(57)【要約】【課題】脳機能計測に適した様々な視覚刺激を与えることが可能であると同時に、省スペース化を実現する脳機能計測システムを提供すること【解決手段】電磁的遮蔽が施され、ＭＲＩ本体１を設置するシールド室２１と、シールド室に隣接し、制御装置２２を設置する制御室２３と、操作を行う操作室２５とから構成され、制御室に視覚刺激画像の投射装置２７を配設し、シールド室に、投射された視覚刺激画像を映し出す映写装置２８を配設し、制御室２３とシールド室２１との境界壁に、投射光線用開口部７０を設ける。【選択図】  図２
2004160086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視覚刺激を与えたときの脳機能を磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ）を用いて計測する脳機能計測システムであって、該脳機能計測システムが、
電磁的遮蔽が施され、ＭＲＩ本体を設置するシールド室と、
該シールド室に隣接し、該ＭＲＩの制御装置を設置する制御室と、
該ＭＲＩの操作を行う操作室と
から構成され、
該制御室に、視覚刺激画像の投射装置を配設すると共に、
該シールド室に、投射された視覚刺激画像を映し出す映写装置を配設し、
該制御室と該シールド室との境界壁に、投射光線用開口部を設けた
ことを特徴とする脳機能計測システム。
【請求項２】
前記ＭＲＩ本体内ベッド部に被験者が横臥した状態で、シールド室の被験者略左方又は略右方に前記制御室が隣接する構成において、
前記映写装置が、
被験者上方に設けられ、被験者の体軸方向に投射光線を屈折反射させる反射板と、
反射した反射光線を映し出すスクリーン板と、
被験者の眼球部直前方で該スクリーン板を視認可能に設ける視認用反射板と
から構成される
請求項１に記載の脳機能計測システム。
【請求項３】
前記ＭＲＩ本体内ベッド部に被験者が横臥した状態で、シールド室の被験者略上方に前記制御室が隣接する構成において、
前記投射光線用開口部を被験者の体軸方向上方に設け、前記投射装置から体軸上に向けて視覚刺激画像を投射すると共に、
前記映写装置が、
被験者上方に設けられ、投射された視覚刺激画像を映し出すスクリーン板と、
被験者の眼球部直前方で該スクリーン板を視認可能に設ける視認用反射板と
から構成される
請求項１に記載の脳機能計測システム。
【請求項４】
前記ＭＲＩ本体内ベッド部に被験者が横臥した状態で、シールド室の被験者略下方に前記制御室が隣接する構成において、
前記投射光線用開口部を被験者の体軸方向下方に設け、前記投射装置から体軸上に向けて視覚刺激画像を投射すると共に、
前記映写装置が、
被験者下方に設けられ、投射された視覚刺激画像を映し出すスクリーン板と、
被験者の眼球部直前方で該スクリーン板を視認可能に設ける視認用反射板と
から構成される
請求項１に記載の脳機能計測システム。
【請求項５】
前記投射装置が、
予め視覚刺激画像を録画した記憶媒体を再生する再生手段と、
その再生画像を投射するプロジェクタ手段と
を備える
請求項１ないし４に記載の脳機能計測システム
【請求項６】
前記投射装置が、
視覚刺激画像を生成する画像処理手段と、
その生成画像を投射するプロジェクタ手段と
を備える
請求項１ないし４に記載の脳機能計測システム
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ）を用いて、視覚刺激を与えたときの脳磁気を計測するＭＲＩシステムに関し、より詳しくは計測結果に影響を及ぼさず好適な計測を実現する技術に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療の様々な場面で、磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ：  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｍａｇｉｎｇ）が用いられており、その計測精度も向上している。また、研究用として、ｆＭＲＩ（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ＭＲＩ）と呼ばれる、特定の機能を持たせたＭＲＩが用いられている。
例えば、被験者の脳機能を研究するために、被験者に視覚的な刺激を与えてそのときの脳の活性化部位をＭＲＩを用いて測ることが行われている。従来、視覚刺激を与えるために、ＭＲＩを配設したシールド室内に視覚刺激の表示装置を配置し、被験者がその表示装置を目視しながら計測することが行われてきた。
