(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムにおいて、
磁石ボア内に、ＭＲ測定のための分極磁場を発生する磁石系（１０３、１４０，１４２）と、
表示装置（１３４）が装備され、操作者の操作により前記ＭＲＩシステムのための走査パラメータの調整して更新する走査制御装置（１３２）であって、被検体が前記磁石ボア内に配置されているときに、該被検体に照準されるように、この走査制御装置（１３２）の前記磁石ボア内での位置と配向を手動で変更可能に構成された走査制御装置（１３２）と、
前記走査制御装置（１３２）に装着されている一組の追跡コイル（２００，２００，２００）であって、前記走査制御装置（１３２）が前記磁石ボア内にあるときに前記磁石系（１０３、１４０，１４２）が生成する前記分極磁場に応答して一組の核磁気共鳴追跡信号（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を発生する一組の追跡コイル（２００，２００，２００）と、
一組の走査パラメータに従って当該磁気共鳴イメージング・システムのシーケンス動作を制御するための撮像用パルス・シーケンスを生成するパルス発生器（１２１）であって、このパルス発生器（１２１）が発生する前記パルスシーケンスは、核磁気共鳴イメージング信号の取得と共に、前記一組の追跡コイル（２００，２００，２００）による核磁気共鳴追跡信号の取得を規定するところの、前記パルス発生器（１２１）と、
前記追跡コイル（２００，２００，２００）が検出した核磁気共鳴追跡信号を信号処理して、前記走査制御装置（１３２）の前記磁石ボア内における位置及び配向を算出すると共に、前記パルス発生器（１２１）用に前記走査制御装置により更新された走査パラメータを形成する位置検知システムと、
前記撮像用パルス・シーケンスにより発生される核磁気共鳴イメージング信号を受信すると共に、前記ボア内の前記被検体の画像を、前記走査制御装置（１３２）の前記表示装置（１３４）上に表示するために、再構成する画像再構成手段と、
を備え、
前記画像再構成手段は、前記被検体の前記画像の前記表示装置（１３４）上の表示位置を、前記位置検知システム（１３３）により検出された前記走査制御装置（１３２）の位置並びに配向を基準として、前記走査制御装置により更新された走査パラメータにより決定されるようにすることを特徴とする磁気共鳴イメージング・システム。
【請求項２】
前記一組の追跡コイル（２００，２００，２００）は、前記走査制御装置にも受けられた少なくとも３つの追跡コイル（２００，２００，２００）を含んでいる請求項１に記載の磁気共鳴イメージング・システム。
【請求項３】
前記走査制御装置（１３２）は、前記走査パラメータのうち、前記表示装置（１３４）の画面中心から当該MRＩシステムの走査平面（１８２）までの相対的距離としての１つのパラメータを変更するための手動操作が可能な入力装置（１８０）を含んでいる請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージング・システム。
【請求項４】
前記走査制御装置（１３２）は、手掌把持及び手動照準が可能な筐体（１７５）を含んでいる請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング・システム。
【請求項５】
１対の把手（１７７）が前記筐体（１７５）の相対向する側面に装着されており、前記表示装置（１３４）が前記把手の間に装着されている請求項４に記載の磁気共鳴イメージング・システム。
【請求項６】
手動操作が可能な複数の入力装置（１８０）が前記筐体（１７５）に装着されており、該入力装置の各々は、前記走査パラメータのうち前もって対応付けが決められた１つのパラメータを変更するように手動操作が可能である請求項４または５に記載の磁気共鳴イメージング・システム。
【請求項７】
前記画像再構成手段は、
前記撮像用パルスシーケンスに従ってＲＦコイルを駆動する送受信器（１５０）と、
該送受信器に結合されているメモリ・モジュール（１６０）と、
該メモリ・モジュールに応答して前記被検体の前記画像を再構成するためのデータを供給するアレイ・プロセッサ（１６１）、
とを含んでいる請求項１に記載の磁気共鳴イメージング・システム。
【請求項８】
前記一組の追跡コイルの各々は、
コイル本体（２００）と、ＣｕＳＯ4 を混入した水を封入したサンプル容器（２０２）とを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング・システム。
