(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手操作によりＭＲＩ装置に情報を収集すべき励起断面を設定する任意断面設定装置において、
水平面内の角度及び垂直面内の角度を任意に設定可能な基準面を有する板状ジョイスティックと、
前記基準面の水平面内の角度を検出する水平角度検出手段と、
前記基準面の垂直面内の角度を検出する垂直角度検出手段と、
を備えてなり、
前記水平角度検出手段及び前記垂直角度検出手段により検出された板状ジョイスティックの前記基準面の方向を前記励起断面の方向としてＭＲＩ装置に指示することを特徴とする任意断面設定装置。
【請求項２】
手操作によりＭＲＩ装置に情報を収集すべき励起断面を設定する任意断面設定装置において、
水平面内の角度及び垂直面内の角度を任意に設定可能な基準面を有する板状ジョイスティックと、
前記基準面の水平面内の角度を検出する水平角度検出手段と、
前記基準面の垂直面内の角度を検出する垂直角度検出手段と、
前記板状ジョイスティックの基準面に垂直な方向への限定された変位を検出する変位検出手段と、
前記変位検出手段により変位が継続して検出されている時間をその変位方向への移動量に換算する換算手段と、
を備えてなり、
前記水平角度検出手段及び前記水平角度検出手段により検出された板状ジョイスティックの前記基準面の方向と前記換算手段により求められた移動量とに基づいて前記励起断面を設定することを特徴とする任意断面設定装置。
【請求項３】
前記板状ジョイスティックは、一端部にチルト角エンコーダを備えた前記基準面及び水平面に平行なチルト角回転支持軸により支持され、
前記チルト角回転支持軸の両端部は、円環状にスリュー角エンコーダが配設されたスリュー角回転支持リング上を回転可能に支持されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の任意断面設定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＲＩ装置により検査される被検体の断面を設定する任意断面設定装置に係り、特に超音波診断装置のプローブと同様の感覚でリアルタイムに断面を設定可能な任意断面設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は、核磁気共鳴計測技術と画像再構成技術とを用いて、生体内部の水素やリン等の密度分布を可視化する断層撮影技術であり、生体に対して無侵襲、軟部組織の描出能に優れると言う特徴により広く臨床診断に利用されている。
【０００３】
従来のＭＲＩ装置の断面設定は、まず基準となる被検体の断面（例えば、サジタル面）の断層像を収集して表示し、この断層像上で次に収集すべき断層面をマウスやトラックボールで指定していた。
【０００４】
例えば、心臓イメージングにおいて正確に心臓の長軸及び短軸を含む任意オブリーク断面を設定する際には、あるいは腹部イメージングにおいて膵管を含む任意オブリーク断面を設定する際には、まず初期画像からスリュー角、チルト角を変えて次の励起断面を指定して次の画像を取得する。次いで、この画像を参照して、新たにスリュー角、チルト角を変えて次の励起断面を指定する。そしてこれを繰り返して最終的に正確な任意オブリーク断面を見つけだしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の断面設定方法では、順次採取された断層像上でチルト角及びスリュー角をマウスやキーボードを使用して指定していくため、直接被検体に対する角度指定の感覚が分かり辛いと言う問題点があった。
【０００６】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、超音波診断装置のプローブと同様な感覚でリアルタイムに任意のＭＲＩ励起断面を設定することが可能な任意断面設定装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成を有する。
