(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物（Ｏ）の基準像（Ｒ，Ｒ1〜Ｒ6）を表示するためのグラフィック利用者画面（Ｂ）を備えた利用者インタフェース（４，５，６、Ｂ）および表示された基準像（Ｒ1〜Ｒ6）内に層位置マーク（Ｍ，Ｍ1〜Ｍ6）を置くための手段（４，５）と、
基準像（Ｒ，Ｒ1〜Ｒ6）内の層位置マーク（Ｍ，Ｍ1〜Ｍ6）を用いて対象物（Ｏ）の後続の撮像すべき断層像（Ｓ1〜Ｓ12）の位置を決定するための層位置検出ユニット（１６）と、
断層像撮像装置（１）を、対象物（Ｏ）の断層像（Ｓ1〜Ｓ12）が層位置検出ユニット（１６）によって決定された位置で撮像されるように制御するための制御手段（１４，１５）と
を備えた対象物（Ｏ）の断層像を撮像する断層像撮像装置（１）の制御装置（２）において、
制御装置（２）が、基準像（Ｒ1〜Ｒ6）内に時間に関係する層位置マーク（Ｍ1〜Ｍ6）のシーケンスを置きそのシーケンスの個々の層位置マーク（Ｍ1〜Ｍ6）にそれぞれ１つの時間マーク（ＴＴ）を割付けるための手段（１８）を含み、
層位置検出ユニット（１６）が、時間に関係する層位置マーク（Ｍ1〜Ｍ6）のシーケンスを用いて、後続の撮像すべき断層像（Ｓ1〜Ｓ12）の位置を基準時点（Ｔ0）に対して相対的にそれぞれの断層像（Ｓ1〜Ｓ12）の撮像時点（Ｔ）に関係して決定する
ことを特徴とする断層像撮像装置の制御装置。
【請求項２】
対象物（Ｏ）を異なった相対的時点で示す、時間に関係する基準像（Ｒ1〜Ｒ6）のシーケンスを作成し、基準像（Ｒ1〜Ｒ6）の相対的時点に関する情報を記録するための手段（１８）が設けられていることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
対象物（Ｏ）を異なった相対的時点で示す、時間に関係する基準像（Ｒ1〜Ｒ6）のシーケンスを相対的時点に関する情報と一緒に記憶するための基準像記憶装置（ＲＢＳ）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の制御装置。
【請求項４】
時間に関係する基準像（Ｒ1〜Ｒ6）内に置かれた層位置マーク（Ｍ1〜Ｍ6）に基準像（Ｒ1〜Ｒ6）の相対的時点を時間マーク（ＴＴ）として割付けるための割付け手段（１９）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の制御装置。
【請求項５】
制御装置が、時間に関係する層位置マーク（Ｍ1〜Ｍ6）のシーケンスを用いて、時間に関係する位置決め関数および／または基準表（ＬＵＴ）を求める手段（２０）を有し、
層位置検出ユニット（１６）が、その後の測定時に位置決め関数および／または基準表（ＬＵＴ）に基づいて任意の規定された相対的撮像時点（Ｔ）で撮像すべき断層像（Ｓ1〜Ｓ12）の位置を決定するように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の制御装置。
【請求項６】
撮像シリーズを実施するための手段（１５）が設けられ、撮像シリーズの開始時点が、そのつどの撮像時点（Ｔ）に関係して個々の断層像（Ｓ1〜Ｓ12）の位置を求めるための基準時点（Ｔ0）であることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の制御装置。
【請求項７】
対象物（Ｏ）において発生する特定の事象（Ｅ）の発生時点を基準時点（Ｔ0）として決定するための手段（１４,２１）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の制御装置。
【請求項８】
対象物（Ｏ）の事象（Ｅ）を測定する測定装置（２１）が設けられ、この測定装置（２１）が、事象（Ｅ）の発生時に自動的に、撮像シリーズを開始させるトリガ信号（ＴＳ）を発することを特徴とする請求項６又は７記載の制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の１つによる制御装置を備えた、対象物の断層像を撮像する断層像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グラフィック利用者画面を用いて対象物の基準像が表示され、この表示された基準像内の層位置マークにより後続の撮像すべき断層像の位置が決定される、検査対象物の断層像を撮像する断層像撮像装置の制御装置に関する。さらに、本発明はこの種の制御装置を備えた断層像撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
断層像撮像装置、例えばＸ線コンピュータトモグラフや核スピントモグラフは特に医療分野に適用される。多くの場合、断層像撮像装置はその後の診断用に患者の身体部分ないし器官を検査するために用いられる。さらに、断層像撮像装置は外科手術においても用いられることが多い。例えば、まず手術前に磁気共鳴装置により手術領域の比較的正確な３次元表示が行われる方法はすでに知られている（例えば特許文献１参照）。そのほかに、超音波ヘッドを用いて手術領域の超音波像データが手術前に、また手術中の種々の時点でも取得できる。種々の時点で取得された超音波像データを比較することにより手術領域の変化が求められ、これらの変化に基づいて３次元の磁気共鳴データセットが更新され、表示される。この方法は、相応に細かく動作する磁気共鳴像形成法が手術中に使用不可能な場合に、比較的簡単な超音波式撮像法により十分詳細な“人工的な磁気共鳴像”を作成することを可能にする。
