(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦパルスを送信するための送信コイルと、
勾配磁場を印加するための勾配コイルと、
ＭＲ信号を受信するための受信コイルと、
前記送信コイルと勾配コイルと受信コイルとを駆動し第１の刺激を被検体に与えた状態で第１のデータを被検体の観測部位から収集することと連続して第２の刺激を被検体に与えた状態で第２のデータを被検体の観測部位から収集するスキャン手段と、
前記第１のデータに基づいてファンクショナルイメージを作成するファンクショナルイメージ作成手段と、
前記第２の刺激に対する前記第２のデータの信憑性を評価することにより前記第１の刺激に対する前記第１のデータの信憑性を間接的に評価するデータ評価手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＭＲＩ装置において、
前記スキャン手段は、第１のデータを被検体の観測部位から収集することを必要回数繰り返した後、第２の刺激を被検体に与えた状態で第２のデータを被検体の観測部位から収集することを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＭＲＩ装置において、
前記スキャン手段は、第１のデータを被検体の観測部位から収集することと第２の刺激を被検体に与えた状態で第２のデータを被検体の観測部位から収集することを交互に必要回数繰り返すことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、
前記被検体の観測部位が、脳であることを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＭＲＩ装置において、
前記第２の刺激が、前記第１の刺激よりも脳の活動に関して低次の刺激であることを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のＭＲＩ装置において、
前記第２の刺激が１次運動野の反応が期待できる刺激であり、前記第１の刺激が言語を用いた刺激であることを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＭＲＩ装置において、
前記第２の刺激がボタン押しや指タッピングのような単純タスクであることを特徴とするＭＲＩ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、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置およびファンクショナルイメージング方法に関し、更に詳しくは、被検体に刺激を与えた状態で被検体の観測部位から収集したデータが刺激を正しく反映したものか否かを評価できるようにしたＭＲＩ装置およびファンクショナルイメージング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のＭＲＩ装置におけるファンクショナルイメージング（functional imaging）処理の動作を示すフロー図である。
ステップＪ１では、操作者が観測部位やパルスシーケンスを設定する。観測部位は、例えば脳とする。パルスシーケンスは、例えばＥＰＩ（Echo Planer Imaging）法のパルスシーケンスとする。
ステップＪ２では、操作者が刺激方法を設定する。
【０００３】
ステップＪ４では、刺激を被検体に与えた状態でデータを被検体の観測部位から収集することと刺激を被検体に与えない状態でデータを被検体の観測部位から収集することとを交互に混合して必要回数繰り返す。
【０００４】
ステップＪ９では、収集したデータから刺激状態でのイメージおよび無刺激状態でのイメージを作成する。
ステップＪ１１では、刺激状態でのイメージおよび無刺激状態でのイメージを基にファンクショナルイメージを作成する。
ステップＪ１２では、ファンクショナルイメージを表示する。
【０００５】
図６は、ステップＪ４における１回のデータ収集サイクルの一例を示すフロー図である。
ステップＶ４１では、被検体が見ている画面に、「このメッセージが消えたらボタンを押し、６秒間押し続けてからボタンを放して下さい。ボタンを放してから３秒後に結果を表示します。」というメッセージを表示する。なお、予め被検体には、ボタンを押し続けていた時間が正確に６秒間ならポイントを獲得でき、そのポイントを金銭と交換できることを伝えておく。
【０００６】
ステップＶ４２では、被検体が見ている画面からメッセージを消す。
ステップＶ４４では、被検体がボタンを押し続けていた時間をカウントする。
【０００７】
ステップＶ４５では、被検体がボタンを放して２秒後から５秒間のデータを収集する。つまり、被検体がボタンを正確に押せたか否かの結果が表示される前後の脳活動データを収集する。このデータが、刺激状態でのデータである。
