JP2004201977A - Ｍｒｉ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】撮像対象部位を磁場中心に対して容易且つ、正確に合わせることができるＭＲＩ装置を提供する。
【解決手段】ＭＲＩ装置の前面部には、赤外線送信手段および位置検出用受信手段とを有するステレオカメラを備え、ＲＦコイルには、赤外線送信手段からの赤外線を反射し、その赤外線を位置検出用受信手段に受信させる少なくとも１個の反射式マーカを備えており、この１個の反射式マーカとステレオカメラにより被検体の撮像対象部位を３次元空間座標として検出し、この撮像対象部位を磁場中心に対して正確に一致させる位置決めをおこなう。
【選択図】 図１
【解決手段】ＭＲＩ装置の前面部には、赤外線送信手段および位置検出用受信手段とを有するステレオカメラを備え、ＲＦコイルには、赤外線送信手段からの赤外線を反射し、その赤外線を位置検出用受信手段に受信させる少なくとも１個の反射式マーカを備えており、この１個の反射式マーカとステレオカメラにより被検体の撮像対象部位を３次元空間座標として検出し、この撮像対象部位を磁場中心に対して正確に一致させる位置決めをおこなう。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静磁場中に載置された被検体に装着したＲＦコイルに対して所定の周波数の電磁波を照射する照射コイルと、被検体が放出する磁気共鳴信号を受信することにより磁気共鳴イメージを撮影するＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置に関し、特に、被検体の撮像対象部位を磁場の中心位置（スキャンセンター）に対して確実に位置決めすることができる磁気共鳴イメージング装置における位置決め方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、核磁気共鳴現象を用いて撮影対象物の内部構造を画像化する磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ装置」と言う）が知られている。核磁気共鳴現象は生体に対して無害であるため、ＭＲＩ装置は、特に医療用として有用であり、全身の精密検査や脳腫瘍の診断などに用いられている。
【０００３】
この核磁気共鳴現象とは、一様な静磁場が印加された物体において、物体を構成する原子の原子核のスピン方向が揃い、静磁場の強度に比例した周波数（以下、『共鳴周波数』と称する）の電磁波を吸収、放出する現象である。ＭＲＩ装置は、特定の核種（主に水素原子）に対して核磁気共鳴現象を利用することで、撮影対象物の任意の断層面を任意の厚さで画像化することができる。
【０００４】
核磁気共鳴現象を用いて撮影対象物の内部構造を画像化する場合、位置情報を調べるために、静磁場とは別に空間的および時間的に変動する勾配磁場を撮影対象物に対して印加する。このように撮像対象部位に勾配磁場を印加することによって、撮影対象物に印加される磁場は場所によって異なることとなり、撮影対象物を構成する各原子の共鳴周波数は場所によって変化する。
【０００５】
したがって、勾配磁場を印加して共鳴周波数を調べることで、撮影対象物のどの位置にどのような原子が存在するかを知ることができる。具体的には、一様な静磁場に置かれた被検体に対して、所定のパルスシーケンスで高周波磁場、傾斜磁場を印加させ、この印加により発生した磁気共鳴信号を受信し、この磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴イメージを作成することができる。
【０００６】
ここで、ＭＲＩ装置による撮影をおこなう場合には、マグネットアセンブリ内における磁場強度の均一な領域（マグネットセンターである磁場中心）に被検体の撮像対象部位を一致させることが重要となるため、ＲＦコイルの感度中心（中心位置）をＭＲＩ装置に認識させるための位置決めが必要となる。ここで、ＲＦコイルの中心位置（感度中心）は、被検体の撮像対象部位となる。
【０００７】
通常、ＭＲＩ装置にはテーブルに載置された被検体にレーザ光やハロゲン光などの光束を照射して、被検体の位置決めをおこなうポジショニングライト（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ）が設けられている。具体的には、ポジショニングライトが交差する点とＲＦコイルの中心部（感度中心）とが一致するまで、被検体の位置を移動させ、一致した部位に目印（ランドマーク）を付けて、この位置を磁場中心に一致させて撮影をおこなうものとなる。