【０００３】
そのほかに、任意のその他の対象物を破壊することなく検査するための多様な断層像撮影法がある。
【０００４】
この種の断層像撮影法を使用する場合は検査すべき人間ないし検査すべき対象物ができるだけ少ない回数の撮像で捕捉され、その結果明瞭かつ確実な検査成績が得られることが原則的に望ましい。これは特に医療分野では重要である。というのは、患者にとって通常不快な検査時間および場合によっては放射線負荷も減少するからである。このためには、撮像すべき断層像の位置が、検査対象物つまり人間の内部で検査すべき部位（例えば患者の特定の器官）が断層像上で適切に捕捉されるように選定されることが必要である。
【０００５】
しかし、特に患者の検査では関心領域を予め外部から正確に位置決めすることが常に可能でない。というのは、まず第１に患者の体内のある器官の正確な位置が患者の個人的な人体構造に関係しているからであり、第２に検査すべき器官のどの領域に詳細に検査すべき（場合によっては）異常な病変が存在するかは検査の経過中に初めて明らかになることが多いからである。
【０００６】
断層像を正確に位置決めするために現在では通常、冒頭に挙げた制御方法が使用される。この場合、基準像としては、例えば初期においては被験者つまり検査すべき身体部分（例えば頭部もしくは胸腔）の標準断層像が作成される。基準像の撮像は通常、断層像撮像装置自体の内部で行われる。原則としてその他の装置により作成された断層像を使用することも可能であるが、これは検査すべき患者を外側の人体構造に基づいて断層像撮像装置において適切に位置決めすることが可能な場合に限られる。次に、断層像撮像装置の操作者は適正な入力装置、例えば通常のコンピュータマウス、グラフィックタブレット、キーボードなどにより層位置マークを基準像内に、例えば交線および／または投影図の形で置く。医療分野においては矢状断面像（サジタル像）、冠状断面像（コロナル像）および横断面像（アキシャル像）が基準像として作成されることが多い。３次元検査対象物内の単一平面を規定するためには通常、３つの像のうち２つに交線の形でそれぞれ１つの層位置マークが、また、３番目の像では投影図の形で別の１個の層位置マークが必要となる。そのほかに、層の大きさないし厚さを設定することもできる。通例は基準像内に同じ複数の撮像すべき層、例えば複数の平行の層群がマーキングされ、それにより検査すべき構造の所望の領域を最善に捕捉できる。対象物の基準像内にマーキングすることにより撮像すべき断層像の位置を決定するという、操作者にとって極めて快適なこの方法は、“グラフィック層位置決め”（ＧＳＰ）と呼ばれる。撮像すべき個々の断層像に関しては断層像撮像装置を制御するために必要な別のいくつかのパラメータが設定できる。核スピントモグラフでは、これは例えば緩和時間ＴＡおよびエコー時間ＴＥなどであり、Ｘ線コンピュータトモグラフでは設定すべき照射線量などである。操作者がすべてのパラメータを設定し、かつ、測定領域が計画されている層によって適切にカバーされた場合、測定はいわゆる“測定キュー”により開始される。次に、基準像内の層位置マークのデータは検査すべき対象物内の位置データに換算され、断層像撮像装置ないしスキャナは、検査対象物内の層位置における所望の像が作成されるように制御される。次に、作成された断層像は像データバンクに記憶される。測定されたすべての像はその後の層位置決め用に直接に用いることができる。すなわち、これらの像はグラフィック利用者画面上で基準像としてその後の測定用の新規の層位置マークを入力するためにも用いることができる。
【０００７】
グラフィック層位置決めにより断層像を作成するための種々の方法は、例えば別の２つの特許に記載されている（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。
【０００８】
この場合、特許文献２は相応の命令の入力に関係して利用者により回転された基準像の表示および基準像の回転に相応する層の三次元表示がディスプレイ上に作成される方法を提案している。この方法によれば、選定された測定すべき層の三次元位置が患者の測定された身体部分の基準像に関して視覚化されることが利用者にとって有利である。特に二重に傾斜された層群のケースではそのつどの利用者が実際の状態を極めて簡単に理解し、計画されて基準像内に表示されている層が検査すべき領域ないし身体部分を実際にカバーするか否かを判定することができるので、利用者は特に高度の三次元的想像力をこのために駆使しなくても済む。
【０００９】
特許文献３でも、所望の層に対して垂直に対象物の概略撮像を行い、次にこの概略撮像に基づいて所望の層をグラフィックに位置決めすることが提案されている。続いて、予め設定された層を含む３Ｄデータセットが作成される。次に、所望の層がこの３Ｄデータセットから再構成され、最終的に表示される。