【０００８】
ステップＶ４６では、被検体がボタンを放してから３秒後に、被検体が見ている画面に結果を３秒間表示する。この表示は、被検体がボタンを押し続けていた時間が５.６秒間〜６.４秒間なら「正確に押せました。ポイント獲得成功です。」というメッセージとし、６.５秒間以上なら「長すぎました。ポイント獲得失敗です。」というメッセージとし、５.５秒間以下なら「短かすぎました。ポイント獲得失敗です。」というメッセージとする。
【０００９】
ステップＶ４７では、「２０秒間静かに休憩して下さい」というメッセージを表示する。
ステップＶ４８では、被検体が休憩中の５秒間のデータを収集する。このデータが、無刺激状態でのデータである。
【００１０】
他の関連する技術は、例えば特開平７−３１３４８６号公報に開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ファンクショナルイメージングは、刺激が被検体の観測部位にどのように反映されるのかを刺激状態でのデータと無刺激状態でのデータの差から調べるものである。ところが、刺激状態でのデータと無刺激状態でのデータの差は極くわずかであるため、被検体が刺激に集中していない，被検体に体動がある，ＭＲＩ装置の動作が安定していない等の原因によって、データに差が出なかったり、刺激に起因しないデータの差が出たりすることがある。
しかし、刺激に対する観測部位の反応が予想しにくい場合には、データに本当に差が出なかったのか、刺激によりデータに本当に差が出たのかを評価できない問題点がある。すなわち、データの信憑性を評価できない問題点がある。
そこで、本発明の目的は、被検体に刺激を与えた状態で被検体の観測部位から収集したデータが刺激を正しく反映したものか否かを評価できるようにしたＭＲＩ装置およびファンクショナルイメージング方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、ＲＦパルスを送信するための送信コイルと、勾配磁場を印加するための勾配コイルと、ＭＲ信号を受信するための受信コイルと、前記送信コイルと勾配コイルと受信コイルとを駆動し第１の刺激を被検体に与えた状態で第１のデータを被検体の観測部位から収集することと連続して第２の刺激を被検体に与えた状態で第２のデータを被検体の観測部位から収集するスキャン手段と、前記第１のデータに基づいてファンクショナルイメージを作成するファンクショナルイメージ作成手段と、前記第２の刺激に対する前記第２のデータの信憑性を評価することにより前記第１の刺激に対する前記第１のデータの信憑性を間接的に評価するデータ評価手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１の観点によるＭＲＩ装置において、観測部位の反応が予想しにくい刺激を第１の刺激としておくと、第１のデータが第１の刺激を正しく反映したものか否かを直接には評価できない。一方、観測部位の反応が予想しやすい刺激を第２の刺激としておくと、第２のデータが第２の刺激を正しく反映したものか否かを評価できる。ここで、第１のデータと第２のデータは連続して収集したものであるから、刺激以外は同条件であると見なせる。よって、第２のデータを評価することによって、第１のデータの信憑性を間接的に評価することが可能となる。
【００１３】
第２の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記スキャン手段は、第１のデータを被検体の観測部位から収集することを必要回数繰り返した後、第２の刺激を被検体に与えた状態で第２のデータを被検体の観測部位から収集することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第２の観点によるＭＲＩ装置では、第１のデータを収集し終わった後、第２のデータを収集するため、第１の刺激と第２の刺激の干渉を回避できる。
【００１４】
第３の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記スキャン手段は、第１のデータを被検体の観測部位から収集することと第２の刺激を被検体に与えた状態で第２のデータを被検体の観測部位から収集することを交互に必要回数繰り返すことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第３の観点によるＭＲＩ装置では、第１のデータの収集と第２のデータの収集を交互に行うため、刺激以外の条件の差を最小限にすることが出来る。
【００１５】
第４の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記被検体の観測部位が、脳であることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第４の観点によるＭＲＩ装置では、刺激に対する反応が複雑な脳から収集したデータの評価を行うことが出来る。
