(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲ画像を捕捉する手段と、
捕捉されたＭＲ画像から体の中の目標と体の中への入口点との間の予想軌道を選択する手段と、
を含む、磁気共鳴撮像によって体の中で針状の侵入的な装置を予想軌道に沿って位置決めする装置であって、
捕捉されるＭＲ画像は、
入口点を含む体の第１の部分の、ＭＲ可視装置と入口点の近傍の予想軌道の少なくとも一部とを含む入口ＭＲ画像、
予想軌道及び入口点の近傍の領域を含む体の第２の部分の、第１の入口角ＭＲ画像、及び
予想軌道及び入口点の近傍の領域を含み、且つ予想軌道において体の第２の部分と交差する体の第３の部分の、第２の入口角画像、
を含み、
当該装置は更に、
第１及び第２の入口角ＭＲ画像の中に予想軌道を表わす線を表示する手段と、
ＭＲ可視装置が該線に対して整列して第１及び第２の入口角画像の双方の中で同時に撮像されるよう、実際の入口点においてＭＲ可視装置を操作する手段と、
を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
上記体の第１の部分は、入口点を含む体の表面に平行に延びるスラブを含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
上記入口ＭＲ画像の中の入口点は、上記入口ＭＲ画像の中のマーカによって表わされる、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
上記第２及び第３の部分は体のスラブを含む、請求項１記載の装置。
【請求項５】
ＭＲ可視侵入装置を予想軌道に沿って案内するために、ＭＲ可視侵入装置が第１の入口角ＭＲ画像の中の前記線と整列している間にＭＲ可視侵入装置を体の中へ導入する手段を有する、請求項１記載の装置。
【請求項６】
ＭＲ可視侵入装置を予想軌道に沿って案内するために、ＭＲ可視侵入装置を第１及び第２の入口角画像の両方の中で同時に撮像されたままにしている間に、ＭＲ可視侵入装置を体の中へ導入する手段を有する、請求項１又は４記載の装置。
【請求項７】
ＭＲ装置及び針状のＭＲ可視侵入装置を含み、該ＭＲ装置は、均一磁場を発生する手段と、ＲＦパルスを発生する手段と、傾斜磁場パルス発生手段と、ＭＲ信号を受信する手段と、画像を形成するために測定された信号を処理する手段と、上記ＲＦパルス発生手段、上記傾斜磁場パルス発生手段、及び上記ＭＲ信号受信手段のための制御信号を発生する制御ユニットとを含むＭＲシステムであって、
ＭＲ装置は、体の中の目標と実際の入口点との間に予想軌道を確立するため、入口点を含む体の第１の部分の、ＭＲ可視侵入装置と入口点の近傍の予想軌道の少なくとも一部とを含む入口ＭＲ画像を捕捉し、且つ、予想軌道及び入口点の近傍の領域を含む体の第２の部分の第１の入口角ＭＲ画像、予想軌道及び入口点の近傍の領域を含み、予想軌道において体の第２の部分と交差する体の第３の部分の第２の入口角画像、を捕捉するよう構成されることを特徴とするＭＲシステム。
【発明の詳細な説明】
本発明は、体の部分の内部のＭＲ画像を捕捉し、捕捉された集合ＭＲ画像から体の中の目標及び体の部分の中の入口点を選択する段階を含む、磁気共鳴撮像によって体の中の磁気共鳴（ＭＲ）可視装置を位置決めする方法に関する。本発明はまた、ＭＲ機器及びＭＲ可視装置を含むＭＲシステムに関し、ＭＲ機器は、均一磁場を発生する手段と、ＲＦパルスを発生する手段と、傾斜磁場パルス発生手段と、ＭＲ信号を受信する手段と、画像を形成するために測定された信号を処理する手段と、上記ＲＦパルス発生手段、上記傾斜磁場パルス発生手段、及び上記ＭＲ信号受信手段のための制御信号を発生する制御ユニットとを含む。本願の文脈では、ＭＲ可視装置は、装置から捕捉される磁気共鳴画像の中で撮像されるべき手段を含む装置を意味すると理解されるべきである。