すなわち、請求項１記載の発明は、手操作によりＭＲＩ装置に情報を収集すべき励起断面を設定する任意断面設定装置において、水平面内の角度及び垂直面内の角度を任意に設定可能な基準面を有する板状ジョイスティックと、前記基準面の水平面内の角度を検出する水平角度検出手段と、前記基準面の垂直面内の角度を検出する垂直角度検出手段と、を備えてなり、前記水平角度検出手段及び前記垂直角度検出手段により検出された板状ジョイスティックの前記基準面の方向を前記励起断面の方向としてＭＲＩ装置に指示することを要旨とする。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、手操作によりＭＲＩ装置に情報を収集すべき励起断面を設定する任意断面設定装置において、水平面内の角度及び垂直面内の角度を任意に設定可能な基準面を有する板状ジョイスティックと、前記基準面の水平面内の角度を検出する水平角度検出手段と、前記基準面の垂直面内の角度を検出する垂直角度検出手段と、前記板状ジョイスティックの基準面に垂直な方向への限定された変位を検出する変位検出手段と、前記変位検出手段により変位が継続して検出されている時間をその変位方向への移動量に換算する換算手段と、を備えてなり、前記水平角度検出手段及び前記水平角度検出手段により検出された板状ジョイスティックの前記基準面の方向と前記換算手段により求められた移動量とに基づいて前記励起断面を設定することを要旨とする。
【０００９】
また請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の任意断面設定装置において、前記板状ジョイスティックは、一端部にチルト角エンコーダを備えた前記基準面及び水平面に平行なチルト角回転支持軸により支持され、前記チルト角回転支持軸の両端部は、円環状にスリュー角エンコーダが配設されたスリュー角回転支持リング上を回転可能に支持されたことを要旨とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る任意断面設定装置の第１の実施の形態を説明するシステム構成図である。同図において、任意断面設定装置１から励起断面を指示する情報がＭＲＩ装置２１へ送られるようになっている。
【００１１】
任意断面設定装置１は、平行な表面３ａ及び裏面３ｂを持つ長方形の板材による板状ジョイスティック３と、板状ジョイスティック３の中央より下方で板材の長辺と平行に板材を貫くチルト角回転支持軸５と、板状ジョイスティック３のチルト角及びスリュー角を検出しパルスに変換するチルト角／スリュー角エンコーダ７と、チルト角回転支持軸５を水平面内に回転可能に指示するスリュー角回転支持リング１３と、チルト角／スリュー角エンコーダ７からのパルスを受けて励起すべき断面のチルト角／スリュー角情報に変換して後述されるＭＲＩ装置２１の制御装置３７へ送信するチルト角／スリュー角デコーダ１５と、チルト角／スリュー角エンコーダ７に電源を供給する給電装置１７とを含んで構成されている。
【００１２】
ＭＲＩ装置２１は、静磁場を与える磁石２３と、傾斜磁場発生用の傾斜磁場コイル２５と、特定の原子核を励起する高周波を送信し核磁気共鳴信号（以下、ＭＲ信号と言う。）を受信する送受信コイル２７と、被検体３１を載置して撮影領域へ出入りさせるための寝台２９と、傾斜磁場コイル２５へ電流を供給する傾斜磁場アンプ３３と、送受信コイル２７へ励起高周波を送信するとともに送受信コイル２７からＭＲ信号を受信する送受信装置３５と、ＭＲＩ装置２１全体を制御するとともに任意断面設定装置１から励起断面設定情報を受信する制御装置３７と、ＭＲ信号に基づいて励起断面の断層像を再構成する処理装置３９と、再構成された断層像を表示するモニタ４１とを含んで構成されている。
【００１３】
図２、図３及び図４は、板状ジョイスティック３を用いてそれぞれサジタル断面、コロナル断面及びアキシャル断面を設定する様子を示す概念図である。もちろんこれらの３断面に限らず、任意の傾斜を持つオブリーク断面を設定することができる。
【００１４】
なお、図２に示すように、以下の説明においては、ＸＺ平面を水平面とし、Ｙ方向を垂直方向とする。また、板状ジョイスティック３の水平面内の回転角（スリュー角）をθ、垂直面内の回転角（チルト角）をφとし、板状ジョイスティック３の基準面（表面３ａでも裏面３ｂでもよい）に垂直な方向への限定された変位をΔＳとする。
【００１５】