【００１６】
第５の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記第２の刺激が、前記第１の刺激よりも脳の活動に関して低次の刺激であることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第５の観点によるＭＲＩ装置では、脳における反応が第１の刺激よりも直接的な第２の刺激に対する第２のデータを評価することにより、脳における反応が複雑な第１の刺激に対する第１のデータの評価を行うことが出来る。
【００１７】
第６の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記第２の刺激が１次運動野の反応が期待できる刺激であり、前記第１の刺激が言語を用いた刺激であることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第６の観点によるＭＲＩ装置では、１次運動野の反応が期待できる第２の刺激に対する第２のデータを評価することにより、言語を用いた第１の刺激に対する第１のデータの評価を行うことが出来る。
【００１８】
第７の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記第２の刺激がボタン押しや指タッピングのような単純タスクであることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第７の観点によるＭＲＩ装置では、単純タスクを第２の刺激とすることにより、１次運動野の反応が期待できるため、第２のデータの評価を行いやすくなる。
【００１９】
第８の観点では、本発明は、第１の刺激を被検体に与えた状態で第１のデータを被検体から収集し、前記第１のデータに基づいてファンクショナルイメージを作成するファンクショナルイメージング方法であって、第１の刺激を被検体に与えた状態で第１のデータを被検体の観測部位から収集することと連続して、第２の刺激を被検体に与えた状態で第２のデータを被検体の観測部位から収集し、前記第２の刺激に対する前記第２のデータの信憑性を評価し、それにより前記第１の刺激に対する前記第１のデータの信憑性を間接的に評価することを特徴とするファンクショナルイメージング方法を提供する。
上記第８の観点によるファンクショナルイメージング方法において、観測部位の反応が予想しにくい刺激を第１の刺激としておくと、第１のデータが第１の刺激を正しく反映したものか否かを直接には評価できない。一方、観測部位の反応が予想しやすい刺激を第２の刺激としておくと、第２のデータが第２の刺激を正しく反映したものか否かを評価できる。ここで、第１のデータと第２のデータは連続して収集したものであるから、刺激以外は同条件であると見なせる。よって、第２のデータを評価することによって、第１のデータの信憑性を間接的に評価することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳しく説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２１】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態にかかるＭＲＩ装置を示すブロック図である。
このＭＲＩ装置１００において、マグネットアセンブリ１は、テーブルＴに乗った被検体Ｈを内部に挿入するためのボアＢを有し、このボアＢを取りまくように、一定の静磁場を発生する静磁場コイルＭと、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各勾配磁場を発生する勾配磁場コイルＧとを有している。また、ボアＢ内には、被検体Ｈが外部を見るための鏡Ｋが設置されている。
被検体Ｈの頭部には、ＲＦパルスを送信すると共にＭＲ信号を受信する頭部撮影用コイルＲが被せられている。
静磁場コイルＭは静磁場電源回路２に接続されており、勾配磁場コイルＧは勾配磁場駆動回路３に接続されており、頭部撮影用コイルＲはＲＦ電力増幅器４および前置増幅器５に接続されている。
なお、静磁場コイルＭに代えて、永久磁石を用いてもよい。
【００２２】
シーケンス記憶回路８は、計算機７からの指令に従い、記憶しているパルスシーケンスに基づいて勾配磁場駆動回路３を操作し、勾配磁場コイルＧから勾配磁場を発生させると共に、ゲート変調回路９を操作し、ＲＦ発振回路１０の搬送波出力信号を所定タイミング・所定包絡線形状のパルス状信号に変調し、ＲＦ電力増幅器４でパワー増幅した後、頭部撮影用コイルＲに供給し、ＲＦパルスとして送信し、被検体Ｈの撮像領域を選択励起する。
【００２３】
