側にはこの手術用顕微鏡３０の接眼レンズ３１、マグネット１の下面側にはこの手術用顕微鏡３０の対物レンズ（図示しない）がそれぞれ配設されている。ここで、手術用顕微鏡３０の光学軸は、静磁場発生磁石３により形成される静磁場の磁束と一致され、手術用顕微鏡３０の光学軸がＭＲＩイメージングの中心軸と常に一致するように設定されている。そして、術者Ｓが接眼レンズ３１を介して静磁場発生磁石３により生じる静磁場内の実画像を視ることができるようになっている。
【００１３】
また、図３は本実施の形態のＭＲＩ装置のＭＲ信号処理や、全体の制御を行うための制御回路３２を示すものである。この制御回路３２には、静磁場発生用磁石３に設けられたＲＦ送信コイル４に接続され、且つ所定の周波数の高周波磁場を形成するＲＦ送信器３３と、静磁場発生用磁石３に設けられたＲＦ受信コイル５に接続され、且つＲＦ受信コイル５によって検出されたＭＲ信号をうけるＲＦ受信器３４と、ＲＦ受信器３４とＲＦ送信器３３とに接続され、且つこれらの機器３３，３４の送受信帯域の調整を行うチューニング回路３５と、静磁場発生用磁石３に設けられた傾斜磁場発生コイル６に接続された傾斜磁場アンプ３６と、傾斜磁場アンプ３６を制御して傾斜磁場強度を調整する制御回路３７と、第１のマグネット１の移動量を検知する第１のマグネット移動量検知回路（第１のマグネット位置検出手段）３８と、第２のマグネット２の位置決めを制御する第２のマグネット移動制御回路３９と、制御回路３２を統括するＣＰＵ（解析手段）４０と、操作手段としてのコンソール４１と、シーケンサ４２とが設けられている。
【００１４】
また、ＣＰＵ４０には、コンソール４１、シーケンサ４２、制御回路３７、第１のマグネット移動量検知回路３８、第２のマグネット移動制御回路３９、チューニング回路３５がそれぞれ接続されている。さらに、シーケンサ４２にはＲＦ送信器３３と、傾斜磁場アンプ３６とが接続されている。
【００１５】
そして、術者Ｓにより移動された第１のマグネット１の移動量は、第１のマグネット固定保持手段８の各関節部１１，１３，１５，１７，及び１９内に埋設された回転角度検知手段（図示せず）によって得られる回転角度データをＭＲＩ装置本体１０内に埋設されたＣＰＵ４０で処理され、ＣＰＵ４０に３次元的に把握されるようになっている。
【００１６】
さらに、第２のマグネット２は、位置制御アーム部２３によってＭＲイメージングを得るための最適位置へと位置決めされるようになっている。ここで、ＭＲイメージングを得るための最適位置は、ＣＰＵ４０で処理された第１のマグネット１の３次元的位置に対し、理想的な第２のマグネット２の位置がＣＰＵ４０にて計算され、その計算結果をもとに位置制御アーム部２３が第２のマグネット２を位置決めするようになっている。
【００１７】
次に、上記構成のＭＲＩ装置の動作について説明する。本実施の形態のＭＲＩ装置を用いて患者Ｐの患部の断層像を得ながら同時にマイクロサージェリーを行う場合には次の操作が行われる。まず、患者Ｐを手術台７に寝かせた状態で、術者ＳがＭＲＩ装置のハンドル２２ａ，２２ｂを保持し、手術用顕微鏡３０の接眼レンズ３１をのぞき込みながらマグネット１を手術野へと移動させる。このとき、術者Ｓにより移動された第１のマグネット１の移動量は第１のマグネット移動量検知回路３８によって検知され、この第１のマグネット移動量検知回路３８からの検出データはＣＰＵ４０に入力される。
【００１８】
さらに、この第１のマグネット１の移動量の検出データは、第１のマグネット固定保持手段８の各関節部１１，１３，１５，１７，及び１９内に埋設された回転角度検知手段（図示せず）によって得られる回転角度データにもとづいてＣＰＵ４０で処理され、ＣＰＵ４０に３次元的に把握される。
【００１９】