【０００３】
従来の技術として、特開平８−１７３３９８号公報で開示される脳機能計測装置では、被験者の頭部にマスクを装着した上で、眼の前の空間をあけるアイキャップを付け、視覚刺激を刺激発生装置から光ファイバを通してマスクに伝達し、ミラーを用いて刺激が被験者の眼に当たるように構成している。
また、別な実施例として、発光ダイオードの光を直接眼に当てて視覚刺激を与える方法も開示している。
【０００４】
しかしながら、このような従来の方法では、脳機能の計測に必要な様々な画像を呈示したり、刺激を呈示する部位を精密に調整することが難しいため、十分に効果的な計測ができない。
また一方で、ＭＲＩは高速で高磁場を反転させるため、強い電磁波が発生するので、その外部への漏洩を防ぐシールド室に設置されている。従って、設置する空間に制限があるとともに、シールド効果を低下させないように配慮する必要があり、設置できる視覚刺激用装置はＭＲＩに対して影響を与えず、しかも電磁波による影響がないという大きな制約を課せられている。
このため、上記のような脳機能の計測に適した視覚刺激の呈示を行うことが困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の有する問題点に鑑みて創出されたものであり、脳機能計測に適した様々な視覚刺激を与えることが可能であると同時に、省スペース化を実現する脳機能計測システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の脳機能計測システムは、以下の特徴を有する。
すなわち、視覚刺激を与えたときの脳機能を磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ）を用いて計測する脳機能計測システムであって、該脳機能計測システムが、電磁的遮蔽が施され、ＭＲＩ本体を設置するシールド室と、シールド室に隣接してＭＲＩの制御装置を設置する制御室と、ＭＲＩの操作を行う操作室とから構成される。
そして、制御室には、視覚刺激画像の投射装置を配設すると共に、シールド室に、投射された視覚刺激画像を映し出す映写装置を配設し、制御室とシールド室との境界壁には、投射光線用開口部を設ける。
【０００７】
ＭＲＩ本体内ベッド部に被験者が横臥した状態で、シールド室の被験者略左方又は略右方に前記制御室が隣接する構成において、映写装置が、被験者上方に設けられ、被験者の体軸方向に投射光線を屈折反射させる反射板と、反射した反射光線を映し出すスクリーン板と、被験者の眼球部直前方で該スクリーン板を視認可能に設ける視認用反射板とから構成される脳機能計測システムを提供してもよい。
【０００８】
別な構成としては、ＭＲＩ本体内ベッド部に被験者が横臥した状態で、シールド室の被験者略上方に前記制御室が隣接する構成において、投射光線用開口部を被験者の体軸方向上方に設け、投射装置から体軸上に向けて視覚刺激画像を投射すると共に、映写装置が、被験者上方に設けられ、投射された視覚刺激画像を映し出すスクリーン板と、被験者の眼球部直前方で該スクリーン板を視認可能に設ける視認用反射板とから構成される脳機能計測システムを提供してもよい。
【０００９】
別な構成としては、ＭＲＩ本体内ベッド部に被験者が横臥した状態で、シールド室の被験者略下方に前記制御室が隣接する構成において、投射光線用開口部を被験者の体軸方向下方に設け、投射装置から体軸上に向けて視覚刺激画像を投射すると共に、映写装置が、被験者下方に設けられ、投射された視覚刺激画像を映し出すスクリーン板と、被験者の眼球部直前方で該スクリーン板を視認可能に設ける視認用反射板とから構成される脳機能計測システムを提供してもよい。
【００１０】
ここで、投射装置が、予め視覚刺激画像を録画した記憶媒体を再生する再生手段と、その再生画像を投射するプロジェクタ手段とを備えることもできる。
【００１１】
又は、投射装置が、視覚刺激画像を生成する画像処理手段と、その生成画像を投射するプロジェクタ手段とを備えることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面に示した実施例に基づいて説明する。なお、実施形態は、本発明の主旨から逸脱しないかぎり適宜変更可能なものである。
ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）は、静磁場中に置かれた核スピンが核磁気共鳴の共鳴条件を満たす高周波磁場を吸収することを利用して、物質の断層像などを得る装置であり、医療分野では広く用いられている。近年、このようなＭＲＩを用いて脳機能などの生体情報を計測する機能的磁気共鳴イメージング装置（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ＭＲＩ。以下、ｆＭＲＩと呼ぶ。）の開発が進められ、例えば、計測対象者である被験者に特定の視覚刺激を与え、その時の脳の活性化領域を研究することが行われている。
【００１３】
図１には本発明で用いるｆＭＲＩ（１）の一部斜視図を示す。被験者は寝台（２）上に横臥し、その頭部をヘッドコイル（３）内に配置する。寝台（２）は水平体軸方向に摺動可能であり、寝台（２）ごとガントリ（４）の孔部に挿入して計測を行う。
【００１４】
ヘッドコイル（３）は上部コイル部（３ａ）と下部コイル部（３ｂ）から構成される。上部コイル部（３ａ）が図１のような起立した状態で被験者は下部コイル部（３ｂ）上に頭を載せ、その後上部コイル部（３ａ）を倒伏して頭部を被覆させる。
被験者は上部コイル部（３ａ）に設けられた窓部（３ｃ）から外部を視認可能である。
【００１５】
図２には、本発明に係る脳機能計測システムの平面全体図を示す。本システム（２０）は、ｆＭＲＩ（１）の本体を配設するシールド室（２１）と、ｆＭＲＩ（１）の制御装置（２２）を設置する制御室（２３）と、計測者がｆＭＲＩ（１）の操作を行う端末装置（２４）を設置する操作室（２５）とから構成される。シールド室（２１）には図２の左右方向に寝台（２）の長手方向を配し、右側に頭部がくるように被験者は横臥した状態で計測する。
【００１６】
本実施例において、シールド室（２１）の被験者の足側に隣接して操作室（２５）が配置され、被験者左側に制御室（２３）が配置されている。このような配置は公知なものであり、またシステム建設時に設置場所に合わせて適宜建設できるものである。
【００１７】
ｆＭＲＩ（１）本体は、静磁場磁石、傾斜磁場コイル、高周波磁場を発生する照射コイルなどにより強磁界、強電磁波が生じる他、計測時に受信コイルにより核磁気共鳴信号を受信する際には外部からのノイズを遮蔽する必要があるため、電磁波を遮蔽する隔壁で囲まれたシールド室（２１）に設置される。
シールド室（２１）には被験者などが出入りする出入口（２６）が設けられるが、ドア部分に関しても十分なシールドが施されている。
【００１８】
従って、シールド室（２１）を過度に大型に建造することは、設置面積をとるだけでなく、技術的にも困難であって、ｆＭＲＩ（１）を設置するのに十分かつ、必要最小限のシールド室（２１）とすることが望ましい。
しかしながら、本発明が対象とするような視覚刺激を被験者に与えながら脳機能を計測する際には、その刺激を呈示する機器を従来シールド室（２１）内に設置していたため、設置位置が極めて制約されざるを得なかったばかりでなく、その機器への強磁界、強電磁波の影響が避けられず、機器の種類にも大きな制約が伴っていた。
【００１９】
そこで、本発明では刺激を呈示する際に用いる視覚刺激画像を、プロジェクタ装置により投射してスクリーンに映し出す構成をとり、プロジェクタ装置（２７）を制御室（２３）に、映写装置であるスクリーン（２８）とミラー（２９）をシールド室（２１）にそれぞれ設置し、上記問題点を解消した。
【００２０】
すなわち、シールド室（２１）は前述のような設置スペースの問題、電磁波の問題があるために、非磁性体で計測に影響を与えず、かつスペースを取らないスクリーン（２８）・ミラー（２９）のみを配置する。一方、制御装置（２２）が置かれるために十分な温度・湿度管理がなされている制御室（２３）には、プロジェクタ装置（２７）を配置することで、プロジェクタ装置（２７）の動作環境が極めて良好に保たれる他、シールド室外にあるため、電磁波・ノイズによる誤動作を起こさない。
【００２１】
計測者は、計測時に操作室（２５）の端末装置（２４）を用いて視覚刺激画像を発生させ、プロジェクタ装置（２７）から投射する。本実施例では制御室（２３）が被験者左側に隣接しているため、左側から投射されることになる。
投射された光線は、光路（３０）を通り、ミラー（２９）に反射して９０度屈折して光路（３１）となる。視覚刺激画像は、光路（３１）上に設けたスクリーン（２８）に映写される。
ヘッドコイル（３）に設けた窓部（３ｃ）上に図６のような反射装置（５０）を設け、被験者は該反射装置（５０）に映った画像を視認可能である。
