(57)【要約】      （修正有）【課題】ＭＲ信号を発するマーカーを穿刺針又はその固定具に取り付けることで、体外においても穿刺針位置を描出し、同時にディスプレイ上のＭＲ画像に連続描出表示する。【解決手段】被検体の計測対象領域の計測データを収集する計測を所定の計測周期毎に繰り返し行う磁気共鳴イメージング装置において、ＭＲ信号を発する小さいマーカー401、402を穿刺針400又はその固定具に複数個取り付け、取り付けたマーカーを含む面をＭＲ画像上において描出することで、穿刺前の体外においても穿刺針の位置及び方向を描出可能な機能を備えた磁気共鳴イメージング装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に静磁場を与える静磁場発生手段と、該被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し生成するシーケンサと、このシーケンサからの高周波パルスにより被検体の生体組織の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波磁場を照射する送信系と、上記の核磁気共鳴により放出されるエコー信号を検出する受信系と、得られたエコー信号を用いて画像再構成演算を行う信号処理系と、得られた画像を表示する手段とを備える磁気共鳴イメージング装置において、磁気共鳴信号を発するマーカーを穿刺針又はその固定具に複数個取り付け、取り付けたマーカーを含む面を磁気共鳴画像上において描出することで、被検体外においても穿刺針位置及び方向を認識し、該穿刺針を含む断面を磁気共鳴画像上に描出可能とする機能を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
上記マーカーは、上記穿刺針またはその固定具に対して移動および取り外し自在に構成したことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
上記マーカーは、穿刺針をガイドするシースまたは穿刺針の固定具自体を磁気共鳴信号を発する物質で構成することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
上記マーカーを取り付けられた穿刺針またはその固定具は光学位置検出装置系によってその位置を追従されることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核磁気共鳴（以下、ＮＭＲと記す）現象を利用して被検体の所望部位の断層画像を得る磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置と記す）に関し、特に、穿刺針等のデバイスが被検体外に在る時にも磁気共鳴画像（以下、ＭＲ画像と記す）上に被検体に対するその位置および方向が描出可能な機能を有するＭＲＩ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は、ＮＭＲ現象を利用して被検体中の所望の検査部位における原子核スピン（以下単にスピンと記す）の密度分布、緩和時間分布等を計測して、その計測データから被検体の検査部位の任意の断面を画像表示するものである。
【０００３】
そして、ＭＲＩ装置における、撮像シーケンスとしては、スピンエコー法やグラジエントエコー法などの基本的な撮像シーケンスの他、エコープラナー（ＥＰＩ：Ｅｃｈｏ  Ｐｌａｎａｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ）法や高速スピンエコー（ＦＳＥ：Ｆａｓｔ  Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ）法等の、より高速な撮像シーケンスが知られている。
【０００４】
これら高速な撮像シーケンスの応用の一つとして、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。この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線の透視撮影のように、体内組織の動態画像を生成、表示する。このようなフルオロスコピーは、最近では、特に最小の侵襲（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｉｎｖａｓｉｖｅ）を目的としたインターベンショナルＭＲＩ（以下、「ＩＶＭＲ」と記す）と総称される術中撮像への応用が行われつつある。ＩＶＭＲにおけるフルオロスコピーの用途として、最も期待されているのが、穿刺針やカテーテル等のデバイス、ツールを患部に誘導する際のモニタリングである。このようなフルオロスコピーにおいて、穿刺開始位置及び腫瘍を含む断面を描出するため、従来はまず、スライス位置あるいは角度等を変えて被検体中の腫瘍の位置を確認し、次に穿刺針等に取り付けられた光学位置検出ポインタおよびカメラ等のデバイス位置追従装置等を有するＭＲＩ装置の光学位置検出系のデスプレイで穿刺針をモニタしながら穿刺開始位置を確認し、その後穿刺開始位置および腫瘍を含むＭＲ断層像を撮影し、そして穿刺に必要な情報を含むＭＲ断層像が得られるまでこの作業を繰り返した。これは穿刺針が被検体の外に在る時にはＭＲ断層像には現われないため光学的位置検出系のデイスプレイで穿刺針の位置をモニタしているにもかかわらず、穿刺方向の決定に必要なＭＲ断層像を得るのに時間を要すると共にその正確性も十分ではないという問題を生じていた。
【０００５】
なお、このような問題点を解決するため、例えば、米国特許第６，０２６，３１５号では、ＭＲＩ装置の撮像空間中の複数の所定位置に発光体およびＭＲ信号発生体を設けたファントムを配置し、光学系画像とＭＲ画像の座標系のずれを事前に較正することを提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は穿刺針あるいはその固定具に取り付けられたマーカーを含む任意の撮像断面（位置及び角度）を連続的に描出可能とする機能を備えたＭＲＩ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】