そして、このＣＰＵ４０からの制御信号にもとづいて第１のマグネット１の動きに追従して第２のマグネット２が位置制御アーム部２３によってＭＲＩイメージング最適位置に位置決めされる。ここで、ＭＲイメージングを得るための最適位置は、ＣＰＵ４０で処理された第１のマグネット１の３次元的位置に対し、理想的な第２のマグネット２の位置がＣＰＵ４０にて計算され、その計算結果をもとに位置制御アーム部２３によって第２のマグネット２を位置決めされる。
【００２０】
また、マグネット１を手術野へ移動させた状態で、術者Ｓが例えば高周波ピンセット２３を操作し、通常のマイクロサージェリーを行う。このとき、術者Ｓは、必要に応じ顕微鏡手術野の断層像を撮る。この場合、既にマグネット１の動きに追従し、マグネット２がＭＲＩイメージング最適位置に位置決めされているので、即座に断層像を撮ることができる。
【００２１】
そこで、上記構成のものにあっては磁気共鳴イメージングのための静磁場を形成する２つのマグネット１，２の１つに生体及び生体内部の実画像を得るための手術用顕微鏡３０を一体的に設けたので、手術用顕微鏡３０の生体へのアプローチに従来のような制限がなくなり、手術用顕微鏡３０の操作の自由度を従来に比べて高めることができる。
【００２２】
また、手術用顕微鏡３０の光学軸は、静磁場発生磁石３により形成される静磁場の磁束と一致され、手術用顕微鏡３０の光学軸がＭＲＩイメージングの中心軸と常に一致するように設定されているので、常に手術用顕微鏡３０の光学中心線上に磁気共鳴イメージング領域が存在する。そのため、手術用顕微鏡３０及び磁気共鳴イメージングの手術野が常に一致し、断層像撮影を素早く行うことができるので、従来に比べてＭＲＩ装置の操作性が向上するとともに、手術の安全性の向上を図ることができる。
【００２３】
さらに、第１のマグネット１と手術用顕微鏡３０を一体化させたことと、手術用顕微鏡３０及び磁気共鳴イメージングの手術野の一致により、磁気共鳴イメージングの範囲を必要最小限として装置全体がコンパクトになる。また、２つのマグネット１，２を独立して容易に移動することができるので、局所的に静磁場を形成してあらゆる手術を安全に行うことができる。
【００２４】
なお、本実施の形態では、ＲＦ送信器３３とＲＦ受信器３４を静磁場発生磁石３内に埋設したが、これらを静磁場発生磁石３の外部、すなわち患者Ｐの表面に設置するサーフェースコイルなどへその機能を持たせることも可能である。
【００２５】
また、第１のマグネット１の移動量検知を、例えば特開平７−２１３５０７号公報に開示されている光学的位置検出システム（Ｐｉｘｓｙｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）で検出し、それをＣＰＵ４０で処理することも可能である。
【００２６】
さらに、第２のマグネット２が常に第１のマグネット１の動きに追従するのではなく、断層像撮影の時にのみ第２のマグネット２が位置決めされる構成にしてもよく、この場合には手術中の第２のマグネット２の煩雑な動きがなくなる効果がある。
【００２７】
また、図５は本発明の第２の実施の形態を示すものである。本実施の形態では、第１のマグネット１に取付けられた光学手段として、第１の実施の形態（図１乃至図４参照）における手術用顕微鏡３０に代えて内視鏡ホルダー５１を設けた点が第１の実施の形態とは異なる。
【００２８】
この内視鏡ホルダー５１には内視鏡５２が着脱自在に取付けられている。この内視鏡５２の操作部にはテレビカメラ５３が取付けられている。さらに、テレビカメラ５３はカメラケーブル５４、ＣＣＵ５５を介してモニタ５６へ接続されている。
【００２９】
また、内視鏡５２の操作部にはライトガイドケーブル５７の一端部が連結されている。このライトガイドケーブル５７の他端部は光源装置５８に着脱可能に連結されている。
【００３０】