【０００８】
すなわち、先ず、前準備としてテーブルのクレードル上に載置された被検体の撮像対象部位にＲＦコイルを装着するとともに、ＭＲＩ装置の装置本体に設けられた位置決め用のポジショニングライトやレーザー光を点灯させる。次いで、ポジショニングライトの照射位置と被検体に装着されたＲＦコイルの感度中心（撮像対象部位）とが一致するようにテーブルを移動させる。
【０００９】
ここで、ポジショニングライトからマグネットアセンブリにおける磁場中心との距離は、予め固定された数値であるため、この距離だけテーブルの位置を移動させることにより、被検体の撮像対象部位を磁場中心に一致させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−７８９８０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術におけるＭＲＩ装置での位置決め方法の場合には、以下のような問題があった。すなわち、前述したように、従来では、ポジショニングライトやレーザ光の照射位置とＲＦコイル中心位置（感度中心）とを目視による確認で合わせていたが、この肉眼による位置合わせは視認性の観点から手間がかかるうえ、撮影をおこなう操作者は、無理な姿勢で位置決め作業をおこなわなければならないという不具合があった。
【００１２】
また、位置決めが不正確であった場合には、コントラストが適正（均一）で分解能が高い良好な撮影画像を取得できなくなるという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであって、位置決め用のポジショニングライトなどを使用することなく、被検体の撮像対象部位をマグネットアセンブリの磁場中心に対して正確に合わせることができる磁気共鳴イメージング装置における位置決め方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、第１の観点にかかる発明は、勾配磁場を発生する勾配磁場発生手段と、静磁場を発生する静磁場発生手段とからなるマグネットアセンブリと、当該静磁場中に載置された被検体に対して所定の電磁波を照射する照射コイルとを備え、前記被検体に装着されたＲＦコイルを介して被検体の撮像対象部位から放出される磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴イメージを作成するＭＲＩ装置において、前記被検体が前記マグネットアセンブリ内に挿入される挿入口が存在する当該ＭＲＩ装置本体の前面部に赤外線送信手段および位置検出用受信手段とを有するステレオカメラが備えられ、前記ＲＦコイルには、前記赤外線送信手段からの赤外線を反射させてその赤外線を前記位置検出用受信手段に受信させる少なくとも１個の反射式マーカが備えられていることを特徴とする。
【００１５】
この第１の観点にかかる発明によれば、ステレオカメラの赤外線送信手段からＲＦコイルに備えられた１個の反射式マーカに対して、赤外線が送信され、この信号は、位置検出用受信手段により受信されて、被検体の撮像対象部位をＭＲＩ装置に認識させることができる。
【００１６】
第２の観点にかかる発明は、第１の観点にかかる発明において、前記赤外線送信手段と前記反射式マーカとの離隔距離および前記撮像部位に対応する３次元位置検出手段をさらに備え、当該３次元位置検出手段により算出された離隔距離および３次元位置に基づいて、前記被検体の撮像対象部位を前記マグネットアセンブリの磁場中心に一致させることを特徴とする。
【００１７】
この第２の観点にかかる発明によれば、第１の観点にかかる発明において、赤外線送信手段と前記反射式マーカとの離隔距離は３次元位置検出手段により算出され、この３次元位置検出手段により算出された離隔距離に基づいて、被検体の撮像対象部位をマグネットアセンブリの磁場中心に一致させることができる。
【００１８】
第３の観点にかかる発明は、第１、２の観点にかかる発明において、前記３次元位置検出手段は、前記反射式マーカに対する位置検出にともなって、前記ＲＦコイルの中心位置を検出する機能をさらに備えるとともに、前記被検体の撮像対象部位に対応する３次元空間座標を検出することを特徴とする。
【００１９】
この第３の観点にかかる発明によれば、前記３次元位置検出手段は、前記反射マーカの位置検出にともなって、前記ＲＦコイルの中心位置を検出するとともに、前記被検体の撮像対象部位に関する３次元空間座標を検出する。