かかる方法は、米国特許第５，６４７，３６１号より既知である。既知の方法は、ＭＲ案内介入に用いられる。生検及び同様の介入では、ＭＲ可視装置、例えばＭＲ侵入装置は、体の表面と目標、例えば必須機能を有する主要な血管又は脳組織等との間の敏感な構造を横切ることなく、予想軌道に沿って目標へ案内される。既知の方法では、入口点から体の中の目標までの予想軌道は介入前画像の集合から選択される。このため、体の中の目標を含む領域から少なくとも１つの介入前画像が捕捉される。目標は、少なくとも１つの介入前画像から決定され、入口点が決定される。既知の方法の次の段階では、ＭＲ可視装置は選択された入口点において体の中へ導入され、ＭＲ可視装置のＭＲ撮像によって目標へ案内される。既知の方法の欠点は、介入前画像が実際の介入の時点における組織位置を実際に示さないかもしれないこと、及び目標と表面との間の敏感な構造が横切られうることである。
本発明は中でも、敏感な構造が横切られるという危険性を減少し、特に操作者が上記の危険性を減少することを支援する技術的手段を提供することを目的とする。このため、本発明による方法は、体の中の目標と入口点との間の予想軌道を確立するために、入口点の近傍の予想軌道の少なくとも一部を含むＭＲ可視装置及び体の第１の部分の入口ＭＲ画像を捕捉する段階を更に有することを特徴とする。このようにして、ＭＲ可視装置の実際の位置及び体の第１の部分の中の周囲の組織に関する情報はリアルタイムＭＲ撮像によって更新されえ、予想軌道は、介入前撮像時点と実際の介入時点との間に第１の部分の中で組織の生理学的変化が生じていたとしても、予想軌道が表面と目標との間の敏感な構造を横切らないように選択されるよう、入口画像に基づく医療決定によって確立されうる。
本発明による方法の特定的な変形例は、上記体の第１の部分は、入口点を含む体の表面に平行に延びるスラブを含むことを特徴とする。このようにして、実際の介入の間と介入前画像の捕捉時点との組織位置の生じうる変化の情報を考慮しつつ、介入時点の直前の時点において、体の上で入口点が局所化されえ、それによりＭＲ可視装置は入口点に位置決めされうる。
本発明による方法の他の変形例は、体の第２の部分から予想軌道及び入口点の近傍の第１の領域を含む第１の入口角ＭＲ画像を捕捉する段階と、第１の入口角ＭＲ画像の中に第１の入口角ＭＲ画像の中の予想軌道を表わす線を表示し、ＭＲ可視装置が上記線に対して整列するよう実際の入口点においてＭＲ可視装置を操作する段階とを更に有することを特徴とする。これらの段階は、操作者が入口点におけるＭＲ可視装置の入口角を確立することを支援するための技術的な手段を構成する。体の第２の部分は体の第１の部分と一致しうる。
本発明による方法の他の変形例は、上記実際の入口点における入り角を確立するため、予想軌道において体の第２の部分と交差する体の第３の部分から、予想軌道及び入口点の近傍の第２の領域を含む第２の入口角画像を捕捉する段階と、ＭＲ可視装置が第１及び第２の入口角画像の中で同時に撮像されるよう実際の入口点においてＭＲ可視装置を操作する段階を更に有することを特徴とする。このようにして、ＭＲ可視ペンは、予想軌道と整列する場合に第１及び第２の入口角画像の両方の中で可視である。これらの段階はまた、操作者が実際の入口点にいて入り角を確立することを支援するための技術的な手段を構成する。例えば上記第２及び第３の部分は両方とも予想軌道を含む２つの直交するスラブを含む。