次に、上記構成のＭＲＩ装置の動作について説明する。本実施の形態のＭＲＩ装置を用いて患者Ｐの患部の断層像を得ながら同時に内視鏡下手術を行う場合には次の操作が行われる。まず、患者Ｐを手術台７に寝かせた状態で、術者ＳがＭＲＩ装置のハンドル２２ａ，２２ｂを保持し、内視鏡像をモニタ５６で観察しながら内視鏡５２の先端を所望の位置へと誘導する。このとき、第１の実施の形態と同様に術者Ｓにより移動された第１のマグネット１の動きに追従して第２のマグネット２が位置制御アーム部２３によって移動され、ＭＲＩイメージング最適位置に位置決めされる。なお、ＭＲＩ装置による断層像の撮影は、第１の実施の形態と同じである。
【００３１】
また、本実施の形態において、モニタ５６に映し出される内視鏡像は正立像であるが、内視鏡像を左右逆さにし、丁度鏡に反射させたような信号を図示しない第２のモニタへ映し出すことも可能である。これは、内視鏡下手術を行う場合、通常時のように２名の術者が行う場合に有効である。
【００３２】
すなわち、内視鏡下手術中は２名の術者は手術台７上に寝ている患者の左右に位置する。そのため、２名の術者が一つのモニタにより、内視鏡画像を観察する場合、一方の術者にとっては左右逆の映像を視ることとなる。したがって、このケースでは２台のモニタを使用し、１台は正立像を、もう１台は左右逆の鏡像を映し出すとことにより、患者の左右の術者にそれぞれ正しい内視鏡画像を観察させることができる。
【００３３】
また、図６は本発明の第３の実施の形態を示すものである。本実施の形態では、第２の実施の形態（図５参照）で示したＭＲＩ装置の光源装置５８とＣＣＵ５５とが一体化されてＭＲＩ装置の本体１０内に埋設されている。さらに、２つの液晶モニタ６１ａ，６１ｂがモニタ支持アーム３１にて第１のマグネット固定保持手段８の第５アーム２０へ回動自在に取付けられている。
【００３４】
また、ライトガイドケーブル５７及びカメラケーブル５４は第１のマグネット固定保持手段８の第５アーム２０に設けられた接続コネクタ６３に接続されている。さらに、モニタ５６は本体１０に設けられた外部接続端子６４と接続されている。
【００３５】
そして、本実施形態の動作は第２の実施の形態と略同様である。但し、２つの液晶モニタ６１ａ，６１ｂを術者Ｓの近傍に配置し、且つ一方の液晶モニタ６１ａに内視鏡画像を、他方の液晶モニタ６１ｂにＭＲ断層像を映し出すことで、理想的な手術環境を実現できる。
【００３６】
また、液晶モニタ６１ｂのＭＲ断層像では、例えば集束超音波治療のモニタリング機能としての温度変化モニタリングが可能であり、温度変化モニタリングが例えば色変化で確認できても良い。さらに、温度変化を対象部位と周辺部位との相対温度変化として認識し、液晶モニタ６１ｂに表示してもよい。
【００３７】
また、治療対象部位と否治療対象部位との境界線を認識し、それを強調するような画像処理機能を含んでも良い。さらに、境界線を、ある幅を持たせて強調し、それを治療すべき領域に対するサージカルマージンとすることも可能としても良い。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。
次に、本出願の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。
記
（付記項１）  静磁場を発生する第１と第２の２つのマグネットを備え、これらのマグネットによって発生される静磁場中に置かれた生体に対して所定の周波数の高周波信号を与えると共に、その際に発せられる体内の磁気共鳴信号を受信して体内の磁気共鳴像を得る治療用ＭＲＩ装置において、傾斜磁場を形成する傾斜磁場発生手段と、前記第１のマグネットに取付けられた生体及び生体内部の実画像を得るための光学手段と、前記第１のマグネットを生体に対して移動自在で、且つ任意の位置で固定保持する固定保持手段と、前記第１のマグネットの位置を検出する第１マグネット位置検出手段と、この第１マグネット位置検出手段からの信号に基づき、前記第２のマグネットの移動させる位置を解析する解析手段と、前記解析手段からの信号に基づき、前記第２のマグネットを駆動させ、固定保持する駆動保持手段と、を具備したことを特徴とする治療用ＭＲＩ装置。