【請求項９】
前記パルス発生器（１２１）は、
前記走査制御装置（１３２）の位置と配向が３軸で表される場合に、前記撮像用パルス・シーケンスとして、
Ｇx 勾配パルスとＧy 勾配パルスとＧz勾配パルスとが同タイミングに発生するパターンのパルス列を４回発生させ、各回のパルス列は前記Ｇx 勾配パルスとＧy 勾配パルスとＧz勾配パルスの夫々の極性を選択的に反転させたパターンであることを特徴とする請求項１乃至８に記載の磁気共鳴イメージング・システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の分野は、核磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）方法及びシステムである。より具体的には、本発明は、ＭＲＩガイドによる手順中に走査平面の設定を対話型で制御することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
人体組織のような物質が、デカルト座標系のｚ方向に沿う一様の磁場（分極磁場Ｂ0 ）にさらされると、組織内の核スピンの個々の磁気モーメントは、この分極磁場に沿って整列しようとするが、各スピン固有のラーモア周波数でランダムな秩序で分極磁場の周りを歳差運動する。また、物質すなわち組織が、ｘｙ平面内に存在すると共にラーモア周波数に近い周波数を持つ磁場（励起磁場Ｂ1 ）にもさらされると、整列した正味の磁気モーメントＭz がｘｙ平面に向かって回転すなわち「傾斜」して、正味の横磁気モーメントＭt を生成する。励起信号Ｂ1 を停止させた後に、このように励起されたスピンによって信号が放出され、該信号を受信して処理することにより画像を形成することができる。
【０００３】
これらの信号を用いて画像を形成するときには、磁場勾配（Ｇx 、Ｇy 及びＧz ）が用いられる。典型的には、撮像領域は、採用されている特定の局在化方法に応じてこれらの勾配が変化する一連の測定サイクルすなわち「ビュー」によって走査される。結果として得られる核磁気共鳴（ＮＭＲ）受信信号の組をディジタル化すると共に処理して、多くの周知の再構成手法のうち１つを用いて画像を再構成する。
【０００４】
医療的手順の際には、器具をガイドして医師を支援する施術中（intra-operative）ＭＲイメージングが用いられる。例えば、穿刺針での生検時に、ＭＲＩシステムを実時間モードで動作させて、穿刺針が挿入されているときの針の位置を医師が監視し得るように高速で画像フレームを形成する。器具の位置を追跡し、ＭＲＩシステムに座標値を提供して各々の再構成画像に器具の位置を標識表示することを可能にするために、本出願人に譲渡された１９９３年１２月２１日に付与されたDumoulin等の米国特許第５，２７１，４００号及び１９９４年５月３日に付与された同第５，３０７，８０８号に記載されているような位置検知装置(locator) を用いることができる。医療器具は、医師によって操作されその位置が周囲のセンサによって検出されるハンドピース（handpiece）に取り付けられている。例えば、ハンドピースは、２つ又はこれよりも多い発光ダイオードから発光することができ、この光を３つの静止カメラによって検知する。
【０００５】
また、ＭＲＩシステムを利用して、医療装置に設けられている標識の位置を突き止める追跡装置も開発されている。本出願人に譲渡されたDumoulin等の米国特許第５，２７１，４００号、同第５，３０７，８０８号及び同第５，３１８，０２５号、Souza 等の同第５，３５３，７９５号、並びにWatkins 等の同第５，７１５，８２２号に記載されているように、これらの追跡システムは、カテーテル又はその他の追跡したい医療装置に取り付けられた小型コイルを用いている。ＭＲＩパルス・シーケンスを実行して所望の磁場勾配を確立し、被追跡装置によって担持されている追跡コイルの位置に横磁化を生成する。追跡コイルの位置を決定し、同じＭＲＩシステムによって取得された医用画像の対応する位置にスーパインポーズ（重ね合わせ表示）する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