【００２０】
第４の観点にかかる発明は、第１〜３の観点の何れか一つにかかる発明において、前記反射式マーカは、球体状の反射式マーカにより構成されていることを特徴とする。
【００２１】
この第４の観点にかかる発明によれば、前記反射式マーカは、球体状の反射式マーカにより構成されている。
【００２２】
第５の観点にかかる発明は、勾配磁場を発生する勾配磁場発生手段と、静磁場を発生する静磁場発生手段とからなるマグネットアセンブリと、当該静磁場中に載置された被検体に対して所定の電磁波を照射する照射コイルとを備え、ＲＦコイルを介して被検体の撮像対象部位から放出される磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴イメージを作成する磁気共鳴イメージング装置において、赤外線を送信自在な赤外線送信手段を内部に有する自光式マーカ手段を備え、当該自光式マーカ手段による被検体に対する測定ポイントに基づいて、前記被検体の撮像対象部位に対応する３次元空間座標を検出することを特徴とする。
【００２３】
この第５の観点にかかる発明によれば、被検体に装着されたＲＦコイルを介して被検体の撮像対象部位から放出される磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴イメージを作成する磁気共鳴イメージング装置において、赤外線を送信自在な赤外線送信手段を内部に有する自光式マーカ手段を備え、自光式マーカ手段による被検体に対する測定ポイントに基づいて、前記被検体の撮像対象部位に対応する３次元空間座標を検出することを特徴とする。
【００２４】
第６の観点にかかる発明は、第５の観点にかかる発明において、前記自光式マーカ手段は、撮影者が把持する把持部と被検体に当接させる当接部とを備え、当該当接部は球体状に構成されるとともに、前記把持部の内部には被検体の測定ポイントとの当接時に赤外線送信手段による赤外線を送信する接触検知スイッチとをさらに備えることを特徴とする。
【００２５】
この第６の観点にかかる発明によれば、前記自光式マーカ手段は、撮影者が把持する把持部と被検体に当接させる球体状の当接部と、把持部の内部には被検体の測定ポイントとの当接を検知する接触検知スイッチとをさらに備え、被検体の測定ポイントとの当接時に接触検知スイッチが作動し赤外線送信手段から赤外線をステレオカメラに対して送信することができる。
【００２６】
第７の観点にかかる発明は、第５、６の観点にかかる発明において、前記自光式マーカ手段による被検体に対する測定は、少なくても２〜４箇所の測定ポイントに基づいておこなうことを特徴とする。
【００２７】
この第７の観点にかかる発明によれば、前記自光式マーカ手段による被検体に対する測定ポイントによる測定は、少なくても２〜４箇所の範囲でおこなうので、ステレオカメラにより撮像対象部位の３次元座標を精度よく検出することができる。
【００２８】
第８の観点にかかる発明は、第１〜７の観点の何れか一つにかかる発明において、前記ステレオカメラの位置検出用受信手段はＣＭＯＳセンサであることを特徴とする。
【００２９】
この第８の観点にかかる発明によれば、ステレオカメラの位置検出用受信手段はＣＭＯＳセンサにより構成されている。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態にかかる磁気共鳴イメージング装置について詳細に説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、ＭＲＩ装置と被検体との位置構成を示す斜視図である。本例では、被検体に装着されるＲＦコイルには複数個の反射式マーカが取り付けられている。また、図２は、本発明で使用されるステレオカメラを示す正面図、図３（ａ）、（ｂ）は、ＲＦコイル上の反射式マーカを示す斜視図および正面図、図４は、本発明にかかるＭＲＩ装置の内部構成および機能ブロックの概要を示す図である。ＭＲＩ装置によるＭＲＩ撮影は、ＭＲＩ装置が設置されたスキャンルームに隣接した撮影室で撮影者が操作用コンソールを操作することによりおこなわれる。
【００３２】
ここで、本発明の特徴は、ＭＲＩ撮影の基準となる基準面および被検体の撮像対象部位の３次元空間座標を検出するため、ステレオカメラ３１によりＲＦコイル３０に設けられた反射式マーカ３５の位置（撮像対象部位）をＭＲＩ装置１０に認識させることにある。具体的には、テーブル２０の位置を基準とした座標系の座標値から、断層撮影の基準となる撮像対象部位の大きさ（サイズ）および傾きなどを把握することができる。そして、ステレオカメラ３１により検出された３次元空間座標に基づいて、被検体１９を搬送するテーブル２０の移動量および移動位置（軸方向位置、左右位置）を制御して撮影対象部を磁場の中心位置（図４のＡ点）に正確に一致させることにある。