【００３９】
（付記項２）  ２つの前記マグネットにより形成される静磁場の磁束と、前記光学手段の光学軸が一致している付記項１の治療用ＭＲＩ装置。
【００４０】
（付記項３）  静磁場を発生する２つのマグネットを備え、これらマグネットによって発生される静磁場中におかれた生体に対し所定の周波数の高周波信号を与えると共に、その際に発せられる体内の磁気共鳴信号を受信して体内の磁気共鳴像を得るＭＲＩ装置であって、傾斜磁場を形成する傾斜磁場発生手段を含み、前記マグネットの１つに生体及び生体内部の実画像を得るための光学手段を兼ね備え、前記光学手段を備えた前記マグネットの位置を生体に対し自在に変化させることができ、その位置を任意の位置で固定する固定手段を備え、前記光学手段を備えた前記マグネットの固定位置に対し他方のマグネットをどこに位置させるべきか解析する解析手段を含み、前記解析手段によって解析された位置に前記他方のマグネットを動かしそこに固定する駆動手段を備えた、ことを特徴とする治療用ＭＲＩ装置。
【００４１】
（付記項４）  前記静磁場を発生するマグネットが、超伝導マグネットであることを特徴とする付記項３に記載の装置またはシステム。
【００４２】
（付記項５）  前記静磁場を発生するマグネットが、常伝導マグネットであることを特徴とする付記項３に記載の装置またはシステム。
【００４３】
（付記項６）  前記静磁場を発生するマグネットが、永久磁石であることを特徴とする付記項３に記載の装置またはシステム。
【００４４】
（付記項７）  前記光学手段が、手術用顕微鏡であることを特徴とする付記項３に記載の装置またはシステム。
【００４５】
（付記項８）  前記光学手段が、内視鏡であることを特徴とする付記項３に記載の装置またはシステム。
【００４６】
（付記項９）  前記内視鏡が、着脱自在に取付けられていることを特徴とする付記項３に記載の装置またはシステム。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば２つのマグネットのうちの一方の第１のマグネットに生体及び生体内部の実画像を得る光学手段を取付けたので、術者による作業空間を広く確保でき、光学手段の操作の自由度を増し、安全でコンパクトな治療用ＭＲＩ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態の治療用ＭＲＩ装置全体の斜視図。
【図２】  第１の実施の形態の治療用ＭＲＩ装置の制御機器の接続状態を示す概略構成図。
【図３】  第１の実施の形態の治療用ＭＲＩ装置の制御回路を示す概略構成図。
【図４】  第１の実施の形態の使用状態を示す斜視図。
【図５】  本発明の第２の実施の形態の治療用ＭＲＩ装置全体の斜視図。
【図６】  本発明の第３の実施の形態の治療用ＭＲＩ装置全体の斜視図。
【符号の説明】
１    第１のマグネット
２    第２のマグネット
４    ＲＦ送信コイル（高周波信号供給手段）
５    ＭＲ信号検出コイル（検出手段）
６    傾斜磁場発生コイル（傾斜磁場発生手段）
８    第１のマグネット固定保持手段
９    第２のマグネット移動保持手段
３０    手術用顕微鏡（光学手段）
３８    第１のマグネット移動量検知回路（第１のマグネット位置検出手段）
４０    ＣＰＵ（解析手段）
【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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