【００２２】
この時の被験者側方から見たときの視覚刺激画像の光路説明図を図７に示す。スクリーン（２９）には視覚刺激画像が映写され、被験者の眼球（５５）に点線で示した光路により視覚刺激画像が呈示される。
反射装置（５０）は図６に示す斜視図のように、横長矩形のミラー部（５１）の両端部に付設した傾斜軸受（５２）（５２）が、略Ｔ字形の支持部材（５３）（５３）と回動可能に軸通される。
支持部材（５３）（５３）は上部コイル部（３ａ）における被験者の左右端部近傍で固定具（５４）（５４）によってそれぞれ装着される。
【００２３】
なお、このような反射装置（５０）は公知であって、例えば本件出願人による特願２００２−２０２４２１号においてはダイクロイックミラーを用いた反射装置の構成が開示されている。
【００２４】
本発明において、計測者は操作室（２５）から操作を行い、計測に適した視覚刺激を呈示しながら、ｆＭＲＩ（１）による脳磁気の計測を行う。これにより、視覚刺激と脳磁気の関係から、脳機能の計測が可能となる。
【００２５】
また、本発明による別実施例として、図３及び図４、図５を示す。
図３及び図４、図５に示した本システム（２０）も上記実施例と同様に、ｆＭＲＩ（１）の本体を配設するシールド室（２１）と、ｆＭＲＩ（１）の制御装置（２２）を設置する制御室（２３）と、計測者がｆＭＲＩ（１）の操作を行う端末装置（２４）を設置する操作室（２５）とから構成される。シールド室（２１）には十分にシールドが施された出入口（２６）が設けられている。
そして、シールド室（２１）には図３〜５の左右方向に寝台（２）の長手方向を配し、右側に頭部がくるように被験者は横臥した状態で計測する。
【００２６】
図３の実施例において、シールド室（２１）の被験者の足側に隣接して操作室（２５）が配置され、被験者右側に制御室（２３）が配置されている。本構成でも上記と同様に、プロジェクタ装置（２７）から視覚刺激画像を投射し、光路（４０）を経てミラー（２９）に反射して９０度屈折し、光路（４１）上のスクリーン（２８）に映写される。
被験者は図６に示すミラー装置（５０）を通して目視する。
【００２７】
図４の実施例においては、シールド室（２１）の被験者の足側に隣接して操作室（２５）が配置され、被験者上側に制御室（２３）が配置されている。本構成においては、映写装置としてスクリーン（２８）のみを用い、投射装置であるプロジェクタ装置（２７）からの投射画像（光路（４２））を直接映写する。
被験者が目視する構成は上記の２つの実施例と同様にミラー装置（５０）を用いるものである。
【００２８】
図５の実施例においては、シールド室（２１）の被験者の足側に隣接して制御室（２３）が配置され、被験者上側に操作室（２５）が配置されている。本構成において、映写装置としてスクリーン（２８）のみを用いると共に、上の実施例と異なり、被験者の直下にスクリーン（２８）を配置している。
投射装置であるプロジェクタ装置（２７）からの投射画像（光路（４３））はスクリーンに直接映写され、被験者は上記実施例と同様にミラー装置（５０）を用いるが、このときミラー装置（５０）のミラー部（５１）は図６に示す向きと異なり、被験者から見て上低下高に傾いていることは言うまでもない。本構成によっても本発明は実施可能である。
【００２９】
なお、ここで用いたミラー（２９）は、縦８００ミリ、横１７００ミリ、厚さ１５０ｍｍの略平面体であり、内部に非磁性体のハニカム部材を用い、１面に非磁性の反射部材を貼着する。ハニカム構造とすることにより、強度を確保しながら軽量化を図っている。上記非磁性体の素材としては、合成樹脂材や木材、非磁性体金属などがあり、任意の素材を用いることができる。
以上のサイズのミラー（２９）は、有効な反射面積が縦７００ミリ、横１６００ミリであって、ミラー（２９）中心はガントリ（４）から１２００ミリ離した位置に設置している。
【００３０】
スクリーン（２８）も非磁性半透明部材からなり、サイズは縦１１００ミリ、横２１７０ミリであって、有効映写範囲は上部の縦６４０ミリ、横１２７０ミリである。
本発明における実施形態は任意に変更可能であって、上記サイズに限定されるものではないが、ｆＭＲＩ（１）のガントリ（４）の大きさ及び、視覚刺激の効果から、上記ミラー（２９）及びスクリーン（２８）のサイズは好適なものである。
【００３１】
本発明において、プロジェクタ装置（２７）を制御室（２３）に配置することを特徴としているが、最後に、制御室（２３）及びシールド室（２１）の間に投射光線用開口部（７０）を設ける構成を説述する。該開口部（７０）のシールド室（２１）内から見た斜視図を図８に示す。
