(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴イメージングシステムにおける使用のための患者ヘッドホンであって、
患者の頭部の形状に適合したフレーム部材と、
前記患者ヘッドホンの動作状態において２つのイヤーカップそれぞれが前記患者の耳の１つに接触するように配置されるように、前記フレーム部材に取り付けられる前記２つのイヤーカップと、
センサシステムと、
を含み、
前記センサシステムは、
前記フレーム部材と前記２つのイヤーカップとのうちの１つに一時的に固定して取り付け可能であり、且つ、前記患者の皮膚の一部へ電磁放射線を向かわせる少なくとも１つの光学エミッタと、
前記フレーム部材と前記２つのイヤーカップとのうちの１つに一時的に固定して取り付け可能であり、且つ、前記患者の皮膚の前記一部から戻る前記電磁放射線の少なくとも一部を受信し、受信した前記電磁放射線に対応する出力信号を提供する少なくとも１つの光学センサと、
前記光学センサを、前記患者の皮膚の前記一部に向けて方向付けるホルダ部材と、
を含み、
前記ホルダ部材は、前記フレーム部材に対する前記ホルダ部材の位置を調節する少なくとも１つの連結リンクと、前記連結リンクを所望の位置にロックするロック部材とを含み、
前記出力信号は、前記患者の少なくとも１つの生理学的パラメータを示し、前記患者の前記少なくとも１つの生理学的パラメータを決定するベースとなる、患者ヘッドホン。
【請求項２】
少なくとも１つのスピーカと、
前記少なくとも１つのスピーカを駆動するためのベースを少なくとも形成するオーディオ信号を受信するオーディオ受信部材と、
を更に含む、請求項１に記載の患者ヘッドホン。
【請求項３】
前記少なくとも１つの光学センサは、デジタルカメラである、請求項１又は２に記載の患者ヘッドホン。
【請求項４】
前記少なくとも１つの光学エミッタと前記少なくとも１つの光学センサとは、前記少なくとも１つの光学エミッタと前記少なくとも１つの光学センサとの相互の相対的空間関係が固定されるように統合ユニットを形成する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の患者ヘッドホン。
【請求項５】
複数の光学エミッタと、複数の光学センサと、を含む、請求項１乃至４の何れか一項に記載の患者ヘッドホン。
【請求項６】
前記フレーム部材と前記２つのイヤーカップとのうちの１つに取り付けられ、前記少なくとも１つの光学センサそれぞれを保持するホルダ部材を更に含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載の患者ヘッドホン。
【請求項７】
対応する被給電誘導手段の付近に配置される場合に、ワイヤレスで電力を伝達することによって、前記患者ヘッドホンに給電する電磁誘導手段を更に含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載の患者ヘッドホン。
【請求項８】
前記少なくとも１つの光学センサは、それぞれ、無線周波数データエミッタ又は光学データケーブルの１つを使用することによって、前記出力信号を送信する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の患者ヘッドホン。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の患者ヘッドホンと、
前記光学センサの出力信号を収集し、前記出力信号に関連する所定の基準を適用することによって収集された前記出力信号を解析し、前記磁気共鳴イメージングシステムによる走査処理を制御するために、前記所定の基準の１つが満たされる場合にトリガ出力信号を提供するデータ収集及び解析ユニットとを含む、
患者ヘッドホンシステム。
【請求項１０】
関心被験者の少なくとも一部の走査データを非接触収集する医用走査モダリティであって、
前記関心被験者の前記少なくとも一部を検査空間に配置させるように提供される、前記検査空間を有する走査ユニットと、
前記医用走査モダリティの機能を制御する制御ユニットと、
収集された前記走査データから走査画像を生成させる信号処理ユニットと、
請求項９に記載の患者ヘッドホンシステムと、
を含む、医用走査モダリティ。
【請求項１１】
前記医用走査モダリティは、関心被験者の少なくとも一部の磁気共鳴画像を収集する磁気共鳴イメージングシステムとして形成され、前記走査データは、磁気共鳴信号によって形成され、生成された前記走査画像は、磁気共鳴画像によって形成され、
前記走査ユニットは更に、
少なくとも前記検査空間内に静磁場を発生させるように提供される主磁石であって、前記検査空間は、前記主磁石のボア領域内に提供される、前記主磁石と、
前記静磁場に重ね合わされる勾配磁場を発生させる磁場勾配コイルシステムと、
磁気共鳴励起のために、前記関心被験者の前記一部の又は前記一部内の核に無線周波数励起磁場を印加する少なくとも１つの無線周波数アンテナデバイスと、
前記無線周波数励起磁場を印加することによって励起された前記関心被験者の前記一部の又は前記一部内の前記核からの磁気共鳴信号を受信する少なくとも１つの無線周波数アンテナデバイスと、
を含む、請求項１０に記載の医用走査モダリティ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用走査モダリティ、具体的には、磁気共鳴イメージングシステムに使用されるセンサシステムを有する患者ヘッドホンと、当該ヘッドホン及びセンサシステムを含む患者センサシステムと、当該患者センサシステムを含む医用走査モダリティ、具体的には、磁気共鳴イメージングシステムと、当該患者センサシステムを使用することによって、当該医用走査モダリティの走査処理をゲート制御するために当該医用走査モダリティによって検査される患者の少なくとも１つの生理学的パラメータを決定する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