本発明による方法の更なる変形例は、ＭＲ可視侵入装置を予想軌道に沿って案内するために、ＭＲ可視装置を第１及び第２の入口角画像の両方の中で同時に撮像されたままにしている間に、ＭＲ可視侵入装置を体の中へ導入する段階を有することを特徴とする。ＭＲ可視装置はこのように目標へ案内される。
本発明による方法の更なる変形例は、ＭＲ可視侵入装置を予想軌道に沿って案内するために、ＭＲ装置を第１及び第２の入口角ＭＲ画像の両方において同時に撮像されるよう維持しつつ、ＭＲ可視侵入装置を体の中へ導入する段階を含む。ＭＴ可視侵入装置はこのように、第１及び第２の入口角画像の両方で可視であり、２つの平面における逸脱を考慮して案内されうる。
本発明はまたＭＲ撮像装置を含むＭＲシステムに関し、ＭＲ可視侵入装置は、ＭＲ撮像装置が、請求項１の方法を実施するために目標と公称入口点との間の公称軌道の少なくとも一部を含むＭＲ可視装置及び体の第１の部分の入口ＭＲ画像を捕捉し、上述の利点を得るよう配置される。本発明の上述及び他のより詳細な面を以下図面を参照して説明する。
図１はＭＲ機器を示す図であり、
図２はスラブ及び体の頭部の入口点の画像を示す図であり、
図３はＭＲ可視装置を示す平面図であり、
図４はＭＲ可視装置の断面４０を示す図であり、
図５は２つの直交するスラブ及び予想軌道を表わす交差線を示す図であり、
図６は目標設定装置の一例を示す図であり、
図７は目標設定装置の可動案内部及び案内板を示す図であり、
図８は目標設定装置の底板及びサスペンションを示す図であり、
図９はＭＲ可視ペンの一例を示す図である。
図１は、ＭＲ機器１の実施例を示す図である。ＭＲ機器１は、均一磁場を発生する第１の磁石系２を含む。図示される座標系のｚ方向は、磁石系２の中の均一磁場の方向に対応する。ＭＲ装置はまたｚ方向に向けられた一時磁場と、ｘ、ｙ及びｚ方向に夫々向けられた傾斜磁場とを発生する第２の磁石系３を含む。議論の簡単化のため、ｘ、ｙ及びｚは夫々、周波数符号化方向、位相符号化方向、及び選択方向のために使用されることに注意すべきである。これらの方向は系の主方向と一致する必要はない。更に本願では、一時傾斜磁場は、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に傾斜を有し、夫々、読出し傾斜、位相符号化傾斜、スライス選択傾斜と称される。電源供給手段は、第２の磁石系３に給電する。磁石系２は、検査されるべき対象７の部分、例えば人体の部分を収容するのに充分に大きい検査空間を囲む。ＲＦ送信器コイル５はＲＦ磁場を発生するよう作用し、送信器／受信器回路９を通じてＲＦ源及び変調器６に接続される。ＲＦ送信器コイル５は検査空間内の体７の部分の回りに配置される。ＭＲ装置はまた、送信器／受信器回路９を通じて信号増幅及び復調ユニット１０に接続される受信器コイルを含む。受信器コイルとＲＦ送信器コイル５とは同一のコイルでありうる。制御ユニット１１は、ＲＦパルス及び一時傾斜磁場を含むＭＲ撮像シーケンスを発生するために、変調器６及び電源供給手段４を制御する。検査空間の中に配置される体の部分の中の核スピンの励起の後、受信器コイル５はＭＲ信号を受信する。そこから導出される位相及び振幅はサンプリングされ、増幅及び復調ユニット１０の中で更に処理される。画像再構成ユニット１２は、画像を形成するよう与えられたＭＲ信号を処理する。画像は画像処理ユニット１３を通じて例えばモニタ１４上に表示される。制御ユニット１１はまた画像再構成ユニット１２を制御する。更にＭＲシステムは、例えばＭＲ可視ローカライザ、ＭＲ可視ペン、又はＭＲ可視侵入装置といったＭＲ可視装置を含む。
