(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体が配置される空間に静磁場を発生すると共に、この静磁場へ加えられる傾斜磁場を発生する磁場発生手段と、上記被検体の検査すべきスライス位置に対応した周波数の高周波パルス磁界を発生して照射する送信系と、この照射により上記被検体のスライス位置から発生されるＮＭＲ信号を検出する受信系と、この検出されたＮＭＲ信号を処理し画像表示する信号処理系とを備え、被検体の任意断層面を透視撮像する磁気共鳴イメージング装置において、
上記被検体の動きを検出する手段を設け、この動き検出手段により被検体の動きを検出した位置で撮像位置決め画像を得ると共に、そのときの被検体の透視撮像の断層面を設定しておき、上記動き検出手段からの検出信号を上記信号処理系で参照し、上記検出信号を用いて該検出信号に対応する被検体の動き量を演算し、この被検体の動き量を用いて透視撮像の断層面位置を推定し、被検体の動きに対応して透視撮像の断層面位置を自動的に変えるようにしたことを特徴とする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（ＮＭＲ）現象を利用して被検体の任意断層面を透視撮像し画像表示する磁気共鳴イメージング装置に関し、特に、被検体の動きに対応して透視撮像の断層面位置を自動的に変え常に関心部位を画像として捕らえることができる磁気共鳴イメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴イメージング装置は、核磁気共鳴（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の密度分布、緩和時間分布を計測して、この計測データから被検体の任意断層面を画像表示するものである。従来の磁気共鳴イメージング装置は、被検体が配置される空間に静磁場を発生する手段と、この静磁場へ加えられる傾斜磁場を発生する手段と、上記被検体の検査すべきスライス位置に対応した周波数の高周波パルス磁界を発生して照射する手段と、この照射により上記被検体のスライス位置から発生されるＮＭＲ信号を検出する手段とを備え、被検体の任意断層面を透視撮像するようになっていた。
【０００３】
そして、上記磁気共鳴イメージング装置による被検体の任意断層面の透視撮像は、医師等の術者が被検体の病変部へ穿刺針や生検針を進める際の穿刺位置や進入方向をリアルタイムに確認したり、或いは被検体の関節部の動態検査を行うのに用いられている。この場合、透視撮像における撮像断層面の設定は、透視撮像中において固定としておくか、又は操作器により被検体テーブルを移動させ被検体を動かして変化させるか、或いは操作器により撮像断層面自体を平行移動又は回転させて変化させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の磁気共鳴イメージング装置においては、撮像断層面の設定を固定としておくか、又は被検体テーブルの移動により被検体を動かして変化させるか、或いは操作器により撮像断層面自体を平行移動又は回転させて変化させていたので、被検体の呼吸動や関節部の動き等の小さい変化に対しては撮像断層面の設定を追従させることができなかった。即ち、術者が被検体の病変部へ穿刺針や生検針を進める際、又は被検体の関節部の動態検査を行う際に、撮像断層面を被検体の呼吸動や関節部の動き等の小さい変化に対して自動的に追従させることはできなかった。したがって、被検体の動きに対応して関心部位の画像が見えたり、見えなかったりすることがあった。