医用走査の分野において、次に限定されないが、心周期及び呼吸周期といった患者の生理学的パラメータをモニタリングし、例えば走査処理のゲート制御及び／又はトリガリングによる時間的制御のために、モニタリングされた生理学的パラメータを使用することが知られている。
【０００３】
走査検査中に生理学的パラメータを決定することは、通常、患者上の配置を必要とする適切なセンサによって行われる。例えば患者の呼吸波形を決定する従来のやり方は、通常、患者の胸部に取り付けられ、胸部の周りに巻き付けられたベルトによって保持される呼吸センサを含む呼吸ベルトタイプモニタリングデバイスを使用する態様である。
【０００４】
国際特許公開ＷＯ２０１１／０３３４２２Ａ１には、検査ボリューム内に無線周波数パルスを発生させ、及び／又は、検査ボリューム内の物体位置から磁気共鳴信号を受信する無線周波数コイルユニットを含む磁気共鳴イメージングシステムが説明されている。当該文書中に更に、無線周波数コイルユニット内に、物体からの生理学的信号を受信する少なくとも１つの生理学的センサのセットアップを組み込むことが提案されている。生理学的センサは、既に存在している信号送信手段を使用して、無線周波数コイルユニットから受信した磁気共鳴信号を、遠隔信号取得及び処理ハードウェアに送信する。更に、米国特許出願公開第２０１４／０１２３９８０号は、ユーザの酸素飽和度を測定するＳｐＯ２センサが取り付けられている患者ヘッドホンシステムを開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
患者上の配置を省略することができ、また、医用走査モダリティの任意の走査ユニットとは独立して操作可能である患者の生理学的パラメータを決定する生理学的センサを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの態様では、上記目的は、医用走査モダリティにおける使用のための患者ヘッドホンによって達成される。当該ヘッドホンは、患者の頭部の形状に適合したフレーム部材と、患者ヘッドホンの動作状態において、２つのイヤーカップそれぞれが、患者の耳の１つに接触するように配置されるように、フレーム部材に取り付けられる当該２つのイヤーカップと、センサシステムとを含む。
【０００７】
センサシステムは、フレーム部材とイヤーカップとのうちの１つに一時的に固定して取り付け可能であり、且つ、患者の皮膚の一部へ電磁放射線を向かわせる少なくとも１つの光学エミッタを含む。センサシステムは更に、フレーム部材とイヤーカップとのうちの１つに一時的に固定して取り付け可能であり、且つ、患者の皮膚の一部から戻る電磁放射線の少なくとも一部を受信する少なくとも１つの光学センサを含む。少なくとも１つの光学センサは更に、受信した電磁放射線に対応する出力信号を提供する。少なくとも１つの光学センサの出力信号は、患者の少なくとも１つの生理学的パラメータを示し、患者の少なくとも１つの生理学的パラメータを決定するベースとなる。
【０００８】
「イヤーカップ」との表現は、本願に使用される場合、具体的には、サーカムオーラル（circum-aural）型イヤーカップだけでなく、スープラオーラル（supra-aural）型イヤーカップを包含することを理解されたい。
【０００９】
「光学エミッタ」との表現は、本願に使用される場合、具体的には、人間に可視である電磁波の光学領域だけでなく、赤外放射線の領域（近赤外（ＮＩＲ）、中赤外（ＭＩＲ）及び遠赤外（ＦＩＲ））、並びに極高周波（ＥＨＦ）の無線周波放射線の領域、即ち、可視光から３０ＧＨｚまで低い無線周波数まで到達する周波数帯域幅をも包含する範囲における電磁放射線を放出するエミッタであると理解されたい。光学センサは、光学エミッタによって放出された電磁放射線を検知するように適合されていると理解されたい。
【００１０】
「生理学的パラメータ」との表現は、本願に使用される場合、具体的には、個別の関心被験者の少なくとも一部の機能を特徴付ける物理的尺度として理解されたい。また、具体的には、次に限定されないが、呼吸周期パラメータ及び心周期パラメータといったパラメータを包含するものとする。
【００１１】
「一時的に固定して取り付け可能」との表現は、本願において使用される場合、具体的には、オペレータによって所望される時間の間、固定構成に取り付けられ、また、オペレータによって、非破壊的に、１つの固定構成から別の固定構成に移動可能であるオプションとして理解されたい。
【００１２】
本発明は更に、検査される患者の１つ以上の生理学的パラメータに基づいて、走査モダリティのトリガリングを提供することを目的とする。特に、本発明は、医用走査モダリティ内の追加のケーブル設置を必要とすることなく、このトリガリングを実現することを更なる目的とする。この目的を実現するために、患者ヘッドホンシステムは更に、光学センサの出力信号を収集し、出力信号に関連する所定の基準を適用することによって、収集された出力信号を解析し、所定の基準の１つが満たされる場合に、トリガ出力信号を提供するデータ収集及び解析ユニットを含む。
【００１３】
患者ヘッドホンの１つの利点は、少なくとも１つの生理学的パラメータが、少なくとも、センサシステムの少ないセットアップ時間で決定可能であり、また、当該患者ヘッドホンが、当該患者ヘッドホンが使用される医用走査モダリティの任意の走査ユニットとは独立して操作可能であるという点にある。
【００１４】