本発明の請求項に記載される方法の第１の変形例では、介入前ＭＲ画像の集合は、体の第１の部分、例えば頭部から目標病巣及び病巣の近傍の頭部内の敏感な組織を同定するために捕捉される。介入前ＭＲ画像の再構成のためのＭＲ信号の捕捉のために使用されるＭＲ撮像シーケンスは、例えば高速フィールドエコー（ＦＦＥ）撮像シーケンスである。他の使用されうる撮像シーケンスは例えば、エコープレーナイメージング（ＥＰＩ）撮像シーケンス又はターボスピンエコー（ＴＳＥ）シーケンスである。高速フィールドエコー撮像シーケンス、ＥＰＩ撮像シーケンス、及びＴＳＥ撮像シーケンスは全て、１９９５年、Springer Verlag, M.T.Vlaardingerboek外によるMagnetic Resonance Imagingより既知である。次の段階で、操作者は介入前画像の集合から体の中の目標と体の部分の中の入口点との間の予想される軌道を選択する。本発明の請求項に記載されるように、介入前の時点において体の中の目標と入口点との間の予想軌道を確立するために、体は磁気室の中に配置され、ＭＲ可視ローカライザ及び目標と表面との間の公称軌道の一部を含む体の頭部の第１の部分の入口ＭＲ画像を捕捉するために更なる段階が行われる。望ましくは、第１の部分は表面に平行な第１のスラブを含む。入口画像のＭＲ信号を収集するため、例えばＦＦＥ撮像シーケンスが使用されうる。ＦＦＥ撮像シーケンスは例えば１秒当たり２乃至５の画像の再構成のためにＭＲ信号を収集するために繰り返される。入口点の決定は、図２を参照して明らかとされる。
図２は体の頭部の入口ＭＲ画像の一例を示す図である。入口点２１及びＭＲ可視ローカライザ２３もまた示されている。スラブと頭蓋との交差もまた矩形２２によって示されている。実際の入口点を確立するため、再構成された入口画像２０はモニタ１４上に表示される。望ましくは、入口画像は、入口点がモニタ上の画像の中央に配置されるようモニタ１４上に表示される。入口画像の中で入口点を同定するために、表示された入口画像の中に表わされる入口点２１の位置にマーカが重ね合わされうる。かかるマーカは、例えば白又は黒の十字線といったものを含む。
入口点を決定するため、ＭＲ可視ローカライザ２３は体の表面２４に亘って移動される。このようにして入口点２１、及び入口点２１と目標２５との間の予想軌道２６は、予想軌道が頭蓋内の敏感な構造を横切ることなく対象２５へ到達すべきであることを考慮しつつ、モニタ上の入口画像からの介入の時点の直前に決定されうる。頭蓋内の敏感な構造は、特に、必須機能を有する主要な血管又は脳組織である。更に、別個の介入前解剖学的画像又は血管造影画像は、主要な血管の位置を示すよう入口画像の上のオーバーレイとして視覚化されうる。
ＭＲ可視ローカライザ２３は、例えばＭＲ可視物質を含む同心リング又は円形の対称なくさび形本体からなるリングを含む。図３及び図４はＭＲ可視ローカライザの一例を示す図である。
図３は中央オリフィス３１を有する単リング３０を含むＭＲ可視ローカライザ２３を示す平面図である。図４はＭＲ可視ローカライザ２３を通る断面４０を示す図である。リングは例えば、５０ｍｓの縦方向緩和時間Ｔ1及び４５ｍｓの横方向緩和時間Ｔ2を有するＮｉＣｌ2水溶液を含むＭＲ可視物質を含む。中央オリフィスは、ペン４１又は針で皮膚にマークを付すために使用されうる。或いは、リング３０はそれを体の皮膚又は頭蓋に固定するための固定手段を設けられうる。他の可能性は、リングを、ＭＲ機器又は環境に固定された外部アームに取り付けることである。