【００１０】
しかし、上記のすべての方法は対象物の位置が時間の経過と共に所望の像平面に対して垂直に変化する場合には問題を生じる。このような場合、関心構造がもはや完全には表示されない。従って、像平面を運動に応じて追跡する必要がある。これに関する典型的な例は患者の心臓弁の検査である。心臓弁の位置は呼吸および心臓運動によって常に変化する。像追跡のために関心対象物の運動情報を同時に誘導することは２次元像形成の場合には通常、不可能である。というのは、検査すべき構造（例えば心臓弁）は小さすぎ、鑑別が比較的難しいことが多いからである。さらに、運動測定と像測定とは時間的に分離して行う必要があり、その場合運動測定が像信号に影響を及ぼす。このため、実際上ではその他の構造（例えば患者のその他の器官）の運動から本来検査すべき構造の関心運動成分を求める間接的方法が用いられている。この場合、頻繁に用いられている方法はいわゆる“ナビゲータエコー法”であり、この方法では断層像撮像装置によって基準構造の信号ならびに位置が検出され、例えば基準構造の現在の位置と検査すべき構造との間の直線的な結び付きが決定される。この方法を用いれば、例えば横隔膜の位置が測定され、その結果、心臓の呼吸時位置を修正することができる。この方法の欠点は、ズレを求めるためには検査すべき構造だけでなく、基準構造も持続的に測定しなければならないことにある。このため、測定時間の一部が本来所望されている構造を測定するためにもはや使用できなくなる。この問題は、測定層を追跡するために基準構造を使用するすべての方法に存在する。そのほかに、実際の使用から構造の運動が時間の関数として予め測定され、その結果から測定層運動が予め算出されるいわゆる“スライストラッキング法”も公知である。この方法は、この種の検査にとって十分な大きさである特定の構造（例えば患者の横隔膜や肝臓）においてしか適用できないという欠点を有している。しかも、この方法は例えば心臓弁のような比較的小さな構造の場合には適用不可能である。このような場合には心臓弁の運動を例えば心臓の上部心筋から推測するような間接的方法を再び適用する必要がある。
【００１１】
【特許文献１】
独国特許第１９８４６６８７号明細書
【特許文献２】
独国特許出願公開第１００４８４３８号明細書
【特許文献３】
独国特許第５９５２９６３６号明細書
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、種々の検査に万能に適用可能であり、特に断層像の位置を確実に追跡することができ、その結果検査すべき小さな構造も比較的長時間に亘って確実に観察でき、時間に関係する層位置決めが簡単に可能となる断層像撮像装置の制御装置および断層像撮像装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１による断層像撮像装置の制御装置ないし請求項９による断層像撮像装置により解決される。
【００１４】
本発明によれば、基準像内にまず時間に関係する層位置マークのシーケンス、すなわち少なくとも２つの層位置マークが置かれる。この場合、個々の層位置マークにそれぞれ１つの時間マークが割付けられるすなわち対応付けられる。この時間マークはそれぞれ特定の基準時点もしくはシーケンスのその他の層位置マークの時間マークに関連づけられる、すなわち個々の層位置マークには例えば相対的な時間間隔が割付けられる。次に、時間に関係する層位置マークのこのシーケンスを用いて、後続の撮像すべき断層像の位置が基準時点（例えば測定の開始時点もしくは先行の断層像の撮像時点）に対して相対的にそれぞれの断層像の撮像時点に関係して決定される。
【００１５】
それぞれの層位置マークを時間マークに結び付けることにより、操作者は各像平面の位置を対話式に指示し、それによって対象物内の一連の撮像の任意の過程を時間の関数として指示することができる。すなわち、操作者は後続の測定シリーズを時間成分に関しても正確に計画でき、その結果そのつどの検査に適切に整合させることができる。この場合、関心構造の運動も考慮されるので、像平面を追跡するための費用のかかる余分な測定が不要となる。
【００１６】
用語“層の位置ないしは位置決め”は、この明細書においては層の位置の決定だけでなく、層のオリエンテーション（方向）ならびに場合によっては特定の位置における層の形状およびボリューム、すなわち各ボリュームエレメントの位置である。その点では層とは平板な平行平面的な層であるだけでなく、超平面でもある。しかし、簡略にするために以下では、発明を限定することなく、平板な断層像の位置決めを前提にする。
【００１７】