患者ヘッドホンの別の利点は、フレーム部材及びイヤーカップが、固定して取り付けられたセンサシステムに、患者ヘッドホンを装着している患者と共に移動する基準フレームを提供するという点にある。このようにすると、患者とセンサシステムとの明白でロバストな関係を確立することができる。この効果は、少なくとも１つの生理学的パラメータを、患者のバランスに対する患者の一部の動きから、また、患者全体の動きには関係なく決定可能であることである。これは、測定される量が２つの実質的に等しい大きい量の差分として決定されるのではなく、これは、高精度要件をもたらすことが分かっている条件であるので、特に有利である。
【００１５】
更に別の利点は、医用走査モダリティにおける使用に既に利用可能である既存の患者ヘッドホンを、本発明による患者ヘッドホンとして簡単に変更可能であるという点にある。したがって、通常、部品及び費用を節減できる。
【００１６】
好適な実施形態では、患者ヘッドホンは更に、
少なくとも１つのスピーカと、
少なくとも１つのスピーカを駆動するためのベースを少なくとも形成するオーディオ信号を受信するオーディオ受信部材とを含む。
【００１７】
この場合、各イヤーカップは、患者が少なくとも１つのスピーカによって放出された音響信号を聴くことができるように、患者の耳の１つに接触するように配置される。好適には、オーディオ信号は、電気経路若しくは空気圧経路又はそれらの組み合わせを介して、オーディオ受信部材に提供される。
【００１８】
一実施形態では、オーディオ受信部材は、少なくとも１つのスピーカを駆動するためのアナログ又はデジタル電気的オーディオ信号を受信する従来のオーディオプラグ部材であってよい。
【００１９】
一実施形態では、オーディオ受信部材は、オーディオ信号を表す無線周波数信号をワイヤレスに受信する受信器ユニットであってよい。
【００２０】
一実施形態では、スピーカは、患者ヘッドホンのイヤーカップそれぞれに設置される。この場合、各イヤーカップは、患者が各スピーカによって放出された音響信号を聴くことができるように、患者の耳の１つに接触するように配置される。イヤーカップのこの実施形態と後者の実施形態とは、医療スタッフから患者への一方向通信を可能にする。
【００２１】
一実施形態では、患者ヘッドホンは更に、患者と医療スタッフとの相互通信を可能にするために、完全なヘッドセットを形成するようにマイクが具備されていてよい。
【００２２】
患者ヘッドホンの別の好適な実施形態では、少なくとも１つの光学センサは、デジタルカメラである。「デジタルカメラ」との表現は、本願に使用される場合、具体的には、デジタルシングルショットカメラ又はデジタルビデオカメラを包含すると理解されるものとする。これらは共に、光学エミッタの実際の実施形態に応じて、ＲＧＢ入力デバイス又はＩＲ（赤外線）感応性であってよい。
【００２３】
このようにすると、光学センサの出力信号を表すデジタルデータは、患者の少なくとも１つの生理学的パラメータを決定するためにすぐに利用可能である。
【００２４】
好適な実施形態では、少なくとも１つの光学エミッタと少なくとも１つの光学センサとは、少なくとも１つの光学エミッタと少なくとも１つの光学センサとの相互の相対的空間関係が固定されるように統合ユニットを形成する。このようにすると、患者の皮膚の一部から少なくとも１つの光学センサに戻る電磁放射線の量が、多数の患者位置に対して十分であることが確実にされる。
【００２５】
好適には、少なくとも１つの光学エミッタ及び少なくとも１つの光学センサは、共通のハウジング内に設置される。
【００２６】
更に別の好適な実施形態では、患者ヘッドホンは、複数の光学エミッタと複数の光学センサとを含む。このようにすると、患者ヘッドホンは、生理学的パラメータを決定するための幾つかのオプションを提供し、オペレータは、そこから、意図する検査に従って選択することができる。
【００２７】
好適には、光学エミッタ及び光学センサは、動作状態において、それらの光軸が、患者の額、患者の頬及び患者のこめかみのうちの１つにデフォルト位置として向けられているように、フレーム部材とイヤーカップとのうちの１つに、一時的に固定して取り付けられる。このようにすると、更なる調整を必要とすることなく、患者ヘッドホンをすぐに操作することができる。
【００２８】
別の好適な実施形態では、光学エミッタの１つと、光学センサの１つとは、それらの光軸が、患者の耳の皮膚に向けられるように、ヘッドホンのイヤーカップの少なくとも１つに共通に設置される。
【００２９】
別の好適な実施形態では、患者ヘッドホンは更に、フレーム部材に取り付けられ、１つ以上の光学センサのそれぞれを保持するホルダ部材を含む。ホルダ部材は、光学センサを、患者の頭部の皮膚部分に一時的に固定して取り付け、当該皮膚部分に向けて方向付ける追加のオプションを提供する。好適には、ホルダ部材は、実質的に剛性であり、フレーム部材に対するホルダ部材の位置を調節する少なくとも１つの連結リンクと、連結リンクを所望の位置にロックするロック部材とを含む。好適には、ロック部材は、摩擦によって、所望に位置に保持する。具体的に、ロック部材及び／又はホルダ部材は、グースネックホルダとしてデザインされる。
【００３０】
別の好適な実施形態では、患者ヘッドホンは更に、対応する被給電誘導手段の付近に配置される場合に、ワイヤレスで電力を伝達することによって、患者ヘッドホンに給電する電磁誘導手段を含む。
【００３１】
このようにすると、患者ヘッドホンは、すぐに給電されることができ、光学エミッタ又は光学センサと干渉しないように、患者の位置決めをする際に、オペレータの立ち会いを必要とする面倒なケーブル設置が省略される。
【００３２】