対話型のＭＲＩ診断手順又は侵襲的手順の際には、操作者が走査平面の座標及び配向を頻繁に変更するのが通例である。また、実時間撮像用シーケンスの対話型制御の場合には特に、操作者が撮像用パルス・シーケンスのパラメータを修正すること又はＭＲスキャナに対するその他の制御を高速で実行することが望ましい。加えて、操作者がボア（中孔）内で、制御を行う装置内に組み込まれた画面上で画像形成の結果を観察することが望ましい。現状では、操作者のボア内作業でこれらのような動作を行うことを可能にする方法は存在していない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
走査平面の設定を対話型で制御するためにＭＲＩシステムのボア内で用いられる走査制御装置が、複数の追跡用ＲＦコイルと、対応する複数のＭＲ信号源とを格納する筐体（ハウジング）を含んでいる。ＭＲＩシステムは、ＭＲＩ対話型手順中に追跡コイルのデータを取得する追跡コイル用ＮＭＲパルス・シーケンスを周期的に実行し、このデータから、走査制御装置の位置及び配向を決定し、次いで、この位置及び配向を用いて、実行されるＮＭＲ撮像用パルス・シーケンスの走査平面の設定を更新する。ＭＲＩ対話型手順中に、操作者は、関心のある特定の解剖学的構造に照準(pointing)して所望の視線配向を示すように走査制御装置を操作する。追跡コイル用ＮＭＲパルス・シーケンスは、撮像用ＮＭＲパルス・シーケンスにインタリーブ（挿入）されて、取得された追跡コイル・データを用いて走査平面のパラメータを算出し、ＮＭＲパルス・シーケンスのパラメータを更新する。
【０００８】
本発明のもう１つの面では、ＭＲＩ対話型手順中に視覚的フィードバックを操作者に提供する。走査制御装置はまた、ＮＭＲ撮像用パルス・シーケンスによって取得されたデータから再構成される画像を形成する表示装置を収納することができる。走査制御装置が患者の周囲で操作されるのに伴い、ＮＭＲ撮像用パルス・シーケンスが間断なく更新されると共に表示装置上の再構成画像が更新されて、撮像されている解剖学的構造を操作者に対して即座に示す。
【０００９】
本発明の更にもう１つの面では、ＭＲＩ対話型手順中に走査設定を変更する能力を操作者に提供する。走査制御装置は、手動操作が可能なデータ入力装置を含むことができ、操作者はこの入力装置を用いて、ＮＭＲ撮像用パルス・シーケンスの設定を変更することができる。例えば、送受信（ＴＲ）時間、励起パルスのフリップ角又は視野等のパラメータを、操作者がＭＲＩシステムの磁石のボア内に留まっている間に調節することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を組み込んだＭＲＩシステムの主要な構成要素を示している。磁石系１０３が、磁石の「ボア」と通常呼ばれている領域に分極磁場を生成する。システムの動作は、キーボード及び制御パネル１０２と表示装置１０４とを含んでいる操作者コンソール１００によって制御される。コンソール１００はリンク１１６を介して独立したコンピュータ・システム１０７と連絡しており、コンピュータ・システム１０７により、操作者は表示装置１０４の画面上での画像の形成及び表示を制御することが可能になる。コンピュータ・システム１０７は、バックプレーン１０５を介して互いに連絡する幾つかのモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像プロセッサ・モジュール１０６と、ＣＰＵ（中央処理ユニット）モジュール１０８と、画像データ・アレイ（配列）を記憶するフレーム・バッファとして当業界で公知のメモリ・モジュール１１３とが含まれている。コンピュータ・システム１０７は、画像データ及びプログラムを記憶するためのディスク記憶装置１１１及びテープ・ドライブ１１２に結合されており、また、高速パラレル・リンク１１５を介して別個のシステム制御部１２２と連絡している。
【００１１】
システム制御部１２２は、バックプレーン１１８によって互いに接続されている一組のモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール１１９とパルス発生器モジュール１２１とが含まれており、パルス発生器モジュール１２１はシリアル・リンク１２５を介して操作者コンソール１００に結合されている。システム制御部１２２は、実行されるべき走査シーケンスを指示する命令（コマンド）をリンク１２５を介してシステム操作者から受け取る。パルス発生器モジュール１２１は、所望の走査シーケンスを実行するための一組の走査パラメータに従ってシステムの構成要素を動作させるものであり、発生されるべきＲＦ（無線周波数）パルスのタイミング、大きさ及び形状、並びにデータ取得ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生する。