このことから、透視撮像の途中で撮像断層面の設定をし直すこともあり、円滑な撮像ができないと共に検査時間がかかり且つ被検体の負担も大きくなるものであった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被検体の動きに対応して透視撮像の断層面位置を自動的に変え常に関心部位を画像として捕らえることができる磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による磁気共鳴イメージング装置は、被検体が配置される空間に静磁場を発生すると共に、この静磁場へ加えられる傾斜磁場を発生する磁場発生手段と、上記被検体の検査すべきスライス位置に対応した周波数の高周波パルス磁界を発生して照射する送信系と、この照射により上記被検体のスライス位置から発生されるＮＭＲ信号を検出する受信系と、この検出されたＮＭＲ信号を処理し画像表示する信号処理系とを備え、被検体の任意断層面を透視撮像する磁気共鳴イメージング装置において、上記被検体の動きを検出する手段を設け、この動き検出手段により被検体の動きを検出した位置で撮像位置決め画像を得ると共に、そのときの被検体の透視撮像の断層面を設定しておき、上記動き検出手段からの検出信号を上記信号処理系で参照し、上記検出信号を用いて該検出信号に対応する被検体の動き量を演算し、この被検体の動き量を用いて透視撮像の断層面位置を推定し、被検体の動きに対応して透視撮像の断層面位置を自動的に変えるようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示すブロック図である。この磁気共鳴イメージング装置は、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の密度分布、緩和時間分布を計測して、この計測データから被検体の任意断層面を画像表示するもので、図１に示すように、静磁場発生磁石１と、傾斜磁場発生系２と、シーケンサ３と、送信系４と、受信系５と、信号処理系６と、中央処理装置（ＣＰＵ）７と、操作部８とを有し、さらに動き検出手段９を備えて成る。
【０００８】
上記静磁場発生磁石１は、被検体１０が配置される空間において該被検体１０の周りにその体軸方向又は体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生する手段となるもので、上記被検体１０の周りのある広がりをもった空間に永久磁石方式又は常電導方式或いは超電導方式の静磁場発生手段が配置されている。
【０００９】
傾斜磁場発生系２は、上記静磁場発生磁石１で発生された静磁場へ加えられる傾斜磁場を発生する手段となるもので、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向の傾斜磁場コイル１１，１１，…と、これらの傾斜磁場コイル１１を駆動する傾斜磁場電源１２とから成る。そして、後述のシーケンサ３からの命令に従ってそれぞれの傾斜磁場コイル１１の傾斜磁場電源１２を駆動することにより、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向に傾斜磁場Ｇs（スライス方向傾斜磁場）、Ｇp（位相エンコード方向傾斜磁場）、Ｇf（周波数エンコード方向傾斜磁場）を被検体１０に印加するようになっている。これらの傾斜磁場の印加方法により、上記被検体１０に対するスライス位置や断層面を設定することができる。
【００１０】
シーケンサ３は、上記被検体１０の生体組織を構成する原子の原子核にＮＭＲを起こさせる高周波パルスと傾斜磁場をある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加し、被検体１０の関心部位について計測データを収集するための制御手段となるもので、ＣＰＵ７の制御で動作し、被検体１０の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を、上記傾斜磁場発生系２並びに後述の送信系４及び受信系５に送るようになっている。
【００１１】
送信系４は、上記シーケンサ３から命令される高周波パルスにより被検体１０の生体組織を構成する原子の原子核にＮＭＲを起こさせるために該被検体の検査すべきスライス位置に対応した周波数の高周波パルス磁界を発生して照射する手段となるもので、高周波発振器１３と変調器１４と高周波増幅器１５と照射コイル１６とから成る。そして、上記高周波発振器１３から出力された高周波パルスをシーケンサ３の命令に従って変調器１４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１５で増幅した後に、被検体１０に近接して配置された照射コイル１６に供給することにより、電磁波が上記被検体１０に照射されるようになっている。