【００３３】
このため、図１に示すようにＭＲＩ装置１０のガントリ１５であるボア（Ｂｏｒｅ）を構成する前面部であって、ＲＦコイル３０と対向する位置にはステレオカメラ３１が備えられている。また、ガントリ１５には、操作パネル（図示せず）が設けられており、この操作パネルに配置されたスイッチを操作することによりテーブル２０の移動量（軸方向位置、左右方向位置）に対する調整をおこなうことができる。
【００３４】
図２に示すように、ステレオカメラ３１は、カメラ筐体の両端部に離間して設けた１対のカメラ部３２を有し、それぞれのカメラ部３２、３２には複数（図では、８個）の赤外線ＬＥＤ３３と１個の位置検出用受信センサ３４とを有している。位置検出用受信センサ３４は、複数の赤外線ＬＥＤ３３が位置するほぼ中央部に設けられている。そして、このステレオカメラ３１は、赤外線ＬＥＤ３３と１個の位置検出用受信センサ３４および内部に備えた画像処理手段とにより反射式マーカ３５に対応する撮像対象部位を３次元空間座標として正確に検出する機能を有している。また、本例では、位置検出用受信センサ３４としてＣＭＯＳセンサが使用されている。
【００３５】
一方、図３（ａ）、（ｂ）に示すように被検体１９に装着されるＲＦコイル３０の周辺部には、１個の反射式マーカ３５が設けられている。本例では、この反射式マーカ３５は、球体状でありその外形寸法は、１０ｍｍ程度とすることができる。具体的には、ステレオカメラ３１によってＲＦコイル３０における反射マーカ３５の位置（撮像対象部位）を３次元空間座標として検出することによって、撮像対象部位における基準位置（ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向）を決めることができる。
【００３６】
図４に示すように、ＭＲＩ装置１０を構成するガントリ１５の内部には、外側から順に、静磁場を発生する静磁場発生磁石１６と、勾配磁場を発生する勾配磁場発生コイル１７と、前記静磁場中に載置された被検体１９に対して所定の電磁波を照射する照射コイル１８とを有している。静磁場発生磁石１６および勾配磁場発生コイル１７によりマグネットアセンブリを構成する。
【００３７】
また、勾配磁場発生コイル１７の内側に円筒状の照射コイル１８を設け、この照射コイル１８の内部に被検体１９（患者）を載置したテーブル２０を搬入可能としている。
【００３８】
また、ＭＲＩ装置１０の制御をおこなうＭＲＩ制御装置４０は、ＲＦ送信部４１、磁気制御部４２、ＲＦ受信部４３、イメージ処理部４４、信号送信駆動部４５、３次元位置検出部４６、テーブル駆動制御部４７とを有している。なお、このＭＲＩ制御装置４０は、撮影操作室内に据置されたＭＲＩ装置１０を操作をするための操作用コンソールに備えることができる。
【００３９】
ＲＦ送信部４１は、生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴現象を起こさせるために照射コイル１８から高周波の電磁波を照射する機能を有している。磁気制御部４２は、静磁場発生磁石１６および勾配磁場発生コイル１７にそれぞれ接続され、静磁場発生磁石１６および勾配磁場発生コイル１７に対して電力を供給してマグネットアセンブリ内に静磁場および勾配磁場を印加する処理をおこなう。
【００４０】
ＲＦコイル３０は、核磁気共鳴現象によって被検体１９が放出した電磁波を受信しＲＦ受信部４３に送信する機能を有している。このＲＦコイル３０には、反射式マーカ３５が設けられている。
【００４１】
イメージ処理部４４は、ＲＦ受信部４３が受信した電磁波に基づいて、ＭＲＩ画像を作成する機能を有している。
【００４２】
３次元位置検出部は４６、ステレオカメラ３１と反射式マーカ３５との離隔距離Ｌ１を算出する機能を有している。このステレオカメラ３１と３個の反射式マーカ３５との離隔距離Ｌ１は、三角測量の原理により算出することができる。ここで、３次元位置検出部４６により検出された離隔距離Ｌ１が算出されると予め設定されている固定距離Ｌ２（図４参照）は決まっているため、磁場中心Ａまでの距離Ｌは、「Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２」により算出することができる。