上記目的を達成するための本発明は、被検体の計測対象領域の計測データを収集する計測を、所定の計測周期毎に繰り返し行うＭＲＩ装置において、
上記ＭＲ画像上で高信号で描出されるマーカー（比較的短いＴＩの物質、例えば造影剤、脂肪など）を移動および取り外し自在な構造として穿刺針又は固定具に取り付けることで、体外においても穿刺針位置を描出可能とした。
【０００８】
このように構成されたＭＲＩ装置では、例えばＥＰＩ法によるマルチエコー信号を取得、再構成後、各計測周期において、マーカーを含む任意のＭＲ断層像を連続取得することができるので、従来のように穿刺開始位置と腫瘍位置を別々に計測し、穿刺可能な断面を見つけるのに比べて、短時間で穿刺までのガイディングを行うことができる。
【０００９】
なお、本発明でいう計測は、２次元計測および３次元計測のいずれであっても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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。
【００１１】
図１は本発明によるＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図である。このＭＲＩ装置は、静磁場発生磁石２と、傾斜磁場発生系３と、送信系５と、受信系６と、信号処理系７と、シーケンサ４と、中央処理装置（ＣＰＵ）８とを備えている。
【００１２】
静磁場発生磁石２は、被検体１の周りにその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させるもので、永久磁石方式または常電導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段から成る。この静磁場発生磁石２に囲まれる磁場空間内に後述する傾斜磁場発生系３の傾斜磁場コイル９、送信系５の高周波コイル１４ａ、受信系６の高周波コイル１４ｂが設置される。
【００１３】
傾斜磁場発生系３は、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル９と、それぞれの傾斜磁場コイル９を駆動する傾斜磁場電源１０とから成り、後述のシーケンサ４からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源１０を駆動することにより、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向の傾斜磁場ＧＸ，ＧＹ，ＧＺを被検体１に印加するようになっている。この傾斜磁場の加え方により被検体１に対するスライス面を設定することができる。
【００１４】
シーケンサ４は、上記被検体１の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し生成するもので、ＣＰＵ８の制御で動作し、被検体１の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を、送信系５、傾斜磁場発生系３および受信系６に送るようになっている。
【００１５】
送信系５は、上記シーケンサ４の制御により被検体１の生体組織を構成する原子の原子核にＮＭＲ現象を起こさせるために高周波磁場を照射するもので、高周波発振器１１と変調器１２と高周波増幅器１３と送信側の高周波コイル１４ａとから構成される。高周波発振器１１から出力された高周波パルスをシーケンサ４の命令にしたがって変調器１２で振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器１３で増幅した後に被検体１に近接して配置された高周波コイル１４ａに供給することにより、電磁波が上記被検体１に照射されるようになっている。
【００１６】
受信系６は、被検体１の生体組織の原子核のＮＭＲ現象により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信号）を検出するもので、被検体１に近接して配置された受信側の高周波コイル１４ｂと増幅器１５と直交位相検波器１６と、Ａ／Ｄ変換器１７とから構成される。高周波コイル１４ｂが検出したエコー信号は、増幅器１５及び直交位相検波器１６を介してＡ／Ｄ変換器１７に入力してディジタル量に変換され、さらにシーケンサ４からの命令によるタイミングで直交位相検波器１６によりサンプリングされた二系列の収集データとされ、その信号が信号処理系７に送られる。
【００１７】
信号処理系７は、ＣＰＵ８と、磁気ディスク１８及び磁気テープ１９等の記録装置と、ＣＲＴ等のディスプレイ２０とから成り、受信系６からの信号をＣＰＵ８でフーリエ変換、補正係数計算、画像再構成演算の処理を行い、任意断面の信号強度分布や複数の信号に適当な演算を行って得られた濃度分布等を画像化してディスプレイ２０に表示する。
【００１８】
光学位置検出装置系２２としては、例えば、Ｎｏｒｔｈｅｒｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社の  ＰＯＬＡＲＩＳなどが利用できる。デバイス位置追従装置２３は赤外線カメラで、穿刺針等のデバイスに取りつけられた位置検出光学ポインタ２１と基準ポインタを同時に検出する。位置検出装置系には、アクティブ型とパッシブ型がある。アクティブ型は、赤外線発光ダイオードを最低３個医療用のデバイス、ツールにつけ、これらを２個のカメラで検出し、リアルタイムでツールの６次元の動きを表示する。表示速度は、２０〜６０ＨＺである。位置精度は０．３５ｍｍ。パッシブ型は、発光ダイオードがカメラ側についており、ツール（位置検出光学ポインタ２１）には、直径１０ｍｍほどの反射球が３個つく。カメラは球の反射光を検出する。測定精度は、アクティブ型と同等で、ツールに電源供給ラインが不要となるため、ＩＶＭＲでの使い勝手が良い。パッシブ型には、赤外線反射球が３−４個取り付けてある。反射球の直径は例えば１０ｍｍである。基準ポインタは、静磁場中心に対してある特定の固定位置に設置される。光学カメラは、ＭＲＩ装置の静磁場発生領域の中心から１ｍから１．５ｍ離れた距離に、アームで吊り下げられており自在に向きや位置を変えられる。