【００１２】
受信系５は、上記送信系４の照射コイル１６からの高周波パルス磁界の照射により上記被検体１０のスライス位置から生体組織の原子核のＮＭＲにより発生されるエコー信号（ＮＭＲ信号）を検出する手段となるもので、受信コイル１７と増幅器１８と直交位相検波器１９とＡ／Ｄ変換器２０とから成る。そして、上記照射コイル１６から照射された電磁波による被検体１０の応答の電磁波（ＮＭＲ信号）は被検体１０に近接して配置された受信コイル１７で検出され、増幅器１８及び直交位相検波器１９を介して二系列の収集データとされ、Ａ／Ｄ変換器２０に入力してディジタル信号に変換され、そのディジタル信号が後述の信号処理系６に送られるようになっている。
【００１３】
信号処理系６は、上記受信系５からのディジタル信号を入力して処理し画像表示する手段となるもので、ＣＰＵ７と、磁気ディスク２１及び光ディスク２２などの記録装置と、ＣＲＴなどのディスプレイ２３とから成る。そして、上記ＣＰＵ７でフーリエ変換、補正係数演算、画像再構成などの処理を行い、被検体１０の任意断層面の原子核スピンの密度分布、緩和時間分布の計測データに所要の演算を行い、得られた分布データを画像化してディスプレイ２３に断層像として表示するようになっている。
【００１４】
また、ＣＰＵ７は、上記各構成要素の動作を制御するものである。さらに、操作部８は、上記信号処理系６で行う処理の制御情報を入力するもので、入力器としてキーボード８やマウス、トラックボールなどを備えている。
【００１５】
以上のような装置構成により、被検体１０の任意断層面の透視撮像は、該被検体１０のスライス位置からのＮＭＲ信号の計測、画像再構成などの処理、画像表示を短時間で繰り返し行うことで実施される。
【００１６】
ここで、本発明においては、上記被検体１０の動きを検出する動き検出手段９が設けられ、この動き検出手段９からの検出信号はＡ／Ｄ変換器２５を介して前記ＣＰＵ７に入力されるようになっている。そして、動き検出手段９で被検体１０の動きを定量的に検出し、このアナログの検出信号はＡ／Ｄ変換器２５によりディジタル信号に変換されてＣＰＵ７に入力され、ＣＰＵ７は入力したディジタルの検出信号を参照して被検体１０の透視撮像の断層面位置を推定し、その制御信号をシーケンサ３へ送る。シーケンサ３は、上記ＣＰＵ７からの制御信号に応じて前述のように傾斜磁場電源１２を制御し、被検体１０に対する断層面を自動的に変えるように動作する。
【００１７】
図２は、上記動き検出手段９の具体例を示す平面説明図である。この例は、被検体１０の例えば頚部の動態検査を行う際に用いるもので、被検体１０を寝載するテーブル２６の一端部に、頭部を乗せる板状の頭受け台２７を回転軸部２８により矢印Ａ，Ｂのように回動可能に設け、上記回転軸部２８と動き検出手段９に設けられたプーリー２９とをベルト３０で連結し、該動き検出手段９としては例えばポテンショメータを用いたものである。そして、上記頭受け台２７が回転軸部２８を中心として矢印Ａ，Ｂのように回動すると、その回動動作がベルト３０を介してプーリー２９に伝達され、このプーリー２９の回転によりポテンショメータが回転され、該ポテンショメータにより上記頭受け台２７の回動を定量的に検出するようになっている。この場合、上記頭受け台２７上には被検体１０の頭部が乗せられるので、その頭受け台２７の回動により被検体１０の頚部の動きを定量的に検出することができる。
【００１８】
図３は、図２に示すテーブル２６上に寝載された被検体１０とその頚部に設定される透視撮像の断層面とを示す説明図である。このとき、被検体１０の頭部３１は図２に示す頭受け台２７上に乗せられている。図３において、まず、被検体１０の頭部３１を頭受け台２７ごと実線で示すように傾けると、その頚部３２も同一方向に傾く。この位置で画像計測して、該位置における断層面Ｉａを実線で示すように設定する。次に、同じく頭部３１を頭受け台２７ごと破線で示すように傾けると、その頚部３２も同一方向に傾く。この位置で画像計測して、該位置における断層面Ｉｂを破線で示すように設定する。このとき、上記断層面Ｉａ，Ｉｂの設定時に、これらの位置に対応するポテンショメータ（９）からの検出信号が、被検体１０の動きの情報としてＡ／Ｄ変換器２５を介してＣＰＵ７に入力される。