本発明による制御装置は、基準像を表示するためのグラフィック利用者画面と層位置マークを置くための手段とを備えた通常の利用者インタフェースを必要とする。そのほかに、基準像内の層位置マークを用いて、対象物の後続の撮像すべき断層像の位置を決定するための層位置検出ユニットが必要である。層位置マークから対象物内の位置を求めることは、例えばグラフィックデータを測定対象物内の位置座標へ単純に換算することにより行うことができる。さらに、断層像撮像装置を、層位置検出ユニットによって決定された位置で対象物の断層像を撮像するように制御するための制御手段も必要である。これは例えばインタフェース、断層像撮像装置の種々の構成要素（サーボモータや電磁石）を制御するためのＤ／Ａ変成器、磁気共鳴信号の送信／受信コイルなどである。本発明によれば、制御装置はそのほかに基準像内に時間に関係する層位置マークのシーケンスを置きこのシーケンスの個々の層位置マークにそれぞれ１つの時間マークを割付けるための手段も有していなければならない。さらに、層位置検出ユニットは時間に関係する層位置マークのシーケンスを用いて、後続の撮像すべき断層像の位置を基準時点に対して相対的にそれぞれの断層像の撮像時点に関係して決定するように構成されていなければならない。
【００１８】
従属請求項はいずれも本発明の特に有利な実施態様を含む。
【００１９】
種々の時点で撮像すべき断層像の１つのシリーズは１つの基準像ないし、対象物を特定の時点で種々の観点から表示する２つもしくは３つの基準像において決定される。ただし、特に望ましい実施態様では、対象物を異なった相対的時点で基準時点に対して相対的にないしは決められた時間間隔で表示する、時間に関係する基準像のシーケンスがまず作成される。このために、制御装置は、時間に関係する基準像のシーケンスを作成し基準像の相対的時点に関する情報を記録するための手段と、時間情報と一緒にこれらの時間に関係する基準像を記憶するための基準像記憶装置とを有するのが望ましい。時間に関係する層位置マークのシーケンスは時間に関係する基準像のこのシーケンス内に置かれる。操作者は、時間に関係する基準像を用いて、特定の断層像が特定の相対的時点でどのように適切に位置決めされるかに関する情報を入手することが可能となり、また、これによって層位置マークを置くこともできる。
【００２０】
時間に関係する基準像内に置かれた層位置マークに、基準像自体の相対的時点を時間マークとして自動的に割付けると特に望ましい。また、時間に関係する基準像の各々の中に層位置マークが正確に置かれることも望ましい。制御装置は、層位置マークにそれぞれの基準像の相対的時点を時間マークとして割付けるための割付け手段を有する必要がある。
【００２１】
特に、時間に関係する基準像のシーケンスは検査用の断層像のその後の測定中の過程に相当する過程中に作成される。これは、周期的に繰り返される過程（例えば患者の呼吸運動や心臓運動）であり、あるいは１回だけ行われる過程（例えば嚥下運動）である。例えば嚥下運動中に食道を検査するにはまず患者が造影剤を嚥下する。この最初の嚥下運動の際に基準像のシーケンスが撮像される。次に、断層像撮像装置の操作者はこの基準像内に、どの相対的時点で食道のどの領域に断層像を作成すべきかを決定するために層位置マークを置く。続いて、嚥下過程の反復中に本来の検査が実施される。
【００２２】
時間に関係する基準像のシーケンスは特に、対象物（例えば心臓弁）の撮像すべき特定の運動性構造をそのつどその他の位置に表示する必要がある、すなわち関心構造の運動方向の少なくとも１つの成分は時間に関係する基準像の像平面内に位置していると好ましい。次に、層位置マークが時間に関係する基準像の各々の中に、対象物のこの構造を含む対象物の層がマーキングされるように置かれる。すなわち、心臓弁の検査では例えば層位置マークは、マーキングされた層が時間に関係する基準像の各々の中に心臓弁が含まれるように置かれる。
【００２３】
極めて単純な例では後続の測定シリーズにおいて複数の断層像がそれぞれ層位置マークの時間マークに正確に一致する時点で撮像される。次に、この断層像が層位置マークに一致する位置で正確に撮像される。
【００２４】
また、時間に関係する層位置マークのシーケンスを用いて、時間に関係する位置決め関数および／または基準表が作成されるのが望ましい。この時間に関係する位置決め関数もしくは基準表（ルックアップテーブル）に基づいてその後は断層像の位置を任意の相対的撮像時点で決定することができる。この場合、時間に関係する層位置マークのシーケンスのデータは例えば関数のサンプル点（又は補間点）もしくはルックアップテーブルの記入を形成する、ないしはより複雑なルックアップテーブルを作成するためのサンプル点（又は補間点）を形成する。位置決め関数はサンプル点（又は補間点）に基づいて関数が作成されるような通常の数学的方法、例えば適切な任意のフィット法および補間法を用いて行われる。これは場合によっては時間を区分けし、その区分けごとに行うこともできる。また、ルックアップテーブルも同様にその作成時に適切な補間法を用いて各サンプル点（又は補間点）間で補完することができる。ルックアップテーブルを使用する場合、ルックアップテーブルの記入値間に存在する撮像時点用の位置を求めるために、同様に公知の補間法を用いることができる。
【００２５】