ＭＲ可視ローカライザ２３の位置の視覚化を改善するために、入口画像を再構成するためにＭＲ信号を収集するために使用されるＭＲ撮像シーケンスは、異なる種類の組織を抑制又は強調するために最適化されうる。例えば、２０度のフリップ角を有する励起ＲＦパルスを含む高速フィールドエコー撮像シーケンスが使用されうる。入口撮像のために適したＭＲ撮像シーケンスの他の例は、９０度のフリップ角を有する励起ＲＦパルスを含むＦＦＥ撮像シーケンスの変形といったスライス選択投影ＭＲ血管造影シーケンスである。
更に、画像プロセッサ１３は、画像を分析し、ＭＲ可視ローカライザ２３の位置を自動的に決定するために配置されうる。この情報は、ＭＲ可視ローカライザ２３が入口点２１において閉じるときに、入口画像の再構成のためのＭＲ信号の収集のためのＲＦ撮像シーケンスの視野を減少し、それにより空間精度を増加するために使用されうる。
入口点が確立されると、ＭＲ可視ペンが予想軌道に対して整列されうる入口角が確立されうる。入口角を確立するために、本発明の請求項に記載される方法の更なる変形例では、第１の入口角ＭＲ画像は予想軌道及び入口点の近傍の第１の領域を含む体の第２のスラブから捕捉される。これらの更なる段階は図５を参照して明らかとされる。図９は本発明の請求項に記載される方法で使用されるＭＲ可視ペンの一例を示す図である。
図５は、第１の入口画像の中で撮像される第２のスラブの一例を示す図である。図５中、第１のスラブは第２の矩形５０によって表わされている。第３の矩形５１によって表わされる第２のスラブは、入口点２１と目標２５との間の予想軌道２６を含む。例えば、ＦＦＥシーケンスは、第１の入口角画像の再構成のためのＭＲ信号を収集するためにも使用されうる。画像再構成ユニット１２は、収集された信号から第１の入口角画像を再構成する。画像プロセッサ１３はモニタ１４上に第１の入口角画像を表示する。画像プロセッサ１３は次に図５に示されるように、第１の入口角ＭＲ画像の中の入口点２１と目標２５との間に第１の入口角ＭＲ画像の中の予想軌道を表わす線２６をプロットし、操作者はＭＲ可視ペンが線２６と整列するよう実際の入口点２１においてＭＲ可視ペンを操作する。かかるＭＲ可視ペン９０の操作は、手で、又は目標設定装置によって行われうる。以下、目標設定装置６０の一例を図６，７及び８を参照して説明する。
実際の入口点におけるＭＲ可視ペン９０の入口角を改善するために、本発明の請求項に記載される方法の変形例は、予想軌道及び入口点の付近の第２の領域を含み予想軌道を通って第２のスラブと交差する体の第３のスラブから第２の入口角画像を獲得する段階を含むことによって拡張されうる。図５はまた第２の入口画像の第３のスラブ５１の一例を示す。第２の走査平面５１は、第２のスラブ５０に直交するよう選択され、第２のスラブ５０と第３のスラブ５１との間の交差として予想軌道２６を含むことが望ましい。予想軌道の観察のため、画像プロセッサ１３は例えば、モニタ１４上に第１及び第２の入口画像を両方とも表示し、第１及び第２の入口角画像の中に予想軌道を表わす線２６をプロットする。ＭＲ可視ペン９０を正確な入口角に調整するために、操作者は、ＭＲ可視ペン９０が第１及び第２の入口角画像の中に同時に撮像されるよう、実際の入口点２１においてＭＲ可視ペン９０を操作する。このように、ＭＲ可視ペン９０は、正確に整列された場合にのみ、第１及び第２の入口角画像の中で撮像される。入口点及び入口角の両方が一旦設定されると、ＭＲ可視ペン９０はＭＲ可視侵入装置、例えばＭＲ可視針によって置き換えられ得る。