１つ以上の光学センサのそれぞれが、無線周波数データエミッタ又は光学データケーブルのうちの１つを使用して、出力信号を送信したならば、データ送信のための面倒なケーブル設置及び光学エミッタ又は光学センサとの潜在的な干渉も少なくとも減少される。
【００３３】
本発明の別の態様では、医用走査モダリティにおける使用のための患者ヘッドホンシステムが提供される。患者ヘッドホンシステムは、本明細書に開示される患者ヘッドホンの一実施形態を含む。
【００３４】
本発明の更に別の態様では、関心被験者、具体的には患者の少なくとも一部の走査データを非接触収集する医用走査モダリティが提供される。
【００３５】
医用走査モダリティは、
関心被験者の少なくとも一部をその中に配置させるように提供される検査空間を有する走査ユニットと、
医用イメージングモダリティの機能を制御する制御ユニットと、
収集された走査データから走査画像を生成させる信号処理ユニットと、
本明細書に開示される患者センサシステムの一実施形態とを含む。
【００３６】
医用走査モダリティに、患者センサシステムの一実施形態を具備させることによって、様々な実施形態について説明された各利点を達成することができる。
【００３７】
特に、考えられる医用走査モダリティは、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置（特にボアタイプ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）装置、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）装置又はＭＲ−ＬＩＮＡＣシステム、ＭＲ温熱治療システム又はＭＲガイド高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ）システムといった画像ガイド治療システムを含むがこれらに限定されない。
【００３８】
好適な実施形態では、医用走査モダリティは、通常は患者である関心被験者の少なくとも一部の磁気共鳴画像を収集する磁気共鳴イメージングシステムとして形成される。走査データは、磁気共鳴信号によって形成され、生成された走査画像は、磁気共鳴画像によって形成される。
【００３９】
走査ユニットは更に、
少なくとも検査空間内に静磁場Ｂ０を発生させるように提供される主磁石であって、検査空間は、主磁石のボア領域内に提供される、当該主磁石と、
静磁場Ｂ０に重ね合わされる勾配磁場を発生させる磁場勾配コイルシステムと、
磁気共鳴励起のために、関心被験者の一部又は一部内の核に無線周波数励起磁場Ｂ１を印加する少なくとも１つの無線周波数アンテナデバイスと、
無線周波数励起磁場Ｂ１を印加することによって励起された関心被験者の一部の又は一部内の核からの磁気共鳴信号を受信する少なくとも１つの無線周波数アンテナデバイスとを含む。
【００４０】
医用走査モダリティの好適な実施形態では、制御ユニットは、トリガ出力信号を受信し、走査データの収集をゲート制御する及び／又はトリガするために、受信したトリガ出力信号を使用して、医用走査モダリティによって行われる走査処理を制御する。これにより、次に限定されないが、患者の心周期の特定の段階又は患者の呼吸相の特定の段階といった生理学的機能の特定の段階に対応する少なくとも１つの生理学的パラメータの特定の値又は特定の値の範囲に割り当てられる走査データを取得することができる。
【００４１】
本発明の別の態様では、医用走査モダリティの走査処理をゲート制御するために、本明細書に開示される患者ヘッドホンシステムの一実施形態を使用することによって、医用走査モダリティによって検査される患者の少なくとも１つの生理学的パラメータを決定する方法が提供される。
【００４２】
当該方法は、
少なくとも１つの生理学的パラメータを示す、患者センサシステムの少なくとも１つの光学センサの少なくとも１つの出力信号を収集することによって、較正手順を行うステップと、
閾値として使用される少なくとも１つの出力信号に関連する値を決定するステップと、
決定された閾値に関して、少なくとも１つの出力信号に関連する少なくとも１つの基準を規定するステップと、
少なくとも１つの光学センサの少なくとも１つの出力信号を収集するステップと、
収集された少なくとも１つの出力信号に、規定された少なくとも１つの基準を適用するステップと、
規定された少なくとも１つの基準が満たされる場合に、トリガ出力信号を生成するステップと、
生成されたトリガ出力信号を使用することによって、走査処理をゲート制御するステップとを含む。
【００４３】
本発明の更に別の態様では、医用走査モダリティの走査処理をゲート制御するために、本明細書に開示される患者センサシステムの一実施形態を使用することによって、医用走査モダリティによって検査される患者の少なくとも１つの生理学的パラメータを決定する、開示された方法の一実施形態のステップを実行するためのソフトウェアモジュールが提供される。実行される方法のステップは、ソフトウェアモジュールのプログラムコードに変換され、当該プログラムコードは、医用走査モダリティのメモリユニットに実装可能であり、医用走査モダリティのプロセッサユニットによって実行可能である。プロセッサユニットは、医用走査モダリティの機能を制御するための通常の制御ユニットのプロセッサユニットであってよい。プロセッサユニットは、或いは又は追加的に、方法のステップの少なくとも幾つかを実行するように特別に割り当てられている別のプロセッサユニットであってもよい。
【００４４】