【００４３】
ここで、図５を参照して本発明において採用している三角測量の原理について簡単に説明する。この図５は、前述した図３におけるＸ-Ｙ座標を幾何学的に図示するものである。すなわち、図５に示すように、ステレオカメラ３１のカメラ部３２に設けられた一対の位置検出用受信センサ３４間を２等分した距離Ｆ１と、既知の角度θとに基づいて離間距離Ｌ１は、Ｌ１＝Ｆ１・ｔａｎθにより算出することができる。ここで、位置検出用受信センサ３４と反射式マーカ３５とは、同一平面上に存在するものとなり、位置検出用受信センサ３４から測定点である反射式マーカ３５までの距離ｄは、赤外線が往復する時間をｔとし、この赤外線が伝搬速度をｃとすると、この距離ｄは、ｄ＝ｃ・ｔ／２から算出されため、この距離ｄと距離Ｆ１とにより角度θは算出される。
【００４４】
３次元位置検出部４６は、ステレオカメラ３１により撮影対象部の位置を３次元の空間座標として検出し、テーブル２０を基準とした３次元座標系の座標値から、自動的に撮影対象部（撮影エリア）のサイズおよび傾きを検出する機能を有している。
【００４５】
具体的には、３次元位置検出部４６によりテーブル２０を軸方向前後位置（ＩＮ/ＯＵＴ）および左右方向に移動させる制御をおこなうことにより、この検出された撮影エリアが磁場中心Ａと一致するように、テーブル２０の移動量おおび移動位置を制御する。
【００４６】
テーブル駆動制御部４７は、３次元位置検出部４６により算出された離隔距離Ｌ１に基づいて、被検体１９に装着されたＲＦコイル３０の中心位置がマグネットアセンブリの磁場中心に一致するまで、テーブル２０の搬送をおこなう機能を有している。前述したように、ここでの搬送位置は３次元位置検出部４６により検出された３次元空間座標に基づいた移動量および移動位置に基づいておこなわれる。
【００４７】
以下、本発明の磁気共鳴イメージング装置の位置決め方法による処理手順について図６および図７に示すフローチャートを参照して説明する。すなわち、先ず、ＭＲＩ装置１０によるＭＲＩ撮影をおこなう前準備を実施する。具体的に説明すると、この前準備は、被検体１９をテーブル２０上に載置するとともに、この被検体１９の撮像対象部位となる部分（本例では、腹部）にＲＦコイル３０を装着する作業である（ステップＳ１００）。前述したように、ＲＦコイル３０には３個の反射式マーカ３５が取り付けられている。
【００４８】
次いで、撮影者は、ＲＦコイル３０の装着が完了したことを判断し（ステップＳ１０１肯定）、操作パネルによりＲＦコイル３０のセットコマンドを入力する（ステップＳ１０２）。このコマンドは、被検体１９に対して反射式マーカ３５を取り付けたＲＦコイル３０の装着が完了したことを示すコマンドである。
【００４９】
このコマンドの入力により、ステレオカメラ３１の赤外線ＬＥＤ３３の駆動電源（信号送信駆動部４５）から駆動ＯＮ信号が送信され（ステップＳ１０３）、この駆動ＯＮ信号の送出により、赤外線ＬＥＤ３３がＯＮとなり（ステップＳ１０４）、次いで、図６（ａ）に示すように、赤外線ＬＥＤ３３から赤外線ＬＥＤ信号がＲＦコイル３０に取り付けられた反射式マーカ３５に向けて射出される（ステップＳ１０５）。そして、この赤外線ＬＥＤ信号は、それぞれ３個の反射式マーカ３５により反射され（ステップＳ１０６）、このた赤外線ＬＥＤ信号は、図６（ｂ）に示すように、ステレオカメラ３１に戻り位置検出用受信部３４により受信される（ステップＳ１０７）。
【００５０】
これにより、ＲＦコイル３０の３次元空間位置が検出されるとともにＲＦコイル３０とステレオカメラ３１との離隔距離Ｌ１が算出される（ステップＳ１０８）。この離隔距離Ｌ１および３次元空間座標の算出は、３次元位置検出部４６において三角測量の原理を利用しておこなわれる。
【００５１】
次いで、ステップＳ１０８において３次元位置検出部４６により算出された離隔距離Ｌ１に基づく駆動信号によりテーブル駆動制御部４７が駆動され、被検体１９の撮像対象部位をマグネットアセンブリの磁場中心Ａまでテーブル２０の移動がおこなわれる（ステップＳ１０９）。ここでの、テーブル２０の移動制御は、ステレオカメラ３１により検出した３次元空間座標に基づいて、被検体１９を搬送するテーブル２０の移動量および移動位置（軸方向位置、左右位置）を制御する移動制御である。そして、この３次元空間座標に基づく移動制御により撮影対象部を磁場の中心位置（図４のＡ点）に正確に一致させることができる。
【００５２】