パルス発生器モジュール１２１は一組の勾配増幅器１２７に結合されており、走査中に発生されるべき勾配パルスのタイミング及び形状を制御する。パルス発生器モジュール１２１はまた、患者に取り付けられている幾つかの異なるセンサからの信号、例えば、電極からのＥＣＧ（心電図）信号又はベローズからの呼吸信号を受け取る生理学的取得制御器１２９から患者データを受け取る。パルス発生器モジュール１２１はまた、走査制御装置１３２とインタフェイスする位置検知システム１３３に結合されている。後に詳述するように、位置検知システム１３３は、走査制御装置１３２の位置及び配向を監視する機能、パルス発生器１２１用に更新後の走査パラメータを算出する機能、及び走査制御装置１３２上に設けられている表示装置１３４に画像データを供給する機能を含めた幾つかの機能を実行する。
【００１２】
パルス発生器モジュール１２１によって発生される勾配波形は、Ｇx  増幅器とＧy  増幅器とＧz  増幅器とで構成されている勾配増幅器システム１２７に印加される。各々の勾配増幅器は、磁石系１０３内の対応する勾配コイルを励起して、取得された信号を位置エンコードするのに用いられる磁場勾配を発生する。システム制御部１２２内の送受信器モジュール１５０がパルスを発生し、これらのパルスはＲＦ増幅器１５１によって増幅されて、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１５４によってＲＦコイル磁石系１０３へ供給される。この結果として、患者の体内の励起された核によって発生される信号は、同じＲＦコイルによって検知されて、送信／受信スイッチ１５４を介して前置増幅器１５３へ供給される。増幅されたＮＭＲ信号は、送受信器１５０の受信器部（図示されていない）において復調され、フィルタ処理され、ディジタル化される。送信／受信スイッチ１５４は、パルス発生器モジュール１２１からの信号によって制御されて、送信モード時にはＲＦ増幅器１５１をＲＦコイルに電気的に接続し、受信モード時にはＲＦコイルを前置増幅器１５３に接続する。走査制御装置１３２は、走査制御装置の位置及び配向を示すＮＭＲ信号を取得する３つのＲＦ追跡コイルを含んでいる。これらのＮＭＲ信号は３つ一組の前置増幅器１５２へ供給され、前置増幅器１５２は増幅した信号を送受信器モジュール１５０に印加する。
【００１３】
磁石アセンブリ１０３内のＲＦコイルによって検知されたＮＭＲ信号は、送受信器モジュール１５０によってディジタル化されて、システム制御部１２２内のメモリ・モジュール１６０へ転送される。ｋ空間データ（すなわち空間周波数空間データ）のアレイがメモリ・モジュール１６０内に取得されたときに、アレイ・プロセッサ１６１が動作して、このｋ空間データを画像データのアレイへフーリエ変換し、変換後の画像データは、走査制御装置１３２の一部を形成している表示装置１３４上で担当医師に対して表示される。この画像データはまた、パラレル・リンク１１５を介してコンピュータ・システム１０７へ伝送されて、ここで、ディスク・メモリ１１１に記憶される。操作者コンソール１００から受信された命令に応答して、この画像データをテープ・ドライブ１１２に保管してもよいし、又は画像プロセッサ１０６によって更に処理して操作者コンソール１００へ伝送して、表示装置１０４に表示してもよい。
【００１４】
走査制御装置１３２内の追跡用ＲＦコイルから取得されたデータは、所望の走査平面の位置を決定するために位置検知システム１３３によって用いられるプロファイルとして再構成される。位置検知システム１３３はこの情報を用いて、パルス発生器モジュール１２１によって用いられる走査パラメータを変更して、引き続き画像データを取得する。
【００１５】
従来のＭＲＩシステムを用いて本発明を具現化することもできるが、好適実施例では、医師の接近を可能にするように設計されているＭＲＩシステムが用いられる。施術時ＭＲＩイメージング手順を行うときには、患者は磁石系１０３のボア内に載置され、患者の関心領域が、隔設されている２つの磁石環１４０及び１４２の間に位置するシステム・イソセンタの近くに整列するようにする。医師が磁石環１４０と磁石環１４２との間に立つと、患者の関心領域に自由に接近することができ、特定の解剖学的構造に照準するように磁石のボアの内部で走査制御装置１３２を各方向へ移動させることができる。
【００１６】