図５は、チルト角／スリュー角エンコーダ７の詳細を説明する断面図である。同図に示すように、チルト角／スリュー角エンコーダ７は、チルト角回転支持軸５の一端部に、スリュー角回転支持リング１３を上下から挟む様に設けられ、スリュー角回転支持リング１３に沿って回転可能となっている。
【００１６】
チルト角回転支持軸５は、その左端部が板状ジョイスティック３の右端面に固着され、板状ジョイスティック３のチルトに応じて回動可能となっている。チルト角回転支持軸５の右端部は、チルト角エンコーダ９内部の図示されないエンコード円盤に接続されている。チルト角エンコーダ９は、この円盤の回転に応じたパルスを発生させ、エンコード値混合回路１２３に送るようになっている。
【００１７】
スリュー角回転支持リング１３は、その外周部を逆Ｌ型金具１０３により任意断面設定装置１のフレーム１０１から浮かせて架設されている。スリュー角回転支持リング１３は、その全周に亘って下面にスリュー角エンコード用ストライプパターン１０５が設けられ、このパターン１０５に対向する位置にスリュー角エンコーダ１１が設けられている。これにより、スリュー角エンコーダ１１は、これがスリュー角回転支持リング１３上を移動した角度に応じてパルスを発生し、エンコード値混合回路１２３に送る。
【００１８】
また、スリュー角回転支持リング１３の上面には、同心円状に配置され、それぞれ給電、接地、エンコード信号を担う３本のスリップリング１０７、１０９、１１１が設けられ、ケーブル１２５によりチルト角／スリュー角デコーダ１５及び給電装置１７に接続されている。
【００１９】
３本のスリップリング１０７、１０９、１１１にはそれぞれ上方から摺動子１１７、１１９、１２１が接し、スリップリングにはスリップリング１３とチルト角エンコーダ９、スリュー角エンコーダ１１及びエンコード値混合回路１２３との電気的接続を回転可能に実現する。
【００２０】
エンコード値混合回路１２３は、チルト角エンコーダ９及びスリュー角エンコーダ１１から受けたパルスを混合して出力し、摺動子２１２、スリップリング１１１及びケーブル１２５を介して、チルト角／スリュー角デコーダ１５に送る。
【００２１】
また、スリュー角回転支持リング１３の内側には、板状ジョイスティック３から右に伸延する右回転シャフト１４１の右端部に刻まれた歯車１４１ａに噛み合う環状の歯車１３１が設けられている。
【００２２】
図６は、左右の回転シャフトの連結構造を示す板状ジョイスティックの断面図である。同図において、チルト角回転支持軸５は省略されている。右回転シャフト１４１の右端部に刻まれた歯車１４１ａが環状の歯車１３１と噛み合うのと同様に、板状ジョイスティック３から左に伸延する左回転シャフト１４３の左端部に刻まれた歯車１４３ａは、歯車１４１ａが歯車１３１と噛み合う位置の反対側（スリュー角回転支持リング１３を半周した位置）で環状歯車１３１と噛み合っている。
【００２３】
板状ジョイスティック３の両端部から伸延する右回転シャフト１４１及び左回転シャフト１４３は、それぞれスリュー角回転支持リング１３に設けられた環状歯車１３１の対向する位置で噛み合って回転するために、右回転シャフト１４１と左回転シャフト１４３とは互いに逆回転としなければならない。
【００２４】
このため、板状ジョイスティック３の内部には、回転シャフト１４１、１４３の歯車と同じ歯を刻んだ歯車１４５、１４７が設けられていて、右回転シャフト１４１は、その左端部に刻まれた歯車１４１ｂと歯車１４５とを噛み合わせ、歯車１４５と歯車１４７とを噛み合わせ、歯車１４７と左回転シャフト１４３の右端部に刻まれた歯車１４３ｂとを噛み合わせる。
【００２５】
これにより、右回転シャフト１４１の回転（以下、この回転を正転とする。）は、歯車１４５の逆転、歯車１４７の正転、左回転シャフト１４３の逆転として伝達され、右回転シャフト１４１と左回転シャフト１４３とは、相互に逆方向に回転しながら環状歯車１３１に沿って回転することができる。
【００２６】
図７は、板状ジョイスティックＬ１＊Ｆ１の重量配分を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。板状ジョイスティック３は操作性を良好にするために、その重心がチルト角回転支持軸５上にあることが好ましい。このため、板状ジョイスティックを倒した状態を示す図７（ａ）において、板状ジョイスティック３の右の部分には、比重の大きい材質を使用した錘１９が取り付けられている。
