(57)【要約】【課題】広範囲に一様な波を生成することにより、被検体の力学的特性に関して、広範囲における定量的な計測や、定性的な判断等が可能になるＭＲＥ装置を提供する。【解決手段】被検体１２を機械的に振動させることにより、被検体１２の力学的特性を取得するＭＲＥ装置において、被検体１２の全体を機械的に振動させるために、被検体１２が載置される台２１と、台２１を振動可能に支持する１以上の支持体２２と、台２１を振動させる振動発生部２３とを備える。【選択図】図２
2005304898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を機械的に振動させることにより、当該被検体の力学的特性を取得するＭＲＥ装置において、
前記被検体の全体を機械的に振動させる被検体振動部を備えたＭＲＥ装置。
【請求項２】
静磁場を生成する磁場生成部と、
前記被検体に対して高周波信号を送信するＲＦ送信部と、
前記被検体からのＮＭＲ信号を受信するＲＦ受信部と、
前記被検体に、前記被検体振動部による機械的振動に同期した傾斜磁場を生成する傾斜磁場生成部と、
前記ＲＦ送信部による高周波信号の送信、前記ＲＦ受信部によるＮＭＲ信号の受信、前記傾斜磁場生成部による傾斜磁場の生成に関するシーケンスを制御するシーケンス制御部と、
前記ＲＦ受信部が受信したＮＭＲ信号から前記被検体の力学的特性に関する演算を行う演算部と、をさらに備えた、請求項１記載のＭＲＥ装置。
【請求項３】
前記被検体振動部は、
前記被検体が載置される台と、
前記台を振動可能に支持する１以上の支持体と、
前記台を振動させる振動発生部と、を備えた、請求項１または２記載のＭＲＥ装置。
【請求項４】
前記被検体の前記被検体振動部に対する他端は、開放端である、請求項１から３のいずれか記載のＭＲＥ装置。
【請求項５】
被検体を機械的に振動させることにより当該被検体の力学的特性を取得するＭＲＥ装置における前記被検体の全体を機械的に振動させる被検体振動装置。
【請求項６】
前記被検体振動装置は、
前記被検体が載置される台と、
前記台を振動可能に支持する１以上の支持体と、
前記台を振動させる振動発生部と、を備えた、請求項５記載の被検体振動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体を機械的に振動させることにより被検体の力学的特性を取得するＭＲＥ装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）によって患者の組織を非侵襲的に画像化する方法が用いられていた。
【０００３】
近年では、そのようなＭＲＩの手法に加え、被検体（被検査対象物）に機械的な振動を加え、被検体の組織における弾性率などの力学的特性を定性的、または定量的に計測する磁気共鳴エラストグラフィー（ＭＲＥ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ）の手法が開発されている（例えば、特許文献１、２、非特許文献１参照）。
【０００４】
この方法では、図６で示されるように、固定された台に載置された被検体に対して、プローブを介して機械的な振動を与えていた。プローブは被検体の一部の領域を振動させるものである。このようにして被検体に振動が与えられることによって、被検体に横波が伝播させられる。そして、その波の伝播パターンを画像化することなどにより、被検体内部の力学的特性が計測されていた。このような方法により、例えば、図４（ｂ）で示されるような画像を得ることができる。なお、図４（ｂ）では、後の説明のために、上下が逆転している（プローブが下側であり、被検体の載置されている台が上側である）。この画像から、被検体内部の力学的特性を定性的に得ることができる。また、この画像から波長を算出することにより、剛性率（剪断弾性係数）等を算出することができる。
【特許文献１】特許第３１３０２３６号公報（第１頁、第１図等）
【特許文献２】特表２００２−５４３９５２号公報（第１頁、第１図等）