ＭＲＩシステムによって形成される画像は、パルス発生器１２１によって実行されるべき適当なＮＭＲ撮像用パルス・シーケンスを選択することにより設定される。撮像されるべきスライス又は３次元領域の位置及び配向もまた設定され、手順が実行されている際に医師が観察したい患者の特定の解剖学的構造によって決定される。この画像は、患者及び医師と共に磁石系１０３のボア内に位置している走査制御装置１３２の一部である表示装置１３４上に形成される。走査制御装置１３２は、医師によって操作されて、患者の特定の解剖学的構造に「照準（pointing）」することができ、この「照準」は、追跡コイルによって検知されて、走査パラメータを更新するのに用いられる。結果として、医師にとって関心のある解剖学的構造を示す更新後の画像が取得され、再構成されて、表示装置１３４上に形成される。このようにして、医師は、患者の全体にわたって患者の周りで走査制御装置１３２を移動させることができ、ＭＲＩシステムは、関心のある解剖学的構造を示す表示装置１３４上の画像を間断なく更新する。
【００１７】
走査制御装置１３２の好適実施例は、図３に示すように、筐体１７５に格納されている６×６インチの液晶表示装置１３４を含んでいる。
【００１８】
筐体１７５は、形状が実質的に矩形であり、両側面の各々に装着された１対の把手１７７を含んでいる。担当医師は、把手１７７によって走査制御装置１３３を把持して、走査制御装置１３３を患者に「照準する（aim）」ことができる。筐体１７５の内部には、３つの追跡コイル２００が装着されており、これらのコイル２００はケーブル１７９を介して前置増幅器１５２（図１）に接続されている。追跡コイル２００は１つの平面を画定し、上部の２つの追跡コイル２００の間の仮想的な線が、この平面の配向を画定する。
【００１９】
走査制御装置１３２は、各々の把手１７７の内側に装着されている一組の指押スイッチ１８０を含んでいる。指押スイッチは、医師によってトグル式で切り換えられて、走査パラメータの値を増加させたり減少させたりすることができ、表示装置１３４上に形成される画像を手順中に変化させることを可能にする。指押スイッチ１８０によって調節され得る具体的な走査パラメータは、操作者による構成が可能である。但し、指押スイッチのうち所定の１つのスイッチは常に、走査制御装置１３２の平面から画像平面１８２への視軸１８４に沿った距離を調節するように構成される。視軸は、表示装置の中心から、３つの追跡コイル２００によって画定される平面に垂直に延在する。画像平面１８２は軸１８４を中心として、指押スイッチ１８０によって手動で調節が可能な距離に位置する。このようにして、医師は、所望の任意の角度及び配向から走査制御装置１３２を患者に照準することができ、指押スイッチ１８０のうち所定の１つのスイッチを調節して、走査平面１８２を適正な深さへ移動させることができる。
【００２０】
指押スイッチ１８０のうち第２のスイッチは、１つの位置においては、走査制御装置１３２が磁石のボア内で各方向に移動するのに伴って走査平面１８２の位置及び配向を間断なく更新するように設定することができる。所望の位置が得られたときに、指押スイッチのこの第２のスイッチを第２の位置へトグル式で切り換えると、走査平面１８２を固定した配向及び位置にロックすることができる。次いで、医師は、構成済の他の指押スイッチ１８０を操作して、実行されている特定の医療的手順について最良の画像が得られるまで、視野、ＴＲ及びフリップ角等の走査パラメータを調節することができる。画像表示中に用いられるウィンドウ幅及びウィンドウ・レベル等のその他のパラメータも調節することができる。
【００２１】
走査制御装置１３２は、ケーブル１８６によって位置検知システム１３３（図１）に接続されており、ケーブル１８６は、表示装置１３４へビデオ・データを伝送すると共に、指押スイッチ１８０から位置検知システム１３３へ信号を返送する。走査制御装置１３２は、ＭＲＩシステムのボア内の環境に適合した材料で構成され、当業界で公知のように電気信号に対する適当なフィルタ及び遮蔽が行われる。
【００２２】
図２は、走査制御装置１３２（図３）に格納されている３つの小型ＲＦ追跡コイル２００のうち１つを示している。これらのＲＦ追跡コイルの各々は、サンプル２０２としてＣｕＳＯ4 を混入した水の入った球状のガラス製容器（内径５ミリメートル）を収容しており、約１０ミリ秒の「スピン−スピン」緩和時間又は横緩和時間Ｔ2 を提供する。各々のサンプル２０２は、緊密に球状に巻回されており６３．９ＭＨｚ（１．５テスラでの1ＨＮＭＲ用）に同調したＲＦコイル２００内に収容されている。ＲＦコイル２００は受信コイルであり、ＭＲＩシステムのＲＦ全身コイルによるＲＦ送信中に減結合を行うように切り換え可能なピンダイオード２０４を含んでいる。