【００２７】
そして、板状ジョイスティック３の質量による重力をＦ１、錘１９の質量による重力をＦ２、チルト角回転支持軸５の中心から板状ジョイスティック３及び錘１９の重心までの距離をそれぞれＬ１，Ｌ２とすれば、Ｌ１＊Ｆ１＝Ｌ２＊Ｆ２とすればよい。
【００２８】
図８は、板状ジョイスティック３による設定断面の並進移動を説明する断面図である。図８（ａ）に示すように、板状ジョイスティック３に固着されたチルト角回転支持軸５と右回転シャフト１４１または左回転シャフト１４３との間には、空間があり、この空間内に並進指示スイッチが設けられている。
【００２９】
この並進指示スイッチは、板状ジョイスティック３の基準面に垂直な方向への限定された変位を検出する変位検出手段を構成するものであり、導電性バネ材による共通接点１５１と、板状ジョイスティック３の表面３ａ方向への並進指示信号を発生する前方移動接点１５５と、同裏面３ｂ方向への並進指示信号を発生する後方移動接点１５３とからなり、図８（ｂ）に等価回路を示す中立位置付きの双方向接点スイッチを構成している。
【００３０】
板状ジョイスティック３にその面３ａまたは３ｂに垂直な力が加えられないとき、共通接点１５１は、右回転シャフト１４１または左回転シャフト１４３に対して板状ジョイスティック３を中立の位置に保持するので、接点１５３及び接点１５５はともに開いた状態であり、いずれも信号を出力しない。
【００３１】
ここで、板状ジョイスティック３にその裏面３ｂから表面３ａの方向に力が加えられたとき、接点１５１と接点１５５とが閉じるので、接点１５５に前方移動信号が発生する。これとは逆に、板状ジョイスティック３にその表面３ａから裏面３ｂの方向に力が加えられたとき、接点１５１と接点１５３とが閉じるので、接点１５３に後方移動信号が発生する。
【００３２】
この前方移動信号及び後方移動信号は、図示されない積分回路によりそれぞれ積分されて、その継続時間に相当する信号に変換され、設定断面の前方または後方への並進指示に使用される。
【００３３】
次に、本発明に係る任意断面設定装置の第２の実施の形態を説明する。図９は、第２の実施の形態を説明する部分分解斜視図である。図９において、第２の実施の形態の任意断面設定装置５１は、板状ジョイスティック５３と、チルト角回転支持軸５５と、チルト角エンコーダ５７、スリュー角回転支持軸５９、スリュー角エンコーダ６１、及びチルト角／スリュー角デコーダ６３を主要な要素として構成されている。
【００３４】
前記第１の実施の形態と本実施の形態との主要な相違は、第１の実施の形態がスリュー角回転を板状ジョイスティック３の周囲に設けられたスリュー角回転支持リング１３により支持しているのに対して、本実施の形態では、スリュー角回転支持軸５９によって支持していることである。このため、本実施の形態は、複雑な歯車機構を必要としないので、任意断面設定装置の構造が簡易になり、装置を小型化し、安価に製造することができる利点がある。
【００３５】
図９によれば、平板状に成形された把持部５３ｃと把持部５３ｃの下部に連接して円筒状に成形された円筒部５３ｄを有する板状ジョイスティック５３は、円筒部５３ｄに同軸状に明けられた孔５３ｅにチルト角回転支持軸５５が挿通され、このチルト角回転支持軸５５の周りに回動可能となっている。チルト角回転支持軸５５の両端部は、スリュー角回転支持軸５９の上部に固着された連結部材６５の軸受け部６５ａ、６５ｂに軸支されている。軸受け部６５ａの内部には、チルト角エンコーダ５７が設けられ、軸受け部６５ａに対向する円筒部５３ｄの端面５３ｆには、チルト角エンコード用の放射状ストライプパターン６７が設けられている。
【００３６】
スリュー角回転支持軸５９の下部には、軸と直角に円盤６９が固着され、円盤６９の内周部には、同心円状に３本の環状のスリップリング７１、７３、７５が設けられている。円盤６９の外周部には、スリュー角エンコード用の放射状ストライプパターン７７が設けられている。ストライプパターン７７の上方には、スリュー角エンコーダ６１が設けられ、ケーブル９３によりチルト角／スリュー角デコーダ６３に接続されている。