従って、その後の測定シリーズの個々の断層像の相対的時点は用いられた基準像の時間的位置に関係せずに選定可能である。これによって、本発明によるグラフィック層位置決めのために大きな時間間隔で少数の基準像のみを作成し、続いて本来の検査において時間的に比較的密な断層像シリーズを撮像することが可能となる。第１に、総検査時間が短縮される。第２に、特にＸ線コンピュータトモグラフによる検査の際に基準像の数を最小に減少させることができるので、患者の放射線被曝時間が短縮される。
【００２６】
従って、制御装置は１つの撮像シリーズを実施するための手段を備えていることが望ましい。その場合、撮像シリーズの開始時点は、そのつどの撮像時点に関係して個々の断層像の位置を求めるための基準時点として用いることができる。
【００２７】
この場合、基準時点つまり開始時点としては対象物において発生する事象の発生時点を選定することが考えられる。この種の事象は例えばすでに挙げた嚥下過程の開始や心臓検査の際の心臓運動における特定の事象、例えば検査すべき患者のＥＣＧ（心電図）における典型的なｒ波もしくはｓ波の発生である。ＥＣＧのｒ波によるＭＲ単純撮像のトリガリングは例えば、Ｙ．Ｌｉｕ，Ｓ．Ｊ．Ｒｉｅｄｅｒｅｒ，Ｄ．Ｇ．Ｂｒｏｗｎ，Ｒ．Ｃ．Ｗｒｉｇｈｔ，Ａ．Ｅ．Ｈｏｌｓｉｎｇｅｒ，Ｒ．Ｃ．Ｇｒｉｍｍ，Ｒ．Ｌ．Ｅｈｍａｎ著「心臓のＥＣＧトリガ式スナップショットＭＲイメージング」（心臓学におけるコンピュータ１９９０、議事録２３．〜２６．１９９０年９月発行、ｐ３８１〜３８４）で提案されている。
【００２８】
このためには、制御装置が基準時点として対象物における事象を測定するための手段、例えば適切な測定装置を有すると望ましい。代替としてはインタフェースを介して制御装置に接続されている外部の測定装置の信号を用いることもできる。測定装置は事象の発生時に自動的にトリガ信号を発信し、このトリガ信号が撮像シリーズを開始させる。
【００２９】
この場合、撮像シリーズは周期的に繰り返すことも可能である。例えば、心臓の検査ではＥＣＧによって測定されるｒ−ｒ間隔内でそのつど行われる複数の像シリーズが撮像でき、しかも毎回新規のｒ波へトリガ可能である。この場合、各像シリーズ中に断層像が基準時点と同一の相対的時点で必ず作成される必要は特になく、各像シリーズにおいて断層像撮像を個々の時点で行うことができ、その場合断層像の位置はそれぞれ相対的撮像時点に関係して新規に決定される。
【００３０】
本発明による制御装置は大部分が、十分な計算能力を備えたコンピュータ上で適切なソフトウェアの形で実現することができる。このコンピュータは、断層像撮像装置を制御するためのインタフェースを備えた通常のコンピュータであってもよい。
【００３１】
特に、基準像における層位置マークに基づいて対象物内の断層像の正確な位置を決定し、その位置を相対的撮像時点に関係して算出する層位置検出ユニットがソフトウェアモジュールの形でコンピュータのプロセッサ上に設置されていてもよい。
【００３２】
また、グラフィック利用者画面上に表示するための像データを選別し、マウス、キーボードもしくは同様の入力装置の命令をデータに変換し、それによりマークをグラフィック利用者画面上に置く利用者インタフェースの部分は、このプロセッサ上でもしくは端末として利用者インタフェースを有するセパレート型コンピュータ上でも実現することができる。
【００３３】
さらに、基準像シリーズもしくはその後の本来の検査像シリーズの撮像のための断層像撮像装置を自動的に制御するための装置と、基準像の相対的時点に関する情報を記録するための手段と、層位置マークに基準像の相対的時点を時間マークとして割付ける割付け手段と、基準データから位置決め関数および／または基準表を求めるための手段とは、ソフトウェアモジュールの形で実現することができる。
【００３４】
従って、既存の断層像撮像装置の制御装置の変更が比較的簡単に可能であるので、この断層像撮像装置を本発明による方法に従って動作させることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明について以下に実施例に基づいて添付の図面を参照しながら再度詳細に説明する。
【００３６】
図１に示されている断層像撮像装置１は核スピントモグラフ１であり、その中には検査すべき患者が患者寝台板上に横たえられている。
【００３７】
この核スピントモグラフ１は制御装置２によって制御される。制御装置２は主として大型コンピュータ７およびこのコンピュータ７に接続されている端末器３から成る。この端末器を介して操作者は制御装置２ないし核スピントモグラフ１を操作することができる。このために、端末器３はグラフィック利用者画面Ｂが表示される通常のディスプレイ６、キーボード４およびマウス５から成る利用者インタフェース４，５，６、Ｂを有する。
【００３８】
ここでは核スピントモグラフ１はインタフェース１２,１３を介して制御装置２と接続している。実際にこれは通常、核スピントモグラフの個々の構成要素、例えば送信コイル、受信コイルもしくは各マグネットを制御するためのないし像データを受信するための複数の個々のインタフェースである。ただし、ここではより分りやすくするために核スピントモグラフ１を制御するための共通のインタフェース１２および核スピントモグラフ１からの像データを受信するためのインタフェース１３のみが示されている。