以下、撮影室では、撮像対象部位と磁場中心とが一致したかの判定をおこない（ステップＳ１１０）、撮像対象部位と磁場中心とが一致した場合には（ステップＳ１１０肯定）、操作用コンソールの操作パネル上にあるスキャンボタンのＯＮ操作により（ステップＳ１１１）、ＭＲＩ装置１０によるＭＲＩ撮影がおこなわれる（ステップＳ１１２）。ここで、テーブル２０の移動制御は、操作パネルのセットコマンドの入力によりおこなうこととしているが、被検体１９にＲＦコイル３０を装着した時点で自動により一連の移動制御をおこなうようにしてもよい。
【００５３】
以上説明したように、この実施の形態１では、ステレオカメラ３１によりＲＦコイル３０に設けられた反射式マーカ３５の位置（撮像対象部位）をＭＲＩ装置１０に認識させるとともに、被検体１９を搬送するテーブル２０の移動量（ｚ方向）を制御して撮影対象部を磁場の中心位置に正確に一致させることができ、３次元空間座標でのＲＦコイルの中心位置と磁場中心（スキャンセンタ）とが確実に一致するため、この撮影位置で取得されるＭＲＩ画像は、撮影ムラのないコントラストおよび画像品質が良好なＭＲＩ画像を取得することができる。
【００５４】
また、ＭＲＩ装置１０を構成するガントリ１５に反射式マーカ３５を設けた場合には、被検体１９の動きなどを外部からモニタなどを利用することにより把握することができる。
【００５５】
なお、本例では、核磁気共鳴現象を利用するＭＲＩ装置を対象として説明したが、本発明は、ＭＲＩ装置以外にも、例えば、Ｘ線により断層撮影をおこなうＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置などにも好ましく適用することができる。この場合、複数個の反射式マーカは、被検体が着用する検査着に取り付けることにより、被検体の撮像対象部位をステレオカメラにより３次元空間座標として検出することができる。そして、このＣＴ装置の場合には、テーブルの上下方向位置（ＵＰ/ＤＯＷＮ）、軸方向前後位置（ＩＮ/ＯＵＴ）、チルト（傾き）を検出することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
ここで、実施の形態１では、ＲＦコイル３０上に取り付けた３個の反射式マーカ３５により被検体１９の撮像対象部位の空間座標を３次元的に検出しているが、本実施の形態２においては、被検体１９の撮像対象部位を自光式マーカ手段６０を使用し、この自光式マーカ手段６０により３次元空間座標位置を検出することに特徴がある。
【００５７】
以下、実施の形態２の詳細について、図８〜図１２を参照して説明する。ここで、図８（ａ）、（ｂ）は、自光式マーカ手段６０を使用した２点ピックによる測定例を、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、自光式マーカ手段６０を使用した３点ピックによる測定例をそれぞれ示している。
【００５８】
ここで、図１０を参照して本発明に適用される自光式マーカ手段６０の構成を説明する。自光式マーカ手段６０は、把握部６２と内部が中空である球体状のピック部６１とから構成されており、このピック部６１の内部には赤外線ＬＥＤ６６が設けられている。また、自光式マーカ手段６０の把持部６２にはピック部６１と被検体１９との接触を検知するための接触検知スイッチ７１と駆動制御部７２とが設けられている。駆動制御部７２は電源部７３により駆動され、この電源部７３には、単４の電池などを使用する。
【００５９】
自光式マーカ手段６０により所定の部位を測定（ピック）した時だけ、接触検知スイッチ７１がＯＮとなり、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、赤外線ＬＥＤ６６からステレオカメラ３１に向けて赤外線の送信がおこなわれる。実際には、被検体１９に対する測定ポイントのピック時に、ステレオカメラ３１により測定点が認識した際には、自光式マーカ手段６０からはクリック音が発せられる。
【００６０】
この自光式マーカ手段６０による被検体１９に対する測定点によるピックポイントは、少なくても２箇所〜４箇所を選定するものとしている。例えば、頭部の撮影断面の基準となる線（ＯＭライン）を認識する際には、測定ポイントとして２箇所〜４箇所によるピックポイントを選定しておこなう。
【００６１】
図１１は、上述した自光式マーカ手段６０に適用される駆動制御部７２の回路構成を示すブロック図である。すなわち、図１１に示すように駆動制御部７２はタイマ８１と赤外線駆動回路８２とからなり、自光式マーカ６０の当接部６１と被検体１９との測定点とが接触し、この接触が接触検知スイッチ７１により検知されると、タイマ８１による赤外線駆動回路８２の作動により赤外線ＬＥＤ６６から赤外線パルスをステレオカメラ３１に向けて射出させることができる。