実際の介入中にＭＲ可視針を予想軌道に沿って目標へ案内するために、第１の入口画像は予想軌道を含む第２のスラブから捕捉される。画像プロセッサ１３はモニタ１４上に第１の入口画像を表示し、モニタ上の第１の入口画像上に予想軌道を表わす線をプロットし、操作者はＭＲ可視装置が第１の入口画像の中の線と整列されている間にＭＲ可視針を体の中へ導入する。或いは、第１の入口画像及び第２の入口画像の両方は、介入の前及び介入中に、第２及び第３のスラブから捕捉されうる。予想軌道を表示するために、画像プロセッサ１３は、モニタ１４上に例えば第１及び第２の入口画像の両方を表示し、操作者はＭＲ可視針が第１及び第２の入口角画像の中に同時に撮像されている間に、体の中にＭＲ可視針を導入する。操作者はこのように、ＭＲ可視針の予想軌道との整合のプロパータル（ｐｒｏｐａｒｔａｌ）な情報を受け取る。ＭＲ可視針は、予測軌道と完全に整合する場合は第１及び第２の入口角画像の中で完全に可視であり、予想軌道からの逸脱に応じて第１又は第２の入口角画像の中でプロパータルに可視である。
第１の入口画像、第１の入口角画像、及び第２の入口角画像を捕捉するためにＭＲ機器の撮像パラメータを調整する手順を加速するために、ＭＲ機器には遠隔制御装置が設けられうる。すると操作者はパラメータを調整するために体の近傍にいることができる。
図６は、本発明による方法で使用されるべき枠体６１とＭＲ可視ペン９０とを含む目標設定装置６０の一例を示す図である。枠体６１は、ＭＲ可視ペン９０を位置決めするための可動案内部６２と、可動案内部６２と協働する案内板６３と、底板６４とを含む。案内板６３と底板６４とは、平行な棒６５によって相互に接続される。枠体は例えば炭素繊維、セラミック又はＤｅｌｒｉｎといった合成材料等に非金属材料から形成される。
図７は、可動案内部６２及び案内板６３を示す図である。更に、第１の矢印７０は案内部の回転を示し、第２の矢印７１はＭＲ可視ペン９０の並進運動を示す。可動案内部６２は、目標設定装置の底板６４に垂直な第１の軸の回りに、並びに、底板６４及び底板６４に平行な平面上のＭＲ可視ペン９０の並進運動に平行な第２の軸の回りに、ＭＲ可視ペン９０を回転することが可能である。目標設定装置６０はまた、第１及び第２の軸の回りにＭＲ可視ペン９０を回転させ、ＭＲ可視ペン９０を並進運動させる駆動手段（図示せず）を設けられうる。駆動手段は、操作者によって制御される遠隔制御装置からの命令を受信する遠隔制御受信器に接続されうる。
図８は、底板と、ＭＲ可視針の端部を入口点に固定するためのサスペンション８０とを示す図である。目標設定装置は、例えばＭＲ機器に関連付けられる外部アームに接続すること又は目標設定装置を直接頭蓋に取り付けることによって、決定された実際の入口点に対して固定されうる。更に目標設定装置６０は、ＭＲ可視針を案内するための摺動スリーブ（図示せず）を設けられうる。
図９は、ペンの長さに沿って中央に配置される路９２を設けられたハウジング９１を含むＭＲ可視ペン９０を示す図である。路９２はＭＲ可視物質を含む。ＭＲ可視物質は、例えば５０ｍｓの縦方向緩和時間Ｔ1及び４５ｍｓの横方向緩和時間Ｔ2を有するＮｉＣｌ2水溶液を含む。
【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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【図８】
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【図９】
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