呼吸数又は心拍数のような少なくとも１つの生理学的パラメータが、ヘッドホンシステム内の光学センサシステムによる測定によって決定される。実際には、患者の顔は、衣類によって覆われておらず、ヘッドセットに組み込まれたカメラが、異なる患者でも略同じに位置付けられ、これにより、イメージングシステムをトリガするためにロバストで信頼性の高い信号を発生させることができる。変調された反射光学又はＩＲ信号が解析され、適切なアルゴリズムが、トリガ信号をイメージングシステムに提供する。更に、バルク動作の制御、機能的イメージングのフィードバック、患者の状態の決定及びこれらの間での相関関係といった他のタスクが、光学センサのアレイを使用して実現されてもよい。
【００４５】
ソフトウェアモジュールは、方法のロバストで信頼できる実行を可能にし、また、方法ステップの高速修正を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかとなり、また、以下に説明される実施形態を参照して説明される。しかし、このような実施形態は、必ずしも本発明の全範囲を表すものではなく、したがって、本発明の範囲を解釈するために、請求項及び本明細書を参照する。
【００４７】
【図１】図１は、磁気共鳴イメージングシステムとしてデザインされた本発明による医用イメージングモダリティの一実施形態の一部の概略図を示す。
【図２】図２は、動作状態において、患者に取り付けられている本発明による及び図１に従う患者ヘッドホンシステムの構成の正面図を概略的に示す。
【図３】図３は、図２に従う構成の側面図を概略的に示す。
【図４】図４は、図２及び図３に従う患者ヘッドホンの実施形態の構成の正面図の詳細を概略的に示す。
【図５】図５は、動作状態において、患者に取り付けられている本発明による患者ヘッドホンの代替実施形態の構成の正面図の詳細を概略的に示す。
【図６】図６は、動作状態において、患者に取り付けられている本発明による患者ヘッドホンの別の代替実施形態の構成の正面図の詳細を概略的に示す。
【図７】図７は、動作状態において、患者に取り付けられている本発明による患者ヘッドホンの更に別の代替実施形態の構成の正面図の詳細を概略的に示す。
【図８】図８は、本発明による方法の一実施形態のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、通常は患者である関心被験者２０の少なくとも一部の走査データを非接触収集する本発明による医用イメージングモダリティ１０の一実施形態の一部の概略図を示す。医用イメージングモダリティ１０は、保護範囲の限定とすることなく、磁気共鳴イメージングシステムとしてデザインされる。医用イメージングモダリティ１０の本実施形態における使用向けに説明される患者ヘッドホン及び患者ヘッドホンシステムは、当業者には理解されるように、ポジトロン放出断層撮影デバイス又はコンピュータ断層撮影デバイスといった他の医用イメージングモダリティにも適用可能である。
【００４９】
収集された走査データは、磁気共鳴信号によって形成され、生成された走査画像は、磁気共鳴画像によって形成される。
【００５０】
したがって、磁気共鳴イメージングシステムは、関心被験者２０の少なくとも一部の磁気共鳴画像を非接触収集する。このために、磁気共鳴イメージングシステムは、静磁場Ｂ０を発生させるために設けられている主磁石１４を有する走査ユニット１２を含む。主磁石１４は、関心被験者２０が検査空間１６内に配置されるように、中心軸１８の周りに当該検査空間１６を提供する中心ボアを有する。主磁石１４は、少なくとも検査空間１６内に静磁場Ｂ０を発生させるように構成される。静磁場Ｂ０は、中心軸１８と平行に整列される検査空間１６の軸方向を規定する。
【００５１】
磁気共鳴イメージングシステムは、関心被験者２０を、検査の前後に、検査空間１６の外側で支え、また、検査中に、検査空間１６内に配置される間に支える摺動可能に配置されたテーブル面４４を有する検査台４２を含む。
【００５２】
磁気共鳴イメージングシステムは更に、静磁場Ｂ０に重ね合わされる勾配磁場を発生させるために提供される磁場勾配コイルを有する磁場勾配コイルシステム２２を含む。磁場勾配コイルは、当技術分野において知られているように、主磁石１４のボア内に同心円状に配置される。
【００５３】
更に、磁気共鳴イメージングシステムは、全身コイルとしてデザインされ、関心被験者２０の又は関心被験者２０内の核を励起させるように、無線周波数送信フェーズ中に検査空間１６に無線周波数磁場Ｂ１を印加するために提供される無線周波数アンテナデバイス３６を含む。無線周波数アンテナデバイス３６は更に、無線周波数励起磁場Ｂ１が印加されることによって励起される関心被験者２０の一部の又は一部内の核から、無線周波数受信フェーズ中に磁気共鳴信号を受信する。磁気共鳴イメージングシステムの動作状態において、無線周波数送信フェーズと無線周波数受信フェーズとは、連続して行われる。無線周波数アンテナデバイス３６は、主磁石１４のボア内に同心円状に配置される。当技術分野においてよく知られているように、円筒形の金属無線周波数シールド２４が、磁場勾配コイルシステム２２の磁場勾配コイルと、無線周波数アンテナデバイス３６との間に同心円状に配置される。
【００５４】
磁気共鳴イメージングシステムは更に、磁気共鳴イメージングシステムの機能を制御するために提供されている制御ユニット２６を含む。制御ユニット２６は、タッチスクリーンデバイス３２としてデザインされている表示及び制御目的の人間インターフェースデバイスを含む。
【００５５】
更に、磁気共鳴イメージングシステムは、制御ユニット２６に接続され、また、制御ユニット２６によって制御される無線周波数送信器ユニット３８を含む。無線周波数送信器ユニット３８は、無線周波数送信フェーズ中に、無線周波数スイッチングユニット４０を介して、無線周波数アンテナデバイス３６に、磁気共鳴無線周波数の無線周波数パワーを供給するように提供される。無線周波数受信フェーズ中、無線周波数スイッチングユニット４０は、無線周波数アンテナデバイス３６からの磁気共鳴信号を、制御ユニット２６内にある信号処理ユニット３４に向かわせる。信号処理ユニット３４は、磁気共鳴信号によって表される収集された走査データから、関心被験者２０の一部の磁気共鳴画像によって表される走査画像を生成するように、収集された磁気共鳴信号を処理する。この技術は、当業者にはよく知られており、したがって、本明細書では、更に詳細に説明される必要はない。