前置増幅器５は、頭部撮影用コイルＲで受信された被検体ＨからのＭＲ信号を増幅し、位相検波器１２に入力する。位相検波器１２は、ＲＦ発振回路１０の搬送波出力信号を参照信号とし、前置増幅器５からのＭＲ信号を位相検波して、Ａ／Ｄ変換器１１に与える。Ａ／Ｄ変換器１１は、位相検波後のアナログ信号をデジタルデータに変換して、計算機７に入力する。
【００２４】
計算機７は、入力されたデジタルデータを蓄積し、１つの画像を構成するためのデータが収集されたら、画像再構成処理を行ってイメージを作成する。また、計算機７は、操作卓１３から入力された情報を受け取るなどの全体的な制御を受け持つ。また、計算機７は、被検体Ｈに刺激を与えた状態で収集したデータを基にファンクショナルイメージングを行う。さらに、計算機は、被検体Ｈに刺激を与えた状態で収集したデータの信憑性を評価する。
表示装置は、画像やメッセージを表示する。
【００２５】
表示器Ｄは、ボアＢ内の磁場を乱さないようにボアＢから１ｍ以上離れた箇所に設置されており、被検体Ｈへのメッセージを表示する。表示されたメッセージは、ボアＢ内に取り付けられた鏡Ｋを介して、被検体Ｈに伝達される。
ボタンＳｗは、被検体Ｈに操作される押しボタンスイッチである。計算機７は、ボタンＳｗが押されているか否かを監視する。
【００２６】
図２は、第１の実施形態におけるファンクショナルイメージング処理の動作を示すフロー図である。
ステップＶ１では、操作者が観測部位やパルスシーケンスを設定する。観測部位は、例えば脳とする。パルスシーケンスは、例えばＥＰＩ（Echo Planer Imaging）法のパルスシーケンスとする。
【００２７】
ステップＶ２では、操作者が高次刺激方法を設定する。高次刺激方法とは、観測部位の反応を予想しにくい刺激をいう。
ステップＶ３では、操作者が低次刺激方法を設定する。低次刺激方法とは、観測部位の反応を予想できる刺激をいう。
【００２８】
ステップＶ４では、高次刺激を被検体に与えた状態でデータを被検体の観測部位から収集することと低次刺激を被検体に与えた状態でデータを被検体の観測部位から収集することと刺激を被検体に与えない状態でデータを被検体の観測部位から収集することとを交互に混合して必要回数繰り返す。
【００２９】
ステップＶ９では、収集したデータから高次刺激状態でのイメージ、低次刺激状態でのイメージおよび無刺激状態でのイメージを作成する。
【００３０】
ステップＶ１０では、低次刺激状態でのイメージおよび無刺激状態でのイメージを基に低次刺激に対するファンクショナルイメージを作成し、その低次刺激に対するファンクショナルイメージが低次刺激を正しく反映したものか否かを示す評価値を算出する。
【００３１】
ステップＶ１１では、高次刺激状態でのイメージおよび無刺激状態でのイメージを基に高次刺激に対するファンクショナルイメージを作成する。
ステップＶ１２では、高次刺激に対するファンクショナルイメージを表示すると共に評価値を表示する。
【００３２】
図３は、ステップＶ４における１回のデータ収集サイクルの一例を示すフロー図である。
ステップＶ４１では、被検体Ｈが見ている表示器Ｄの画面に、「このメッセージが消えたらボタンを押し、６秒間押し続けてからボタンを放して下さい。ボタンを放してから３秒後に結果を表示します。」というメッセージを表示する。なお、予め被検体Ｈには、ボタンＳｗを押し続けていた時間が正確に６秒間ならポイントを獲得でき、そのポイントを金銭と交換できることを伝えておく。
【００３３】
ステップＶ４２では、被検体Ｈが見ている画面からメッセージを消す。
【００３４】
ステップＶ４３では、メッセージを消した後から３秒間のデータを収集する。つまり、被検体ＨがボタンＳｗを押す前後の脳活動データを収集する。このデータが、低次刺激状態でのデータである。このようなボタン押しや指タッピングのような単純タスクに対しては脳の１次運動野に反応が現れることを予想でき、データを直接的に評価しやすい。例えば、従来のファンクショナルイメージング処理により得たファンクショナルイメージ上の１次運動野に設定した関心領域内で画素値が所定の閾値を超える画素が現れた数をカウントしてそれを基準値として予め記憶しておき、ステップＶ１０で作成したファンクショナルイメージ上の１次運動野に設定した関心領域内で画素値が所定の閾値を超える画素が現れた数をカウントしてそれを基準値で割った値を評価値とすることが考えられる。
【００３５】
ステップＶ４４では、被検体ＨがボタンＳｗを押し続けていた時間をカウントする。
【００３６】
ステップＶ４５では、被検体ＨがボタンＳｗを放して２秒後から５秒間のデータを収集する。つまり、被検体ＨがボタンＳｗを正確に押せたか否かの結果が表示される前後の脳活動データを収集する。このような言語を用いた刺激に対しては脳がどのように反応するのか予想しにくく、データを直接的には評価できない。このデータが、高次刺激状態でのデータである。