【非特許文献１】松田哲也、菅幹生、「ＭＲ  ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ」、日本磁気共鳴医学界雑誌、日本磁気共鳴医学会、２０００年９月、第２０巻、６号、ｐ２９１−３０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図６で示されるように、プローブによって被検体の一部の領域を振動させたのでは、図４（ｂ）で示されるように、被検体の内部を伝播する波が球面波状になる。ただし、この球面波は完全な球面波ではない。図６において、プローブの直下は横波成分のみであるが、それ以外の部分には、縦波成分も含まれることになる。そして、弾性体においては、縦波と横波の速度が異なることが知られており、縦波のほうが横波よりも速度が速いため（上記非特許文献１参照）、楕円状の球面波が被検体の内部を伝播することになる。したがって、純粋な横波成分のみの波の波長等を計測することができるのは、プローブによって振動を加えている位置から、プローブの振動方向に直行する方向の狭い範囲となる。また、定性的な判断を行うことができる範囲も、プローブによって振動を加えている近傍のみに限定される。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、広範囲に一様な波を生成することにより、広範囲にわたる定量的な計測や、定性的な判断等が可能になるＭＲＥ装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明によるＭＲＥ装置は、被検体を機械的に振動させることにより、当該被検体の力学的特性を取得するＭＲＥ装置において、前記被検体の全体を機械的に振動させる被検体振動部を備えたものである。
【０００８】
このような構成により、被検体の全体を振動させることができる。その結果、広範囲に一様な波を生成することができ、広範囲にわたる定量的な計測や、定性的な判断等が可能になる。
【０００９】
また、本発明によるＭＲＥ装置では、静磁場を生成する磁場生成部と、前記被検体に対して高周波信号を送信するＲＦ送信部と、前記被検体からのＮＭＲ信号を受信するＲＦ受信部と、前記被検体に、前記被検体振動部による機械的振動に同期した傾斜磁場を生成する傾斜磁場生成部と、前記ＲＦ送信部による高周波信号の送信、前記ＲＦ受信部によるＮＭＲ信号の受信、前記傾斜磁場生成部による傾斜磁場の生成に関するシーケンスを制御するシーケンス制御部と、前記ＲＦ受信部が受信したＮＭＲ信号から前記被検体の力学的特性に関する演算を行う演算部と、をさらに備えてもよい。
【００１０】
このような構成により、被検体振動部によって機械的に振動された被検体の広範囲の領域にわたって力学的特性を取得することができ、定性的あるいは定量的な結果を得ることができる。
【００１１】
また、本発明によるＭＲＥ装置では、前記被検体振動部は、前記被検体が載置される台と、前記台を振動可能に支持する１以上の支持体と、前記台を振動させる振動発生部と、を備えてもよい。
このような構成により、振動発生部によって被検体の載置された台を振動させることができ、被検体の全体を機械的に振動させることができる。
【００１２】
本発明による被検体振動装置は、被検体を機械的に振動させることにより当該被検体の力学的特性を取得するＭＲＥ装置における前記被検体の全体を機械的に振動させるものであり、前記被検体が載置される台と、前記台を振動可能に支持する１以上の支持体と、前記台を振動させる振動発生部と、を備える。
【００１３】
このような構成により、ＭＲＥ装置における検査対象である被検体の全体を振動させることができる。その結果、広範囲に一様な波を生成することができ、広範囲にわたる定量的な計測や、定性的な判断等が可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるＭＲＥ装置等によれば、被検体の内部において広範囲に一様な波を生成することができ、その結果、広範囲にわたる計測等が可能となる。また、被検体の広範囲にわたって計測等が可能であるため、例えば、力学的特性の抽出、解析等を容易に行うことができ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１によるＭＲＥ装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態によるＭＲＥ装置は、被検体を機械的に振動させることにより、その被検体の力学的特性を取得するものである。ここで、力学的特性の取得とは、例えば、力学的特性の値の算出であってもよく、力学的特性の変化等を示す画像の生成であってもよい。
【００１６】
図１は、本実施の形態によるＭＲＥ装置の構成を示すブロック図である。図１において、本実施の形態によるＭＲＥ装置は、被検体振動部１１と、磁場生成部１３と、ＲＦ送信部１４と、ＲＦ受信部１５と、傾斜磁場生成部１６と、シーケンス制御部１７と、演算部１８と、表示部１９とを備える。