【００５６】
制御ユニット２６は更に、生成された磁気共鳴画像を少なくとも一時的に記憶するためのデジタルメモリユニット２８を含む。磁気共鳴イメージングシステムは、データ接続を介して、当該システムが設置されている医療センターの画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）に接続されている。このようにして、データは、磁気共鳴イメージングシステムとＰＡＣＳとの間で転送可能である。
【００５７】
更に、磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴イメージングシステムの使用によって検査される関心被験者２０の生理学的パラメータを決定する患者ヘッドホンシステム４８を含む。
【００５８】
患者ヘッドホンシステム４８は、患者ヘッドホン５０と、データ収集及び解析ユニット７６とを含む。
【００５９】
患者ヘッドホン５０は、患者の頭部の形状に適合される従来のＵ字型にデザインされ、弾性プラスチック材料から作られるフレーム部材５２（図２）を含む。弾性フレーム部材５２によって提供される弾性力によって、患者ヘッドホン５０の動作状態において、フレーム部材５２に取り付けられている２つのイヤーカップ５４１、５４２それぞれが、患者の耳の１つに信頼度が高く接触することが確実にされる（図３）。
【００６０】
患者ヘッドホン５０は更に、デジタル−アナログコンバータに接続されるワイヤレス受信器ユニットとしてデザインされたオーディオ受信部材５８を含む。デジタル−アナログコンバータ及びオーディオ受信部材５８は共に、イヤーカップ５４１、５４２の１つに組み込まれる。オーディオ受信部材５８は、検査台４２に組み込まれるブルートゥース（登録商標）マスタデバイスによって形成される無線周波数オーディオ送信器５６からの無線周波数信号を受信する（図２）。無線周波数信号は、オーディオ信号を表し、デジタル−アナログコンバータによって、イヤーカップ５４１、５４２の１つに設置される少なくとも１つのスピーカを駆動するためのアナログ電圧信号に変換される（図３）。
【００６１】
この特定の実施形態では、無線周波数信号は、ブルートゥース（登録商標）マスタデバイスによって、オーディオ受信部材５８に提供されているが、当業者によって理解されるように、オーディオ信号を表す信号は、マイクロ波リンクデバイス又は光学リンクデバイスといった他の適切なリンクデバイスによっても提供されてよい。この場合、オーディオ受信部材は、適切な受信手段が具備されていなければならない。
【００６２】
更に、患者ヘッドホン５０は、センサシステム６０を含む。センサシステム６０は、複数の同一光学エミッタ６４と、複数の同一光学センサ６８とを含む。複数の光学センサ６８の各光学センサ６８は、デジタルカメラとしてデザインされる。
【００６３】
複数の光学エミッタ６４の各光学エミッタ６４は、電磁放射線を、患者の皮膚の一部に向けるように構成される。複数の光学センサ６８の各光学センサ６８は、患者の皮膚の一部から戻る電磁放射線の少なくとも一部を受信する。
【００６４】
複数の光学エミッタ６４の光学エミッタ６４と、複数の光学センサ６８の光学センサ６８とは、各統合ユニット７４１〜７４４の光学エミッタ６４と光学センサ６８との相互の相対的空間関係が固定されるように、当該統合ユニット７４１〜７４４を形成する。図３に示されるように、光学エミッタ６４の光軸６６と、光学センサ６８の光軸７０とは、平均患者頭部にごく近接している高い確率で、統合ユニット７４ｉ（ｉ＝１〜４）までの距離において、交差する。
【００６５】
次に、患者ヘッドホン５０は、ワイヤレスで患者ヘッドホン５０に給電する電磁誘導手段６２を含む。これは、患者ヘッドホン５０の電磁誘導手段６２を、患者検査台４２のテーブル面４４の一端に、患者頭部を支えるために設けられているテーブル面４４の一部の下において、永久的に設置される対応する電磁誘導手段４６の近くに又はその上方に、配置することによって実現される（図２）。
【００６６】
図３に示されるように、それぞれ光学エミッタ６４及び光学センサ６８を含む１つの統合ユニット７４１、７４４が、患者ヘッドホン５０の各イヤーカップ５４１、５４２に永久的に設置されている。それらの光軸６６、７０は、患者ヘッドホン５０の動作状態において、患者の耳の１つに実質的に向けられている。
【００６７】
もう２つの統合ユニット７４２、７４３は、固定クランプ８４としてデザインされるホルダ部材によって、イヤーカップ５４１、５４２に一時的に固定して取り付けられる。１つの統合ユニット７４２、７４３が、各イヤーカップ５４１、５４２に取り付けられる（図４）。これらの統合ユニット７４２、７４３の光学エミッタ６４及び光学センサ６８の光軸６６、７０は、患者ヘッドホン５０の動作状態において、患者の左右の頬が配置されると推定される領域に実質的に向けられる。オペレータによって、イヤーカップ５４１、５４２上の固定クランプ８４の位置を変化させることによって、統合ユニット７４２、７４３は、頬又は額といった患者の頭部の他の部分に向けられることが可能である。
【００６８】