【００１９】
図４は、上記動き検出手段９の他の具体例を示す側面説明図である。この例は、被検体１０の例えば腹部の病変部に穿刺針や生検針を進める際に用いるもので、被検体１０の呼吸による病変部３３の動きを検出する動き検出手段９として例えば呼吸動センサを腹部に取り付けたものである。この呼吸動センサは、被検体１０の呼吸により内部の病変部３３が例えば実線の位置と破線の位置のように動くのを、腹部の上面の実線の位置ａと破線の位置ｂの動きで等価的に検出するもので、例えば腹部の周囲に巻き付けた部材の圧力変化や抵抗値変化などにより上記位置ａ，ｂの動きを検出するように構成されている。
【００２０】
図５は、被検体１０とその腹部の病変部３３に設定される透視撮像の断層面とを示す平面説明図である。図４及び図５において、まず、被検体１０が息をはいた状態では病変部３３は実線の位置にあり、図５に示すようにこの位置で画像計測して該位置における断層面Ｉａを実線で示すように設定する。ここで、断層面Ｉａは、穿刺点３４と実線で示す病変部３３とを含む断面である。次に、被検体１０が息をいっぱいに吸った状態では病変部３３は破線の位置にあり、図５に示すようにこの位置で画像計測して該位置における断層面Ｉｂを破線で示すように設定する。ここで、断層面Ｉｂは、穿刺点３４と破線で示す病変部３３とを含む断面である。このとき、上記断層面Ｉａ，Ｉｂの設定時に、これらの位置に対応する呼吸動センサ（９）からの検出信号が、被検体１０の動きの情報としてＡ／Ｄ変換器２５を介してＣＰＵ７に入力される。
【００２１】
次に、このように構成された磁気共鳴イメージング装置において透視撮像の断層面位置を推定して自動的に変える動作について、図６及び図７を参照して説明する。これらの図は、図２及び図３に示す被検体１０の例えば頚部の動態検査を行う際の動作例を示すものである。
【００２２】
まず、図２において、テーブル２６上に寝載された被検体１０（図示せず）の頭部３１を頭受け台２７に乗せ、この頭受け台２７を図２上で例えば矢印Ａ方向に傾ける。このとき、上記被検体１０の頚部３２が矢印Ａ方向に曲がる限度の位置まで傾ける。そして、この位置で画像計測し、図６（ａ）に示すような撮像位置決め画像ＩＭ1を得る。また、上記の撮像位置決め画像ＩＭ1から被検体１０の頚部３２についての透視撮像の断層面をＩａのように設定する。この状態では、上記断層面Ｉａは、Ｘ，Ｙの直交座標軸のＹ軸に対する角度θaと、撮像中心からの距離Ｌａとで規定される。さらに、このときの上記位置に対応する動き検出手段９（図２参照）からの検出信号の大きさをＳａとする。
【００２３】
次に、図２において、被検体１０（図示せず）の頭部３１を乗せた頭受け台２７を例えば矢印Ｂ方向に傾ける。このとき、上記被検体１０の頚部３２が矢印Ｂ方向に曲がる限度の位置まで傾ける。そして、この位置で画像計測し、図６（ｂ）に示すような撮像位置決め画像ＩＭ2を得る。また、上記の撮像位置決め画像ＩＭ2から被検体１０の頚部３２についての透視撮像の断層面をＩｂのように設定する。この状態では、上記断層面Ｉｂは、Ｘ，Ｙの直交座標軸のＹ軸に対する角度θbと、撮像中心からの距離Ｌｂとで規定される。さらに、このときの上記位置に対応する動き検出手段９（図２参照）からの検出信号の大きさをＳｂとする。
【００２４】
上記動き検出手段９からの検出信号Ｓａ，Ｓｂは、図１に示すＡ／Ｄ変換器２５を介してＣＰＵ７へ入力される。これにより、ＣＰＵ７は、上記の各情報Ｓａ，Ｓｂ，θa，θb，Ｌａ，Ｌｂを用いて、図７（ａ）に示すように動き検出手段９からの検出信号の大きさＳに対応する角度θを線形推定できるグラフを作成し、また、図７（ｂ）に示すように検出信号の大きさＳに対応する距離Ｌを線形推定できるグラフを作成する。
【００２５】