【００３９】
代替としては、制御装置２全体を核スピントモグラフ内に統合させることも可能である。
【００４０】
制御装置２のコンピュータ７は上記のインタフェース１２,１３のほかにプロセッサ（例えば十分な計算能力を備えたＣＰＵ）９、大容量記憶装置１０、端末器３と接続するためのインタフェース１１ならびに測定装置（例えばＥＣＧ測定装置）２１と接続するための別のインタフェース１４を有する。これらすべての構成要素はバス８と互いに接続されている。
【００４１】
プロセッサ９において、核スピントモグラフ１を制御するために必要なプログラムが進行する。このために必要な制御ソフトウェアは図に制御ソフトウェアモジュール１５として破線で記入されている。この制御ソフトウェアモジュール１５は、本発明による方法を実施するのに適した下位モジュール１６,１７,１８,１９,２０を含んでいる。
【００４２】
当然、コンピュータ７は示されている構成要素の他にこの種のコンピュータ７に通常存在するその他のハードウェア構成要素（例えば大容量ＲＡＭ記憶装置、変換データ記憶装置など）およびソフトウェア構成要素（例えばオペレーティングシステムなど）も有する。分りやすくするためにこれらの構成要素は記入されていない。というのは、コンピュータの正確な構成、すなわちハードウェア構成およびソフトウェア構成は言及されている限り本発明に重大な影響を及ぼさないからである。同様に、セパレート型端末器３を使用する代りにディスプレイ６、キーボード４もしくはマウス５のような利用者インタフェースの部分をコンピュータ７に直接接続することも可能であることが示唆される。また、端末器３は例えばワークステーションとして制御ソフトウェアモジュール１５の任務を引き受けることもできる。例えば、端末器３は基準像などを記憶するための固有の像記憶装置を備えることができる。
【００４３】
端末器３のグラフィック利用者画面Ｂ上には測定計画用に基準像Ｒが表示され、この基準像Ｒ上に対象物Ｏが表示される。次に、これらの基準像Ｒ内にマウス５および／またはキーボード４により後続の撮像すべき断層像の位置が層位置マークＭ、ここでは対象物Ｏを貫通する交線の形で決定される。基準像Ｒ内の層位置マークＭの位置データはインタフェース１１およびバス８を介してプロセッサ９の制御ソフトウェアモジュール１５へ伝送される。
【００４４】
以下ではＧＳＰモジュール１６と呼ばれる層位置検出モジュール１６において、対象物Ｏ自体における所望の断層像の、層位置マークＭに一致する位置が算出される。次に、制御ソフトウェアモジュール１５はバス８および制御インタフェース１２を介して核スピントモグラフ１の各構成要素を、断層像が所望の位置で撮像されるように制御する。撮像された断層像のデータはインタフェース１３を介してコンピュータ７へ返送され、そこで大容量記憶装置１０に格納されるおよび／または直接、端末器３のディスプレイ６上に表示される。操作者はいつでも、キーボード４もしくはマウス５を介するグラフィック利用者画面への入力によって、例えばそこに表示されているメニューへの入力によって任意の断層像を大容量記憶装置１０から呼び出しディスプレイ６上に表示させることができる。
【００４５】
断層像をいつでも持続的に、例えばペーパー上にもしくは箔などの上のネガの形で出力するために、制御装置２には出力装置、例えばプリンタが接続されている。ただし、この出力装置と、バス８に接続するためのインタフェースとは図に示されていない。
【００４６】
図１による本発明による実施例では制御ソフトウェアモジュール１５は像シーケンス作成モジュール１８、すなわち別の下位ルーチンを有し、これが端末器３を介する操作者の命令によって時間に関係する基準像Ｒ1〜Ｒ6のシーケンスを作成する。これらの基準像Ｒ1〜Ｒ6にその作成時にそれぞれ１つの相対的撮像時点が割付けられるすなわち対応付けられる。
【００４７】
これは図２によるフローチャートに第１の方法ステップＩとして示されている。次の方法ステップＩＩにおいて、時間に関係する基準像Ｒ1〜Ｒ6はＧＳＰモジュール１６および／または大容量記憶装置１０へロードされる。大容量記憶装置１０には基準像記憶装置ＲＢＳが存在しており、ここで基準像Ｒ1〜Ｒ6のシリーズが記憶され、そこからいつでも再び呼び出すことができる。次に、ＧＳＰモジュール１６は、時間に関係する基準像Ｒ1〜Ｒ6が自動的にもしくは操作者の呼び出しに応じて端末器３の利用者画面Ｂ上に表示されるように働く。
【００４８】
６個の時間に関係する基準像Ｒ1〜Ｒ6のこの種のシリーズは図３に示されている。ここでは、基準像Ｒ1〜Ｒ6上に表示された対象物Ｏは破線の楕円形により大まかに図示されている。対象物Ｏ内には、ここでは分りやすくするためにこの楕円形の下３分の１内の横棒として示されている構造Ｓが存在する。これらの各基準像Ｒ1〜Ｒ6は、基準像Ｒ1〜Ｒ6内に表示されている異なった撮像時点で撮像されたものである。例えば第１の基準像Ｒ1は基準時点から１００ｍｓ後に撮像され、第２の基準像Ｒ2は基準時点から２００ｍｓ後に撮像されたものであり、以下図３に示されているように同じように続く。