【００３７】
導電性バネ材による摺動子８１、８３、８５は、摺動子支持台８７に支持され、それぞれの一端部がスリップリング７１、７３、７５の上面に接するように設けられている。摺動子８１、８３、８５の他端部は、ケーブル８９を介してチルト角／スリュー角デコーダ６３に接続されている。
【００３８】
３組のスリップリング及び摺動子の組は、それぞれチルト角エンコーダの給電、接地、エンコード信号の各経路を提供し、スリップリング７１、７３、７５からケーブル９１によりチルト角エンコーダ５７に接続されている。
【００３９】
これにより、板状ジョイスティック５３の把持部５３ｃを動かすと、そのチルト角成分により、チルト角エンコーダ５７の前面をチルト角の大きさに応じた数のストライプパターン６７が通過し、チルト角の方向とチルト角の大きさに応じたパルス信号が発生される。
【００４０】
また、同時に把持部５３ｃの動きのスリュー軸周りの成分により、スリュー角エンコーダ６１の前面をスリュー角の大きさに応じた数のストライプパターン７７が通過し、スリュー角の方向とスリュー角の大きさに応じたパルス信号が発生される。
【００４１】
チルト角エンコーダ５７及びスリュー角エンコーダ６１により発生されたパルスは、チルト角／スリュー角デコーダ６３により、チルト角情報及びスリュー角情報に変換される。これ以後の動作は、第１の実施の形態と同様である。なお、スリップリングと摺動子との代わりに、スパイラルケーブルを用いてスリュー軸周りの回転を可能としながら電気的接続を確保してもよい。
【００４２】
こうして、本第２の実施の形態においても、板状ジョイスティックをあたかも超音波診断装置のプローブの様に動かすことにより任意の励起断面をＭＲＩ装置に設定することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、板状ジョイスティックを用いて、手持ちの超音波診断プローブと同様の操作により、ＭＲＩ装置に対して励起断面を設定することができるので、被検体に対する断面位置と断面方向が容易に把握でき、関心領域の目的の断面画像を容易に得られると言う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る任意断面設定装置の第１の実施の形態を説明するシステム構成図である。
【図２】板状ジョイスティックによるサジタル断面設定の様子を示す概念図である。
【図３】板状ジョイスティックによるコロナル断面設定の様子を示す概念図である。
【図４】板状ジョイスティックによるアキシャル断面設定の様子を示す概念図である。
【図５】チルト角用エンコーダ及びスリュー角用エンコーダの詳細を説明する断面図である。
【図６】左右の回転シャフトの連結構造を示す板状ジョイスティックの断面図である。
【図７】板状ジョイスティックの重量配分を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図８】板状ジョイスティックによる設定断面の並進移動指示を説明する断面図である。
【図９】本発明に係る任意断面設定装置の第２の実施の形態を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１…任意断面設定装置、３…板状ジョイスティック、５…チルト角回転支持軸、７…チルト角／スリュー角エンコーダ、１３…スリュー角回転支持リング、１５…チルト角／スリュー角デコーダ、１７…給電装置、２１…ＭＲＩ装置、２３…磁石、２５…傾斜磁場コイル、２７…送受信コイル、２９…寝台、３１…被検体、３３…傾斜磁場アンプ、３５…送受信装置、３７…制御装置、３９…処理装置、４１…モニタ。
【図１】
0003587408.tif 000002
【図２】
0003587408.tif 000003
【図３】
0003587408.tif 000004
【図４】
0003587408.tif 000005
【図５】
0003587408.tif 000006
【図６】
0003587408.tif 000007
【図７】
0003587408.tif 000008
【図８】
0003587408.tif 000009
【図９】
0003587408.tif 000010