【００２３】
追跡コイル２００の勾配イソセンタに対する位置は、図４に示す位置測定用ＮＭＲパルス・シーケンスを用いて測定される。このグラディエント・リコールド・エコー・パルス・シーケンスは、読み出し勾配方向に沿ったコイル位置の投影の実質的なフーリエ変換である信号を発生する。追跡コイル２００が小型であるものと仮定すると、コイル２００の位置Ｓ1は次の式によってモデル化される。
【００２４】
Ｓ1 ＝（Δω）／（γＧ1）                                    （１）
ここで、ωはラーモア周波数ω0 に対するグラディエント・エコー信号の角周波数測定値であり、Ｇ1 は印加される読み出し勾配である。各々の追跡コイル２００の３次元位置は、１次独立な３つのグラディエント・エコーから識別することができる。
【００２５】
上で引用した１９９４年１０月１１日に付与されたSousa 等の米国特許第５，３５３，７９５号「多重化磁気共鳴検出を用いて装置の位置を監視する追跡システム（Tracking System To Monitor The Position Of A Device Using Multiplexed Magnetic Resonance Detection）」に記載されているように、共鳴オフセット条件から生ずる誤差のため、３つよりも多い追跡コイル測定値を取得することが必要となる。尚、上の特許はここに参照されるべきものである。誤差を含まない所要の追跡用ＮＭＲデータを得るためには、各々の勾配軸に沿って２つの測定値を取得することが可能であるが、このようなアプローチは、６つの別個の測定値を必要とする。好適実施例では、図４の測定用パルス・シーケンスを用いてアダマール式ＭＲ追跡用シーケンスが実行される。この追跡用シーケンスは、完全なＮＭＲ追跡コイル・データ集合を取得するのに４つの別個の測定値しか必要としない。
【００２６】
図４に示すように、追跡コイル測定用パルス・シーケンスは、非選択的ＲＦ励起パルス２５０を含んでおり、このパルス２５０は、磁石系１０３（図１）内のＭＲＩシステムの全身ＲＦコイルに印加される。パルス２５０は、１０°乃至６０°のフリップ角を有し、磁石ボアの全体にわたって位置するスピンに横磁化を生成する。次いで、３つの勾配波形２５６、２５７及び２５８が磁石系１０３（図１）内のそれぞれの勾配コイルに印加されて、グラディエント・リコールドＮＭＲエコー信号を発生する。各々のＲＦ追跡コイルによって取得されたＮＭＲ信号は、送受信器モジュール１５０（図１）へ別個に供給される。３つの勾配波形２５６、２５７及び２５８は、磁石系のそれぞれのＧx 勾配軸、Ｇy 勾配軸及びＧz 勾配軸に沿って印加され、波形の各々が、それぞれの位相分散ローブ２６０、２６１及び２６２と、それぞれの読み出しローブ２６４、２６５及び２６６とを含んでいる。各々の位相分散ローブ２６０〜２６２の面積は、それぞれの読み出しローブ２６４〜２６６の面積の２分の１に等しい。
【００２７】
図４の測定用パルス・シーケンスにおいては、勾配２５６〜２５８の全てが同じ極性を有しており、ここでは「−」と表記する。このデータ取得用パルス・シーケンスが、次の表１に示すように、Ｇx 勾配パルス、Ｇy 勾配パルス及びＧz 勾配パルスの極性を選択的に反転させながら全部で４回実行される。
【００２８】
0004831445.tif 000002
上に示すように、各々の追跡コイル２００（図３）からの４つのＮＭＲ追跡信号２５４がフーリエ変換されて、対応する４つの投影Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 及びＰ4 を形成する。これら４つの投影は合わせてＮＭＲ追跡用データ集合を形成し、このデータ集合から追跡コイル位置のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標を算出することができる。
【００２９】
走査は、図５に示す一連の工程によって実行される。この手順が開始されると、ステップ２７０に示すように、操作者は、初期走査設定を入力する。このステップは、適当なＮＭＲ撮像用パルス・シーケンスの選択、及び撮像したいスライス平面又は３次元空間を位置決めすると共に配向させる特定の走査パラメータの選択を含んでいる。
【００３０】