【００４９】
次に、図２による方法ステップＩＩＩにおいて各基準像Ｒ1〜Ｒ6内に層位置マークＭ1〜Ｍ6が置かれる。これは、操作者がキーボード４および／またはマウス５により図示されている基準像Ｒ1〜Ｒ6内に通常の方法で破線もしくは投影図を記入することにより行われる。
【００５０】
図３に示されている基準像Ｒ1〜Ｒ6について、これは図４に概略的に示されている。個々の層位置マークＭ1〜Ｍ6はここでは幅の広い横棒として示されており、これらはそれぞれ個々の基準像Ｒ1〜Ｒ6において対象物Ｏの関心構造Ｓをカバーしている。従って、その後この構造Ｓをそれぞれ正確に示す断層像が撮像される。
【００５１】
この場合、個々の層位置マークＭ1〜Ｍ6にはそれぞれの基準像Ｒ1〜Ｒ6の相対的撮像時点が時間マークＴＴとして割付けられるすなわち対応付けられる。この割付けは割付け装置１９、ここではＧＳＰモジュール１５の下位ルーチンで行われる。
【００５２】
次に、時間マークＴＴを付された層位置マークＭ1〜Ｍ6のデータはＧＳＰモジュール１６において継続処理される。このために、ＧＳＰモジュール１６は時間マークＴＴを付された層位置マークＭ1〜Ｍ6からルックアップテーブル（基準表）ＬＵＴを作成する別のソフトウェアモジュール２０を備えており、このルックアップテーブルＬＵＴは例えば大容量記憶装置１０内に格納される。この種のルックアップテーブルＬＵＴは例えば以下にみられる通りである。
【００５３】
［ルックアップテーブルＬＵＴ］
時間ＴＴ        原点位置          層法線              面内ベクトル
（単位ｍｓ）    （ＬＰＨ）      （ＬＰＨ）            （ＬＰＨ）
１００      ｐ[ｌ,ｐ,ｈ]（１）  ｎ[ｌ,ｐ,ｈ]（１）    ｖ[ｌ,ｐ,ｈ]（１）
２００      ｐ[ｌ,ｐ,ｈ]（２）  ｎ[ｌ,ｐ,ｈ]（２）    ｖ[ｌ,ｐ,ｈ]（２）
３００      ｐ[ｌ,ｐ,ｈ]（３）  ｎ[ｌ,ｐ,ｈ]（３）    ｖ[ｌ,ｐ,ｈ]（３）
４００      ｐ[ｌ,ｐ,ｈ]（４）  ｎ[ｌ,ｐ,ｈ]（４）    ｖ[ｌ,ｐ,ｈ]（４）
５００      ｐ[ｌ,ｐ,ｈ]（５）  ｎ[ｌ,ｐ,ｈ]（５）    ｖ[ｌ,ｐ,ｈ]（５）
６００      ｐ[ｌ,ｐ,ｈ]（６）  ｎ[ｌ,ｐ,ｈ]（６）    ｖ[ｌ,ｐ,ｈ]（６）
【００５４】
この実施例では第１の列には相対的時点を示す時間マークＴＴが記入されている。その他の３つの列はいずれも、それぞれの断層像の位置を一義的に規定するために必要な位置データｐ、ｎ、ｖを示している。
【００５５】
示されている実施例では、第２の列には層の規定された原点ｐ、例えば幾何学的中心点の座標もしくは断層像の規定された角部が示されている。
【００５６】
第３の列には層平面から突き出た層法線ｎ、すなわちベクトルの座標が示されている。図４における基準像Ｒ1〜Ｒ6には層法線ベクトルが層位置マークＭ1〜Ｍ6に対して垂直に位置する矢印として記入されており、この場合原点はいずれも層位置マークＭ1〜Ｍ6と矢印との交点である。
【００５７】
原点および層法線ベクトルは、平板な平行平面の２次元断層像の位置を決定するために必要なパラメータである。
【００５８】
示されているルックアップテーブルには第３のパラメータとして、断層像の縁部オリエンテーションを示す面内ベクトル（inplane vector）が付加されている。この面内ベクトルは、撮像された２次元断層像の最初の行の方向を決定するベクトルである。この面内ベクトルは、選択的なパラメータであるが、原則として常に保持することも可能である。観察すべき構造が断層像平面に対して横方向に運動するだけでなく、断層像平面において回転運動を行う場合には面内ベクトルの使用は有利である。面内ベクトルを時間と共に変化させることにより、この回転運動を相殺することができる。
【００５９】
複雑な断層像、例えば超平面もしくは異なった厚さの断層像を表示しなければならない場合、相応にその他のパラメータを決定し、ルックアップテーブルに記入するか、ないしは位置決め関数を求める時に考慮する必要がある。
【００６０】
示されているルックアップテーブルでは個々のパラメータはいずれも患者の体位により規定された座標系（ＬＰＨ）で表示される。第１の座標Ｌ（左）は患者の左側への方向であり、第２の座標Ｐ（後ろ）は患者の背後への方向であり、第３の座標Ｈ（頭部）は患者の頭部方向へ延びている。患者の人体構造に対する座標系の原点は測定により決定される。通常、原点は核スピントモグラフの中心点である。というのは、そこでは磁界が極めて均質であるからである。従って、患者は測定すべき領域が核スピントモグラフの中心点の近くに位置するように位置決めされる。これによって、原点は同様に、検査すべき構造の近くに、例えば心臓の測定時には心臓の直ぐ近くに位置する。
【００６１】
ルックアップテーブルＬＵＴは後続の測定時にそれに格納されている、断層像の時間に関係する位置データをサンプル点（又は補間点）として使用するために、また、任意の時点でルックアップテーブルＬＵＴに格納されている数値間の補間によってそのつどの正確な位置を求めるために用いることができる。これは、層算出ユニット１７、ここではやはりＧＳＰモジュール１５の下位ルーチンにおいて行われる。