複数の光学センサ６８の各光学センサ６８は、光学エミッタ６４の１つによって照射された患者の皮膚の一部から戻る、受信した電磁放射線に対応する出力信号を提供する。各出力信号は、患者の生理学的パラメータを示し、患者の生理学的パラメータを決定するためのベースとなる。この特定の実施形態では、生理学的パラメータは、患者の心周期であり、これは、患者の皮膚の色の変化を示す光学センサ６８の出力信号から決定される。このために、光学エミッタ６４は、幾つかの波長の光を放出するように構成され、当該波長の光に対して、酸素が豊富な血液と、酸素が欠乏している血液とが異なる吸収率を有する。したがって、患者の心周期を決定する方法は、反射パルスオキシメトリから知られている方法と同様である。
【００６９】
複数の光学センサ６８の各光学センサ６８は、ブルートゥース（登録商標）プロトコルに基づいた無線周波数データエミッタ７２（図３）が具備され、その出力信号を、データ収集及び解析ユニット７６に、ワイヤレスに送信する（図２）。光学センサ６８の無線周波数データエミッタ７２は、以下に説明されるように、電磁誘導手段６２によって給電される。
【００７０】
データ収集及び解析ユニット７６は、ブルートゥース（登録商標）プロトコルに基づいた無線周波数データ受信器７８を備え、光学センサ６８の出力信号を収集し、当該出力信号に関連する所定の基準を適用することによって、収集された出力信号を解析する。データ収集及び解析ユニット７６は更に、所定の基準の１つが満たされる場合に、トリガ出力信号８０（図１）を提供する。当該トリガ出力信号８０は、以下に更に詳細に説明されるように、磁気共鳴イメージングシステムの制御ユニット２６によって受信され、実行されるべき走査処理を制御するために使用される。
【００７１】
無線周波数アンテナデバイス３６は、ここの特定の実施形態では、送信／受信無線周波数コイルとして説明されているが、当技術分野においてよく知られているように、本発明を、局所コイルとしてデザインされている、磁気共鳴信号を受信する無線周波数アンテナデバイスを含む磁気共鳴イメージングシステムに適用することも考えられる。磁気共鳴イメージングシステムは、例えば本発明の患者ヘッドホンに相当する頭部コイルを使用してもよい。この場合、頭部コイル及び周囲の表面は、光学エミッタによって放出される電磁放射線に関して吸収性の高い表面材料で覆われ、したがって、反射されたパターンによって、光学センサの測定に影響を及ぼさないようにされている。
【００７２】
次に、磁気共鳴イメージングシステムの走査処理をゲート制御するために、上記患者ヘッドホンシステム４８の実施形態を使用して、生理学的パラメータ、即ち、磁気共鳴イメージングシステムによって検査される患者の心周期を決定する方法の一実施形態について説明する。図８に、方法のフローチャートが与えられている。方法の実行にあたって、すべての関与するユニット及びデバイスは、動作状態にあり、図１に示される通りに構成されることを理解するものとする。
【００７３】
方法を実行可能とするために、制御ユニット２６は、ソフトウェアモジュール８２を含む（図１）。実行される方法のステップは、ソフトウェアモジュール８２のプログラムコードに変換され、当該プログラムコードは、制御ユニット２６のデジタルメモリユニット２８に実装され、制御ユニット２６のプロセッサユニット３０によって実行可能である。或いは、患者ヘッドホンシステム４８が、デジタルメモリユニットを有する制御ユニットとプロセッサユニットとを、例えばデータ収集及び解析ユニット７６に含み、ソフトウェアモジュールは、患者ヘッドホンシステム４８の制御ユニットのデジタルメモリユニットにあり、患者ヘッドホンシステム４８のプロセッサユニットが、方法を実行するように特別に構成されていてもよい。
【００７４】
当然ながら、磁気共鳴イメージングシステムは、動作準備万端状態にあり、関心被験者２０は、図１に示されるように、検査台４４上に仰臥位に横たわっている。
【００７５】
第１のステップ１０４において、心周期によって与えられる生理学的パラメータを示す患者センサシステム４８の光学センサ６８１〜６８４の出力信号を収集することによって、較正手順が実行される。
【００７６】
次のステップ１０６において、閾値として使用される出力信号に関連する値が決定される。本実施形態では、値は、出力信号の最大振幅（マグニチュード）によって与えられ、これらは、平均振幅を得るために、複数の心周期に亘って平均化される。
【００７７】
方法の後続のステップ１０８において、決定された閾値に関して、出力信号に関連する基準が規定される。本実施形態では、基準は、平均振幅の少なくとも８０％であるように、出力信号に対して規定される。
【００７８】
少なくとも走査処理中に、繰り返し実行される一連のステップにおいて、光学センサ６８１〜６８４の出力信号が収集され（１１０）、規定された基準が出力信号に適用され（１１２）、規定された基準が満たされる場合に、トリガ出力信号８０が生成される（１１４）。磁気共鳴イメージングシステムの制御ユニット２６は、トリガ出力信号８０を受信し、当該信号を使用して、走査処理をゲート制御する（１１６）。
【００７９】
このようにして、走査処理のタイミングを制御するために、患者ヘッドホンシステム４８によって取得された生理学的パラメータの準連続フィードバックが、磁気共鳴イメージングシステムの制御ユニット２６に提供される。
【００８０】
以下において、磁気共鳴イメージングシステムとしてデザインされる医用走査モダリティにおける使用のための本発明による患者ヘッドホンの幾つかの代替実施形態が開示される。個々の代替実施形態は、特定の図面を参照して説明され、また、「１」から始まる特定の代替実施形態の識別番号によって識別される。その機能が、すべての実施形態において同じ又は基本的に同じである特徴は、それが関連する代替実施形態の識別番号と、当該特徴の番号が続くことによって構成される参照符号によって特定される。代替実施形態のある特徴が、対応する図面の説明中に説明されない場合、又は、図面の説明において言及された参照符号が図面自体にない場合、先行する実施形態の説明を参照すべきである。