次のステップ２７２で、追跡コイル２００の現在位置が測定される。このステップは、表１に示したアダマール式符号化によって上述のように４つの投影Ｐ1 〜Ｐ4 を取得することにより行われる。次いで、信号ピークの位置を次の式に従って結合する。
【００３１】
Ｓx ＝−Ｐ1＋Ｐ2＋Ｐ3−Ｐ4                                    （１）
Ｓy ＝−Ｐ1＋Ｐ2−Ｐ3＋Ｐ4                                    （２）
Ｓz ＝−Ｐ1−Ｐ2＋Ｐ3−Ｐ4                                    （３）
これにより、追跡コイル２００の座標Ｓx 、Ｓy 及びＳz が得られる。
【００３２】
次に、ループに入り、画像データ及び追跡コイル・データをインタリーブ方式で取得し、実時間で表示画像を更新する。ステップ２７４に示すように、パルス発生器１２１（図１）用の走査パラメータが、追跡コイル位置データ、及び指押スイッチ１８０（図３）から操作者によって供給される走査パラメータの任意の変更を用いて変更される。
【００３３】
図３を参照して前述したように、３つの追跡コイル２００の位置が、表示装置１３４の平面の位置及び配向を画定している。所望の撮像平面１８２は、指押スイッチ１８０の操作によって決定される量だけ視軸１８４に沿ってこの表示平面からオフセットしている。この更新後の情報を用いて、斜方ＭＲ画像を形成するのに要求される適当な回転行列を算出する。また、この更新後の情報を用いて、ＭＲＩシステムのイソセンタに関して撮像平面１８２を配置するのに要求される適当な周波数オフセット及び位相オフセットを発生する。指押スイッチ１８０から供給される走査パラメータの他の任意の変更についても更新が行われ、パルス発生器１２１（図１）に適用される。
【００３４】
走査パラメータが更新された後に、ステップ２７６において更新後の走査パラメータを用いて画像データが取得される。用いられている特定の画像パルス・シーケンスに応じて、全体画像の再構成のためのデータを取得することもできるし、又はｋ空間画像データの一部のみのためのデータを取得することもできる。いずれの場合にも、ステップ２７８に示すように、取得された画像データを用いて更新後の画像を再構成し、この更新後の画像が走査制御装置１３２（図１）上の表示装置１３４へ供給される。
【００３５】
好適実施例では、ステップ２７９に示すように、走査制御装置１３２を表わすアイコンを表示画像上に重ね合わせて表示することができる。通常は走査制御装置１３２は画像内には存在せず、その代わりに、視軸１８４（図３）が横断する位置にカーソルが表示されている。
【００３６】
ステップ２８０で決定される際に対話手順が完了していたら、処理は終了する。他の場合には、処理はループして戻り、ステップ２８２において走査設定の変更を入力し、ステップ２８４において追跡コイル位置を測定する。走査設定の変更は走査制御装置１３２から入力され、図４の位置測定用ＮＭＲパルス・シーケンスを実行することにより追跡コイルの位置が更新される。前述のように４回の測定用パルス・シーケンスを実行して、３つの追跡コイル２００の各々について４つの更新後投影Ｐ1〜Ｐ4を提供することができる。代替的には、１９９８年１１月２５日に出願されており本出願人に譲渡されているDumoulin等の同時係属中の米国特許出願第０９／１９９，４０５号「ＭＲＩシステムを用いた侵襲的装置の高速追跡（High Speed Tracking of Interventional Devices Using an MRI System）」に記載されているように、１つのみの投影を更新してもよい。尚、本特許はここに参照されるべきものである。次いで、処理はステップ２７４〜２７９に戻って、前述のように、走査パラメータを更新すると共に更新後の画像を取得する。
【００３７】
以上に述べた好適実施例から、多くの変形が可能であることは明らかであろう。例えば、走査制御装置１３２が患者の周囲で移動するのに伴って表示装置１３４上の画像を間断なく更新する代わりに、更新後の画像を取得する前に、医師が動作させなければならないようなトリガを供給してもよい。これにより、表示画像を変更せずに走査制御装置１３２を移動させることが可能になる。走査制御装置１３２が適正に整列したら、医師がトリガを動作させて更新後の画像を取得し、この画像を再構成して表示することができる。また、手順中に２つの異なる撮像用パルス・シーケンスを用いることも可能である。第１のパルス・シーケンスは、走査制御装置１３２が移動するのに伴う画像の通常の対話型表示の際に用いることができる。これらのようなパルス・シーケンスは、極めて高速の取得を可能にするが、最適な診断画像を形成するものではない。しかしながら、装置１３２が所定の位置に配置されたら、医師がトリガを動作させて、異なるパルス・シーケンスを用いて高分解能画像を取得することができる。このように、医師は、ガイド用に表示装置１３４上に形成される実時間画像を用いて所望の配向になるように走査制御装置１３２を操作し、次いで、表示装置１３４上で高分解能の臨床画像を形成することができる。