このようなグラフを用いて、図２及び図３に示す被検体１０の頚部３２を矢印Ａ，Ｂのように動かしながら透視撮像する際の断層面位置を、動き検出手段９からの検出信号Ｓを参照し、この検出信号Ｓの前述の図７（ａ），（ｂ）のグラフ上の位置に対応する角度θ及び距離Ｌを線形推定することにより、図６と同様に角度θと距離Ｌとで規定されるものとして推定することができる。
【００２６】
その後、このように推定された透視撮像の断層面位置の制御信号を図１に示すシーケンサ３へ送る。このシーケンサ３は、上記ＣＰＵ７からの制御信号に応じて前述のように傾斜磁場電源１２を制御し、被検体１０に対する断層面を自動的に変える。これにより、被検体１０の動きに対応して透視撮像の断層面位置を自動的に変え、常に関心部位を画像として捕らえることができる。
【００２７】
なお、図７（ａ），（ｂ）のグラフを作成する際に、情報Ｓａ，Ｓｂの点数を増やしてグラフを作成すれば、より精度の高い断層面位置の推定ができる。また、図６においては、断層面の位置決めを（ａ），（ｂ）の２断面を使用して行ったが、これら２断面と直交するもう一つの断面を使用することにより、３次元画像への応用も可能である。
【００２８】
また、図６及び図７は、図２及び図３に示す被検体１０の例えば頚部の動態検査を行う際の動作例を示すものであるが、図４及び図５に示す被検体１０の例えば腹部の病変部に穿刺針や生検針を進める際の動作例についても、上記と同様に撮像位置決め画像を得ると共に、動き検出手段９からの検出信号の大きさに対応して角度、距離などを線形推定できるグラフを作成すればよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、動き検出手段により被検体の動きを検出し、この動き検出手段により被検体の動きを検出した位置で撮像位置決め画像を得ると共に、そのときの被検体の透視撮像の断層面を設定しておき、信号処理系で上記動き検出手段からの検出信号を参照し、上記検出信号を用いて該検出信号に対応する被検体の動き量を演算し、この被検体の動き量を用いて透視撮像の断層面位置を推定し、被検体の動きに対応して透視撮像の断層面位置を自動的に変えることができる。これにより、例えば術者が被検体の病変部へ穿刺針や生検針を進める際、又は被検体の関節部の動態検査を行う際に、撮像断層面を被検体の呼吸動や関節部の動き等の小さい変化に対して自動的に追従させることができ、上記被検体の動きに対応して透視撮像の断層面位置を自動的に変え、常に関心部位を画像として捕らえることができる。このことから、従来のように透視撮像の途中で撮像断層面の設定をし直すことはなく、円滑な撮像ができると共に検査時間を短縮でき且つ被検体の負担も軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気共鳴イメージング装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】動き検出手段の具体例を示す平面説明図である。
【図３】テーブル上に寝載された被検体とその頚部に設定される透視撮像の断層面とを示す説明図である。
【図４】動き検出手段の他の具体例を示す側面説明図である。
【図５】被検体とその腹部の病変部に設定される透視撮像の断層面とを示す平面説明図である。
【図６】透視撮像の断層面位置を推定して自動的に変える動作を説明するもので、撮像位置決め画像を得る状態を示すものである。
【図７】動き検出手段からの検出信号の大きさに対応する角度又は距離を線形推定できるグラフを作成する状態を示すものである。
【符号の説明】
１…静磁場発生磁石
２…傾斜磁場発生系
３…シーケンサ
４…送信系
５…受信系
６…信号処理系
７…ＣＰＵ
８…操作部
９…動き検出手段
１０…被検体
２５…Ａ／Ｄ変換器
３１…頭部
３２…頚部
３３…病変部
３４…穿刺点
Ｉａ，Ｉｂ…断層面
ＩＭ1，ＩＭ2…撮像位置決め画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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