位置検出光学ポインタ２１は術者が手に持って移動できる。基準ポインタは、例えばＭＲＩ装置のガントリーの上面に取り付けてある。基準ポインタに対する位置検出光学ポインタ２１の位置、傾きが、カメラで撮影され、その画像信号を用いてパーソナルコンピュータ２６が常にその位置を計算する。データ更新レートは２−２０画像／ｓ程度が良い。位置データは、パーソナルコンピュータ２６に例えばＲＳ２３２Ｃケーブルで送られる。ＭＲ画像へのノイズ混入を防ぐには、光ファイバーケーブル２７を使うとよい。位置データは、ＭＲＩフルオロスコピーシーケンスの撮影断面へ０．５ｓ以内に反映される。撮影シーケンスはグラジエントエコーシーケンスやマルチショットＥＰＩなどのフルオロスコピー用シーケンスである。これらのシーケンスでは、０．５ｓ−４ｓごとに画像が更新できる。
【００１９】
次に上記ＭＲＩ装置による穿刺針あるいはその固定具に取り付けられたマーカーを含む任意の撮像断面（位置及び角度）を連続的に描出する方法を説明する。まず被検体を静磁場磁石内の測定空間に配置し、目的とする撮像領域について連続撮像を行う。
【００２０】
上記の連続撮像において、穿刺開始位置及び腫瘍を含む断面を短時間で描出する方法として、図２に示すような穿刺針４００にＭＲ信号を放出するマーカー４０１，４０２（中心が空洞でストッパーがついたＭＲ信号を発する円形物質）を複数個取り付け、更に光学デバイス追従装置４０５とデバイス検出用光学マーカー４０４を用いることで現在位置を把握し、光学デバイス追従装置４０５で取得した位置情報をＭＲＩ装置にフィードバックさせることで、穿刺針あるいはその固定具に取り付けられたマーカーを含む任意の撮像断面（位置及び角度）を連続的に描出することが可能となる。これにより、穿刺針が体外にある場合においても穿刺針位置を画面（画像）上で確認しながら、腫瘍４０３を探索することが容易になる。また、ＭＲ信号を放出するマーカー４０１，４０２は移動および取り外し自在で、穿刺を始めた時は状況に応じて脱着が可能である。
【００２１】
本発明の第二の実施例として、図３に示すようなシース内にＭＲ信号を発する物質を組み込んだ例を示す。ＭＲ信号を放出する物質を用いて製作したシース５０１に穿刺針５００を通す。更に光学デバイス追従装置５０４とデバイス用光学マーカー５０３を用いることで現在位置を把握し、光学デバイス追従装置５０４で取得した位置情報をＭＲＩ装置にフィードバックさせることで、穿刺針あるいはその固定具に取り付けられたマーカーを含む任意の撮像断面（位置及び角度）を連続的に描出することが可能となる。これにより、穿刺針位置を画面（画像）上で確認しながら、腫瘍５０２を探索することが容易になる。第一の実施例と比べて、ＭＲ信号を放出するマーカー５０１を取り外す必要がなく、体内おいてもコントラスト差から存在位置を確認できるメリットもある。
【００２２】
また、上記ＭＲ信号を発するマーカー及びシースはＴ１，Ｔ２の比較的短い物質（例えば、造影剤、脂肪、シリコン）又はＴ１，Ｔ２の比較的長い物質（例えば、水）で構成されており、適用部位、撮像シーケンスなどによって画像コントラストが異なるので、条件によって使い分けることも可能である。
【００２３】
その他、以上の説明では基礎となる計測データとして二次元計測データの場合を説明したが、三次元計測データであっても同様に任意の多種のデータ取得が可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したＭＲ信号を発するマーカーを穿刺針又はその固定具に取り付け、穿刺針に取り付けられた光学デバイス追従装置を用いることで、マーカー及び穿刺針を含む断面（位置および角度）を体外においてもＭＲ画像上で確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第一の実施例による体外の穿刺針と腫瘍との関係を説明する図。
【図３】本発明の第二の実施例による体外の穿刺針と腫瘍との関係を説明する図。
【符号の説明】
１    ・・・被検体
２    ・・・静磁場発生磁石
３    ・・・傾斜磁場発生系
４    ・・・シーケンサ
５    ・・・送信系
６    ・・・受信系
７    ・・・信号処理系
８    ・・・ＣＰＵ
９    ・・・傾斜磁場コイル
１０  ・・・傾斜磁場電源
１４ａ  ・・・送信側の高周波コイル
１４ｂ  ・・・受信側の高周波コイル
１６  ・・・直交位相検波器
１７  ・・・Ａ／Ｄ変換器
１８  ・・・磁気ディスク
１９  ・・・磁気テープ
２０  ・・・ディスプレイ
２１  ・・・デバイス位置検出光学ポインタ
２２  ・・・光学位置検出装置系
２３  ・・・光学デバイス位置追従装置
２４  ・・・モデム
２５  ・・・モデム
２６  ・・・パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
２７  ・・・光ファイバーケーブル
４００，５００  ・・・穿刺針
４０１，４０２，５０１  ・・・ＭＲ信号放出マーカ
４０３，５０２  ・・・腫瘍
４０４，５０３  ・・・デバイス用光学マーカ
４０５，５０４  ・・・光学カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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