【００３８】
また、他の方法を用いて走査制御装置１３２の位置及び配向を決定することも可能である。例えば、筐体１７５（図３）上に３つの光源を装着して、これらの光源のＭＲＩシステムのボア内での位置をカメラによって監視することができる。
【００３９】
もう１つの変形として、ＭＲ活性物質の形態を有する標識を走査制御装置１３２に埋め込んでもよい。標識は、走査制御装置１３２が取得画像の視野内に位置しているときに容易に識別し得るような独特の形状を有するものとする。例えば、図３を参照しながら前述した球状ガラス・サンプル２０２を３つ、共に近接させて再構成画像内に配置することができる。
【００４０】
また、走査制御装置１３２を用いて、医療的手順をガイドすることもできる。一実施例では、例えば、レーザ・ダイオードを筐体１７５（図３）の背面に装着して、視軸１８４に沿って可視レーザ・ビームを出射する。患者の上の視軸１８４が突き当たる箇所に可視スポットが形成され、このスポットが、生検針等の配置ガイドの役割を果たすことができる。走査制御装置１３２はまた、医療装置を配向させるのを支援することもできる。この場合には、筐体１７５の背面に、医療器具（例えば、生検針）を視軸１８４に沿って保持する機械的ガイド（図示されていない）が装着される。このようにして、表示装置１３４上の再構成画像内の標識によって指示される特定の解剖学的構造に対して作用する医療器具を配置すると共に所定の角度で配向させることができる。これにより、患者の治療を監視すると共に調節するための実時間フィードバックが医師に提供される。得られるシステムが、精度よく手動配置するのに不便であれば、制御装置１３２を関節式アーム（図示されていない）上に装着することも可能である。関節式アームを動作させて、表示装置１３４上に形成される実時間画像によって決定される際に適正な位置及び配向に走査制御装置１３２を移動させるためには、ジョイスティックが用いられる。
【００４１】
本発明の幾つかの好ましい特徴についてのみ図解すると共に記述したが、当業者には多くの改変及び変形が想到されよう。従って、特許請求の範囲は、本発明の要旨の範囲内に含まれるような全ての改変及び変形を網羅することを意図しているものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を採用しているＭＲＩシステムのブロック図である。
【図２】本発明を実施するのに用いられる追跡コイル及び関連するＭＲ信号源の概略図である。
【図３】図２に示す追跡コイルを３つ用いた走査制御装置の見取り図である。
【図４】図２の追跡コイルの位置を測定するために図１のＭＲＩシステムによって用いられるＮＭＲパルス・シーケンスのグラフである。
【図５】本発明を実施するのに用いられる方法の流れ図である。
【符号の説明】
１００  操作者コンソール
１０２  キーボード及び制御パネル
１０３  磁石系
１０４、１３４  表示装置
１０５、１１８  バックプレーン
１１１  ディスク記憶装置
１１２  テープ・ドライブ
１１５  高速パラレル・リンク
１１６  リンク
１２５  シリアル・リンク
１３２  走査制御装置
１４０、１４２  磁石環
１７５  筐体
１７７  把手
１７９、１８６  ケーブル
１８０  指押スイッチ
１８２  画像平面
１８４  視軸
２００  追跡コイル
２０２  サンプル
２０４  ピンダイオード
２５０  非選択的ＲＦ励起パルス
２５４  ＮＭＲ追跡信号
２５６、２５７、２５８  グラディエント・エコー発生用勾配波形
２６０、２６１、２６２  位相分散ローブ
２６４、２６５、２６６  読み出しローブ
【図１】
0004831445.tif 000003
【図２】
0004831445.tif 000004
【図３】
0004831445.tif 000005
【図４】
0004831445.tif 000006
【図５】
0004831445.tif 000007