【００１７】
被検体振動部１１は、被検体１２の全体を機械的に振動させる。被検体振動部１１は、例えば、被検体１２の載置された台を機械的に振動させることにより、被検体１２の全体を機械的に振動させる。ここで、被検体１２を機械的に振動させるとは、被検体１２の空間的な位置に変化を生じるように被検体１２を振動させることである。この振動の振幅は、例えば、１０μｍ程度である。ただし、振幅の範囲はこれに限定されず、被検体１２の力学的特性を取得できる範囲であればよい。被検体振動部１１が被検体１２を機械的に振動させる方法としては、例えば、静磁場中に配置されたコイルに交流を流す方法や、圧電素子（ピエゾ素子）に交流を流す方法などがある。なお、本実施の形態では、コイルを用いた被検体振動部１１を用いるものとし、その被検体振動部１１の詳細は後述する。ここで、被検体１２とは、被検査対象物のことであり、例えば、患者、人間以外の生体（例えば、豚の摘出肝臓など）などである。また、被検体振動部１１が被検体１２を振動させる方向は、縦波を発生させる方向（被検体１２に垂直応力を与える方向）であってもよく、横波を発生させる方向（被検体１２に剪断応力を与える方向）であってもよい。本実施の形態では、横波を発生させる方向に被検体１２を振動させるものとする。
【００１８】
磁場生成部１３は、静磁場を生成する。被検体１２は、磁場生成部１３が生成した静磁場中にあるものとする。磁場生成部１３は、例えば、永久磁石であってもよく、超伝導電磁石であってもよい。
【００１９】
ＲＦ送信部１４は、被検体１２に対して高周波（ＲＦ）信号を送信する。この高周波信号は、被検体１２内のスピンに対して横断方向の磁化を生成するために送信される。ここで、被検体１２内のスピンは、プロトン（水素原子核）のスピンであってもよく、他の原子核（例えば、炭素（13Ｃ）原子核やリン（31Ｐ）原子核など）のスピンであってもよい。
【００２０】
ＲＦ受信部１５は、被検体１２からのＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）信号を受信する。このＮＭＲ信号は、被検体１２内のスピンが、ＲＦ送信部１４からの高周波信号によって吸収したエネルギーを、高周波信号の送信が終了された後に放出することによって生成されるものである。なお、ＲＦ送信部１４と、ＲＦ受信部１５とは、例えば、同一のＲＦコイルを用いて高周波信号の送信、及びＮＭＲ信号の受信を行ってもよい。
【００２１】
傾斜磁場生成部１６は、画像を形成するためのＮＭＲ信号の位置検出用の傾斜磁場（Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ）を生成すると共に、振動する傾斜磁場を発生して機械的振動の伝播を検出するためのＭＳＧ（Ｍｏｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｚｉｎｇ  Ｇｒａｄｉｅｎｔｓ）を被検体１２に生成する。この傾斜磁場の周波数は、被検体振動部１１による機械的振動の周波数に同期している。
【００２２】
シーケンス制御部１７は、ＲＦ送信部１４による高周波信号の送信、ＲＦ受信部１５によるＮＭＲ信号の受信、傾斜磁場生成部１６による傾斜磁場の生成に関するシーケンスを制御する。
【００２３】
演算部１８は、ＲＦ受信部１５が受信したＮＭＲ信号から画像再構成を行うと共に、被検体１２の力学的特性に関する演算を行う。ここで、力学的特性とは、例えば、応力、ヤング率、ポワソン比、体積弾性率、剪断弾性率（剛性率）などである。また、この力学的特性に関する演算とは、例えば、力学的特性を示す画像（例えば、被検体１２内部における、被検体振動部１１によって発生された振動の伝播を示す画像など）を生成するための演算であってもよく、力学的特性のいずれかの値を算出する演算であってもよい。なお、画像は、静止画であってもよく、動画であってもよい。その演算の結果は、表示部１９で表示されるものとする。
表示部１９は、演算部１８の演算結果を表示するものであり、例えば、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどである。
【００２４】
なお、図１で示されるＭＲＥ装置において、被検体振動部１１以外の構成及び動作（シーケンス）は、上記特許文献１，２及び非特許文献１等で示される従来例と同様のものであり、それらの詳細な説明は省略する。