【００６２】
図２によるフローチャートでは、本来の後続測定は方法ステップＶ以降に開始する。ここで、撮像時点Ｔ用の正確な層位置がルックアップテーブルＬＵＴを用いて決定される。続いて、正確に撮像時点Ｔで断層像が撮像される。
【００６３】
次の方法ステップＶＩＩでは、新規の断層像を撮像すべきか否かが解明される。撮像すべき場合、新規の時点Ｔ用の層位置の新規の算出が再び方法ステップＶなどで行われる。最終的にすべての所望の断層像が撮像された場合、測定は方法ステップＶＩＩＩで停止される。
【００６４】
撮像される測定順序の例は図５に概略的に示されている。ここでは測定順序内で合計１２個の断層像Ｓ1〜Ｓ12が作成されている。そのつどの撮像時点は基準像Ｒ1〜Ｒ6の場合と同様に１００〜６００ｍｓ後であるが、撮像時点Ｔは基準像Ｒ1〜Ｒ6の相対的撮像時点、すなわち個々の層位置マークＭ1〜Ｍ6の時間マークＴＴと一致していなければならない。
【００６５】
例えば心臓弁の検査に最適な基準時点Ｔ0を選定するためには、患者のＥＣＧを検査中連続的に測定し、このＥＣＧの事象を基準時点Ｔ0を決定するためのトリガ信号として使用する。これは図６に示されている。この図ではＥＣＧは典型的なｐ−ｑ−ｒ−ｓ−ｔ経過を明らかに示している。ｒ波の明らかな上昇は、まず基準像Ｒ1〜Ｒ6のシリーズを作成するための測定をトリガするだけでなく、その後に本来の測定をトリガするための事象Ｅとして現れる。このため、図１に示されている実施例では、制御装置はインタフェース１４を介してコンピュータ７と接続されているＥＣＧ装置２１を有する。このＥＣＧ装置２１はｒ波の上昇を記録し、トリガ信号ＴＳをコンピュータ７へ送信する。次に、このトリガ信号ＴＳは基準像の測定を開始するための開始信号として、ないしその後の本来の検査時に使用される。
【００６６】
この実施例が示しているように、本発明は操作者に任意の層位置を時間関数として対話式に決定することを可能にする。この場合、原則として追加的な測定は必要ない。ただし、本発明による方法はいつでも層位置を求めるための自動的方法に結び付けることができる。例えば、公知の通常のスライストラッキング法を用いれば、サンプル点（又は補間点）を自動的に予め算出することができ、グラフィック位置決めにおいて利用者画面上に表示し、その結果検査の計画時に本法を迅速化することもできる。この場合、操作者はいつでもこれらの表示された層位置マークを受け入れたり、任意に変更ないし消去したりすることができる。
【００６７】
本発明による方法はそのほかに、検査すべき構造の運動の表示をはるかに優れた空間分解能で、かつ、複数のオリエンテーションで行うことができるという利点を持つ。その結果、その他の方法よりも正確な位置決めを行うことができる。
【００６８】
さらに、時間に関係する層位置を３次元で予め設定するための、アルゴリズムやその他の方法に関係しない方法が提供される。また、本発明による方法は検査中に時間に関係する位置を追加的に記録することなく本来の測定を行えるという利点も持っている。従って、本来の測定をより迅速に行うことが可能となる。
【００６９】
本発明による方法は周期的な運動を撮像する場合に特に有利である。また、特にその他の方法と異なり、周期的な運動に関係しない層ズレを決定することも可能である。
【００７０】
この層位置決めの前設定は２次元平面に限定されない。むしろ、上述したように３次元ボリュームおよび超平面の前設定にも拡大適用できる。本発明は主として医療分野の例で説明してきたが、この種の適用に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による制御装置を備えた断層像撮像装置の概略図。
【図２】本発明による方法により検査を計画し実行する際の方法経過のフローチャート。
【図３】時間に関係する基準像のシーケンスの概略図。
【図４】層位置マークを記入されている図３による基準像のシーケンス図。
【図５】異なった相対的時点で１２回行われた個々の断層像撮像のシリーズにおける測定すべき対象物の位置および撮像すべき断層像の位置の概略図。
【図６】断層像撮像の基準時点としてＥＣＧのｒ波を利用するためのＥＣＧ測定結果を示す図。
【符号の説明】
１  断層像撮像装置
２  制御装置
３  端末器
４  利用者インタフェース
５  利用者インタフェース
６  利用者インタフェース
７  コンピュータ
８  バス
９  プロセッサ
１５  制御ソフトウェア
１６  層位置検出ユニット
２１  測定装置
Ｍ    層位置マーク
Ｒ    基準像
Ｓ    断層像
Ｔ    撮像時点
【図１】
0004205987.tif 000002
【図２】
0004205987.tif 000003
【図３】
0004205987.tif 000004
【図４】
0004205987.tif 000005
【図５】
0004205987.tif 000006
【図６】
0004205987.tif 000007