図に明らかなように、投射光線用開口部（７０）は、床面から１００センチないし１５０センチの高さに矩形に開けられており、本実施例においては２つのプロジェクタ装置（２７）からそれぞれレンズ部（７１）（７２）が突出している。
【００３２】
レンズ部（７１）（７２）以外の開口部（７０）は完全にシールド板が嵌め込まれており、十分なシールド効果を有し、またレンズ部（７１）（７２）も非磁性体で構成され、計測に影響を与えないように配慮している。
ここで、２つのレンズ部（７１）（７２）を有するのは左右の両眼に呈示する視覚刺激を別々に投射するためであり、それらは操作室（２５）内の端末装置（２４）から一括制御されている。なお、本発明では必ずしも２つのレンズ部を設ける必要はなく、１個であってもよい。またレンズ部（７１）（７２）を突出させずに、開口部（７０）にシールド効果を有する透明ないし半透明部材を備えて、制御室（２３）から該部材を通して投射する構成でもよい。
【００３３】
本発明において、映写装置としてプロジェクタ装置（２７）を用いたが、ここで映写装置に視覚刺激画像を生成する機能や、あらかじめ任意の記憶媒体、例えばビデオテープやＤＶＤなどに録画した視覚刺激画像を再生する機能を備え、それを端末装置（２４）からの操作によって視覚刺激画像の投射を行う構成でもよい。
【００３４】
また、該視覚刺激画像は端末装置（２４）により生成・再生することも可能である。その場合、端末装置（２４）には公知のパーソナルコンピュータを用いるのが簡便であり、これにより精密な視覚刺激画像の生成又は再生を行うことができる。また、単に視覚刺激画像を繰り返して再生するだけであれば、公知のビデオプレイヤーを用いることもできる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成を備えるので、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明で創出した視覚刺激画像の投射装置を、制御室に配置し、映写装置をシールド室内に配置する構成は、小さな設置面積でＭＲＩを設置しながら、視覚刺激の呈示に十分な大きさで視覚刺激画像を映写可能な映写装置を用い、好適な脳機能の計測を行うことができる。
【００３６】
また、反射板を設けることにより、投射装置と映写装置の位置を自由に設定できるだけでなく、十分な光路長を得て投射装置からの画像を十分な面積の映写装置に投影することができる。
【００３７】
さらに、本発明によれば、シールド効果を高め、計測精度を向上させる必要のあるシールド室には、非磁性の映写装置を設置するのみで足り、温度湿度の安定した制御室には、温度湿度条件の厳しい投射装置を設置でき、計測者はオフィス居室環境の整った操作室で計測を行えるため、それぞれの環境に適した部材、人員の配置が図れ、好適な脳機能の計測に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＭＲＩ装置の斜視説明図である。
【図２】脳機能計測システムの平面全体図である。
【図３】同、別実施例である。
【図４】同、別実施例である。
【図５】同、別実施例である。
【図６】本発明に係る反射装置の斜視図である。
【図７】同、反射装置を用いたときの視覚刺激画像の光路を説明する側面図である。
【図８】本発明に係る投射光線用開口部の斜視図である。
【符号の説明】
１      ｆＭＲＩ
２      寝台
３      ヘッドコイル
４      ガントリ
２０    脳機能計測システム
２１    シールド室
２２    制御装置
２３    制御室
２４    端末装置
２５    操作室
２６    出入口
２７    プロジェクタ装置
２８    スクリーン
２９    ミラー
３０    光路
３１    光路
７０    投射光線用開口部
【図１】
2004160086.tif 000003
【図２】
2004160086.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004160086.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004160086.tif 000008
【図７】
2004160086.tif 000009
【図８】
2004160086.tif 000010