【００２５】
また、本実施の形態では、演算部１８による演算結果を表示する場合について説明しているが、これは一例であって、その演算結果は、所定の端末装置等に送信され、その端末装置において表示等されてもよい。
【００２６】
図２は、本実施の形態による被検体振動部１１の構成を示す図である。図２において、被検体振動部１１は、台２１と、１以上の支持体２２と、振動発生部２３とを備える。
【００２７】
台２１には、被検体１２が載置される。台２１は、例えば、被検体１２としての患者が載せられるベッドであってもよい。また、台２１は、例えば、図２で示されるように板状のものであってもよく、あるいは、湾曲した形状であってもよい。なお、被検体１２は、台２１によってのみ支持されているものとする。すなわち、被検体１２の被検体振動部１１に対する他端（被検体１２の上端面１２ａ）は、開放端（自由端）となっている。
【００２８】
ここで、台２１としては、例えば、軽くて硬い（剛性の高い）板部材を用いてもよい。そのような板部材としては、具体的には、ハニカムサンドイッチパネルを用いることができる。ここで、ハニカムサンドイッチパネルとは、ＦＲＰ等からなるハニカムコア（芯材）の両面にＦＲＰ等の表面材を接着したものである。剛性の高い台２１を用いることによって、振動発生部２３の発生する振動を台２１の全体に高速に伝播させることができ、台２１を一様に振動させることができる。また、軽い台２１を用いることによって、台２１を振動させるためのエネルギーが少なくてよいことになる。
【００２９】
支持体２２は、固定されている脚２４に対して台２１を振動可能に支持する。この支持体２２としては、例えば、ローラや、ベアリング等を用いる。なお、これらのローラやベアリング等は磁場生成部１３が生成する静磁場の中におかれるため、強磁性体（例えば、鉄など）ではないもの、例えば、樹脂やセラミックなどからなるものが好ましい。本実施の形態では、支持体２２がローラであり、２つのローラ２２によって台２１が支持されているものとする。
【００３０】
振動発生部２３は、台２１を振動させる。本実施の形態では、コイルを用いた振動発生部２３について説明する。図３は、振動発生部２３の構成を示す模式図である。振動発生部２３は、軸３２を中心として回転可能に支持されているアーム３３と、アーム３３の一端に配設されたコイル３１とを有する。このコイル３１は、コイル３１の軸方向が、磁場生成部１３が生成した静磁場Ｂに垂直になるように配設されている。したがって、コイル３１に交流電流を流すことにより、軸３２を中心としてアーム３３が回転振動し、その振動が台２１に伝えられる。その結果、ローラ（支持体）２２によって振動可能に支持されている台２１が振動し、その台２１に載置されている被検体１２中に横波が伝播する。例えば、１００Ｈｚの交流電流をコイル３１に流すことにより、被検体１２を１００Ｈｚで機械的に振動させることができる。
【００３１】
このように被検体振動部１１によって被検体１２を機械的に振動させ、その振動に同期した傾斜磁場を生成することによって、傾斜磁場の存在下でのスピンの運動に起因して発生した位相シフトを累積させることができる。その結果、被検体振動部１１によって発生され、被検体１２内を伝播する横波の振動パターンを画像化し、表示部１９に表示することができる。なお、この画像を生成するためのシーケンス制御や、演算等の動作の詳細については、上記特許文献１，２、非特許文献１等に記載されている従来例と同様であり、その説明を省略する。
【００３２】
図４は、本実施の形態による被検体振動部１１により被検体１２を振動させた場合における被検体１２中を伝播する振動の画像（図４（ａ））と、従来例による画像（図４（ｂ））とを示す図である。
【００３３】
図４（ａ）と図４（ｂ）の比較から明らかなように、被検体１２の全体を機械的に振動させることにより、プローブによって被検体１２の一部を機械的に振動させた場合よりも、広い範囲に一様な波を発生させることができる。その結果、広い範囲にわたって、定性的な判断や、定量的な計測が可能となる。定性的な判断とは、波の伝播を見ることによって、例えば、被検体１２の一部に剛性率等の力学的特性の異なる領域（例えば、腫瘍など）があることなどを知ることである。また、定量的な計測とは、波長等を計測し、その波長等を用いることで剛性率等の力学的特性を算出することである。
【００３４】