【００３７】
ステップＶ４６では、被検体がボタンを放してから３秒後に、被検体が見ている画面に結果を３秒間表示する。この表示は、被検体がボタンを押し続けていた時間が５.６秒間〜６.４秒間なら「正確に押せました。ポイント獲得成功です。」というメッセージとし、６.５秒間以上なら「長すぎました。ポイント獲得失敗です。」というメッセージとし、５.５秒間以下なら「短かすぎました。ポイント獲得失敗です。」というメッセージとする。
【００３８】
ステップＶ４７では、「２０秒間静かに休憩して下さい」というメッセージを表示する。
ステップＶ４８では、被検体が休憩中の５秒間のデータを収集する。このデータが、無刺激状態でのデータである。
【００３９】
第１の実施形態にかかるＭＲＩ装置１００によれば、観測部位の反応が予想しやすい低次の刺激に対するデータの信憑性を評価することによって、観測部位の反応が予想しにくい高次の刺激に対するデータの信憑性を間接的に評価可能となる。また、高次刺激状態でのデータ収集と低次刺激状態でのデータ収集を交互に行うため、刺激以外の条件の差を最小限にすることが出来る。
【００４０】
−第２の実施形態−
第１の実施形態のように、観測部位の反応を予想しやすい刺激と観測部位の反応を予想しにくい刺激とを被検体に交互に加えた場合、刺激及び反応が干渉することが考えられる。
第２の実施形態は、刺激及び反応の干渉を回避するための実施形態である。
【００４１】
図４は、第２の実施形態におけるファンクショナルイメージング処理の動作を示すフロー図である。
ステップＶ１では、操作者が観測部位やパルスシーケンスを設定する。
ステップＶ２では、操作者が高次刺激方法を設定する。
ステップＶ３では、操作者が低次刺激方法を設定する。
【００４２】
ステップＶ５では、高次刺激を被検体に与えた状態でデータを被検体の観測部位から収集することと刺激を被検体に与えない状態でデータを被検体の観測部位から収集することとを交互に混合して必要回数繰り返す。
ステップＶ６では、低次刺激を被検体に与えた状態でデータを被検体の観測部位から収集することと刺激を被検体に与えない状態でデータを被検体の観測部位から収集することとを交互に混合して必要回数繰り返す。
【００４３】
ステップＶ９では、収集したデータから高次刺激状態でのイメージ、低次刺激状態でのイメージおよび無刺激状態でのイメージを作成する。
ステップＶ１０では、低次刺激状態でのイメージおよび無刺激状態でのイメージを基に低次刺激に対するファンクショナルイメージを作成し、その低次刺激に対するファンクショナルイメージが低次刺激を正しく反映したものか否かを示す評価値を算出する。
ステップＶ１１では、高次刺激状態でのイメージおよび無刺激状態でのイメージを基に高次刺激に対するファンクショナルイメージを作成する。
ステップＶ１２では、高次刺激に対するファンクショナルイメージを表示すると共に評価値を表示する。
【００４４】
第２の実施形態にかかるＭＲＩ装置によれば、観測部位の反応が予想しやすい低次の刺激に対するデータの信憑性を評価することによって、観測部位の反応が予想しにくい高次の刺激に対するデータの信憑性を間接的に評価可能となる。また、高次刺激状態でのデータ収集が終わった後、低次刺激状態でのデータ収集を行うため、刺激及び反応の干渉を回避することが出来る。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のＭＲＩ装置およびファンクショナルイメージング方法によれば、観測部位の反応が予想しにくい刺激に対するデータの信憑性を評価できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかるＭＲＩ装置のブロック図である。
【図２】第１の実施形態にかかるファンクショナルイメージング処理の動作を示すフロー図である。
【図３】第１の実施形態にかかるデータ収集処理の動作を示すフロー図である。
【図４】第２の実施形態にかかるファンクショナルイメージング処理の動作を示すフロー図である。
【図５】従来のファンクショナルイメージング処理の動作例を示すフロー図である。
【図６】従来のデータ収集処理の動作例を示すフロー図である。
【符号の説明】
７              計算機
Ｄ              表示器
Ｈ              被検体
Ｋ              鏡
Ｓｗ            ボタン
１００          ＭＲＩ装置
【図１】
0003867015.tif 000002
【図２】
0003867015.tif 000003
【図３】
0003867015.tif 000004
【図４】
0003867015.tif 000005
【図５】
0003867015.tif 000006
【図６】
0003867015.tif 000007