【００８１】
図４に従う実施形態から異なる特徴のみについて説明される。以下に説明されない代替実施形態の特徴については、第１の実施形態の説明を参照されたい。
【００８２】
代替実施形態は、フレーム部材５２及びイヤーカップ５４うちの１つに取り付けられる１つ以上のホルダ部材を含む。ホルダ部材は、光学センサ６８又は統合ユニット７４をそれぞれ保持する。１つ以上のホルダ部材がイヤーカップ５４に取り付けられているものとして示される代替実施形態について、ホルダ部材がフレーム部材５２に取り付けられていることや、また、その逆も同様に考えられる。
【００８３】
図５に、患者ヘッドホン１５０の第１の代替実施形態が示される。患者ヘッドホン１５０は、イヤーカップ５４１、１５４２のそれぞれに提供される対応する溝と摺動可能に協働するリング状スライダ部材８６としてデザインされる２つのホルダ部材（患者の右側にある１つのホルダ部材しか示されていない。もう１つのホルダ部材は、全く同じにデザインされ、提供される）を含む。複数（３つ）の統合ユニット１７４１〜１７４３が、各スライダ部材８６に固定して取り付けられる。リング状スライダ部材８６は、摩擦によって対応する溝内にロックされ、スライダ部材８６に、摩擦保持力を超える力を手動で加えることによって、統合ユニットの位置を最適化するように、オペレータによって動かされることが可能である。
【００８４】
図６に、患者ヘッドホン２５０の別の代替実施形態が示される。患者ヘッドホン２５０は、連結部９０によって、イヤーカップ５４の１つに取り付けられる剛性バー８８としてデザインされる２つのホルダ部材（１つのホルダ部材しか示されていない。もう１つのホルダ部材は、全く同じにデザインされ、提供される）を含む。１つの統合ユニット２７４が、各剛性バー８８に固定して取り付けられる。剛性バー８８は、摩擦力によって、適切な位置に保持され、統合ユニット２７４の位置を最適化するように、オペレータによって、連結軸９２の周りを動かされることが可能である。追加のオプションとして、連結部９０は、連結軸９２と垂直に、また、図６の図平面と垂直に配置される別の連結軸（図示せず）の周りを剛性バー８８が回転することを可能にする軸受によって、イヤーカップ２５４内に支持されてもよい。
【００８５】
図７に、患者ヘッドホン３５０の別の代替実施形態が示される。患者ヘッドホン３５０は、２つのホルダ部材（１つのホルダ部材しか示されていない。もう１つのホルダ部材は、全く同じにデザインされ、提供される）を含む。各ホルダ部材は、２つの連結された剛性バー９４、９６としてデザインされる。これらの剛性バー９４、９６は、それらの端の１つにおいて、第１の連結部９８によって相互に接続される。２つの剛性バー９４、９６の１つのもう１つの端は、第２の連結部１００によって、イヤーカップ３５４の１つに取り付けられる。複数（４つ）の統合ユニット３７４１〜３７４４が、イヤーカップ３５４から遠位である剛性バー９６に固定して取り付けられ、当該剛性バー９６に沿って等間隔のアレイとして配置される。剛性バー９４、９６は、摩擦力によって、適切な位置に保持され、統合ユニット３７４１〜３７４４の位置を最適化するように、オペレータによって、２つの連結軸の周りで動かされることが可能である。
【００８６】
本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示及び説明されたが、当該例示及び説明は、例示的とみなされるべきであって、限定的とみなされるべきではない。本発明は、開示されている実施形態に限定されない。開示された実施形態の他の変形態様は、図面、開示内容及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００８７】
１０  医用イメージングモダリティ
１２  走査ユニット
１４  主磁石
１６  検査空間
１８  中心軸
２０  関心被験者
２２  磁場勾配コイルシステム
２４  無線周波数シールド
２６  制御ユニット
２８  デジタルメモリユニット
３０  プロセッサユニット
３２  タッチスクリーンデバイス
３４  信号処理ユニット
３６  無線周波数アンテナデバイス
３８  無線周波数送信器ユニット
４０  無線周波数スイッチングユニット
４２  検査台
４４  テーブル面
４６  誘導手段（台）
４８  患者ヘッドホンシステム
５０  患者ヘッドホン
５２  フレーム部材
５４  イヤーカップ
５６  無線周波数オーディオ送信器
５８  オーディオ受信部材
６０  センサシステム
６２  誘導手段（ヘッドホン）
６４  光学エミッタ
６６  光軸
６８  光学センサ
７０  光軸
７２  無線周波数データエミッタ
７４  統合ユニット
７６  データ収集及び解析ユニット
７８  無線周波数データ受信器
８０  トリガ出力信号
８２  ソフトウェアモジュール
８４  固定クランプ
８６  スライダ部材
８８  剛性バー
９０  連結部
９２  連結軸
９４  剛性バー
９６  剛性バー
９８  第１の連結部
１００  第２の連結部
１０４  出力信号を収集するステップ
１０６  閾値を決定するステップ
１０８  基準を規定するステップ
１１０  出力信号を収集するステップ
１１２  基準を適用するステップ
１１４  トリガ出力信号を生成するステップ
１１６  走査処理をゲート制御するステップ
【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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