一方、図４（ｂ）の従来例の場合には、前述のように、横波成分のみが伝播しているのはプローブの直下のみである。したがって、横波成分の波長等を計測するには、直線Ｙ上のみで行わなければならない。しかしながら、図４（ａ）の場合には、被検体１２のほぼ全範囲にわたって横波成分のみの一様な波を観測できるため、直線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３など、複数の直線上で横波成分の波長等を計測することができる。その結果、伝播する横波の波長等のデータの抽出や解析をより容易に行うことができ得る。
【００３５】
ここで、図４では、一様な被検体１２の場合について説明しているが、被検体１２の一部に腫瘍等の力学的特性の異なる領域があった場合であっても、本実施の形態のように広範囲を振動させる場合には、広範囲の検出が可能となり、その腫瘍等の領域を容易に検出し得ることになる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、被検体振動部１１により被検体１２中に横波を伝播させる場合について説明したが、被検体振動部１１により被検体１２中に縦波を伝播させてもよい。
【００３７】
また、本実施の形態では、被検体振動部１１が被検体１２の下方から振動を加える場合について説明したが、被検体振動部１１は、被検体１２の上方から振動を加えてもよい。例えば、図５で示されるように、支持体２２によって振動可能に支持されている台２１に被検体１２を載置し、その被検体１２の上方に被検体１２の全体を振動させる振動板４１を載せる。そして、その振動板４１を振動発生部２３によって振動させることにより、被検体１２の全体を機械的に振動させることができる。なお、図５では、被検体１２の下方（台２１側）も振動可能なように構成しているが、被検体１２の下方は、振動しないように固定されていてもよい。
【００３８】
また、本実施の形態では、被検体１２が患者や生体である場合について説明したが、被検体１２は、無生物であってもよい。例えば、シリコンゲル等の弾性体を被検体１２としてもよい。この場合には、本実施の形態によるＭＲＥ装置を用いることにより、シリコンゲル等の内部の力学的特性について非破壊的に調べることができ得る。
【００３９】
また、被検体振動部１１が振動させる被検体は、前述のように患者や生体等の検査対象となる物の全体であってもよく、あるいは、患者や生体等の一部（例えば、患者の腕のみ）であってもよい。
【００４０】
また、上記実施の形態において、各処理（各機能）は、単一の装置（システム）によって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置によって分散処理されることによって実現されてもよい。
【００４１】
また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、あるいは、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明によるＭＲＥ装置等によれば、被検体の全体を機械的に振動させることができ、例えば、被検体の剛性率等の力学的特性を計測するＭＲＥ装置等において有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１によるＭＲＥ装置の構成を示すブロック図
【図２】同実施の形態による被検体振動部の構成を示す図
【図３】同実施の形態における被検体振動部の振動発生部について説明するための図
【図４】同実施の形態における被検体中の波の伝播を示す画像（ａ）と、従来例における被検体中の波の伝播を示す画像（ｂ）
【図５】同実施の形態における被検体振動部の構成の他の一例を示す図
【図６】従来例について説明するための図
【符号の説明】
【００４４】
１１  被検体振動部
１２  被検体
１３  磁場生成部
１４  送信部
１５  受信部
１６  傾斜磁場生成部
１７  シーケンス制御部
１８  演算部
１９  表示部
２１  台
２２  支持体（ローラ）
２３  振動発生部
３１  コイル
３２  軸
３３  アーム
４１  振動板
【図１】
2005304898.tif 000003
【図２】
2005304898.tif 000004
【図３】
2005304898.tif 000005
【図４】
2005304898.tif 000006
【図５】
2005304898.tif 000007
【図６】
2005304898.tif 000008