【００６２】
以下、実施の形態２にかかる磁気共鳴イメージング装置の位置決め方法による処理手順について図９および図１２に示すフローチャートを参照して説明する。すなわち、先ず、ＭＲＩ装置１０によるＭＲＩ撮影をおこなう前準備を実施する。具体的に説明すると、この前準備は、被検体１９をテーブル２０上に載置するとともに、この被検体１９の撮像対象部位を選定し測定点を決める準備である（ステップＳ２００）。本例の場合、前述したように測定点は２〜４箇所の範囲でおこなうものとする。
【００６３】
次いで、ステップＳ２００で決定した測定点に対して、自光式マーカ６０により測定（ピック）をおこなう（ステップＳ２０１）。具体的には、被検体１９の測定部とピック部６１とが当接すると接触検知スイッチ７１がＯＮし、赤外線ＬＥＤ６６の駆動電源（信号送信駆動部４５）から駆動ＯＮ信号が送信され、この駆動ＯＮ信号の送出により、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、赤外線ＬＥＤ３３から赤外線ＬＥＤ信号がステレオカメラ３１の位置検出用受信センサ３４に向けて射出され（ステップＳ２０２）、そして、この自光式マーカ６０から射出された赤外線ＬＥＤ信号は、位置検出用受信センサ３４により受信される（ステップＳ２０３）。
【００６４】
これにより、ステレオカメラ３１により測定した撮像対象部位の３次元空間座標が検出されるともに（ステップＳ２０４）、この撮像対象部位とステレオカメラ３１との離隔距離Ｌ１および３次元空間座標が算出される。前述したように、離隔距離Ｌ１および３次元空間座標の算出は、３次元位置検出部４６（図４）において三角測量の原理を利用しておこなわれる。
【００６５】
次いで、ステップＳ２０５により３次元位置検出部４６により算出された離隔距離Ｌ１に基づく駆動信号によりテーブル駆動制御部４７が駆動され（ステップＳ２０５）、被検体１９の撮像対象部位をマグネットアセンブリの磁場中心Ａまでテーブル２０の移動がおこなわれる。ここでの、テーブル移動は、ステレオカメラ３１により検出した３次元空間座標に基づいて、被検体１９を搬送するテーブル２０の移動量および移動位置（高さ位置、左右位置）を制御する移動制御である。
【００６６】
以下、実施の形態１と同様に撮影室では、撮像対象部位と磁場中心とが一致したかの判定をおこない（ステップＳ２０６）、撮像対象部位と磁場中心とが一致した場合には（ステップＳ２０６肯定）、操作用コンソールの操作パネル上にあるスキャンボタンのＯＮ操作により（ステップＳ２０７）、ＭＲＩ装置１０によるＭＲＩ撮影がおこなわれる（ステップＳ２０８）。
【００６７】
ここで、実施の形態１と同様に、テーブル２０の移動制御は、操作パネルのセットコマンドの入力によりおこなうこととしているが、被検体にＲＦコイル３０を装着した時点で自動により一連の移動制御をおこなうようにしてもよい。具体的には、テーブル２０の高さ制御としてエアパッドなどによる自動調整を利用することができる。
【００６８】
以上説明したように、本実施の形態２にかかる磁気共鳴イメージング装置では、被検体１９の撮像対象部位を自光式マーカ手段６０を使用し、この自光式マーカ手段６０により３次元空間座標位置を検出することにより被検体１９の撮影対象部の位置決めをおこなうことができる。このステレオカメラを利用した位置決めの場合、３次元空間座標でのＲＦコイルの中心位置と磁場中心（スキャンセンタ）とが確実に一致するため、この撮影位置で取得されるＭＲＩ画像は、撮影ムラのないコントラストおよび画像品質が良好なＭＲＩ画像を取得することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態１、２では、ＲＦコイルを被検体の腹部に装着する例で説明したが、本発明は腹部用だけでなく、頭部用のヘッド用のＲＦコイル、腕を撮影するためのアーム用のＲＦコイルなど任意の用途で使用されるＲＦコイルを装着する際にも適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、磁気共鳴イメージング装置による撮影をおこなう場合、操作者が撮像対象部位を自光式マーカにより被検体の測定点を指示するだけで、撮像対象部位の３次元座標値を簡単な操作により常に把握できるので、高い精度の位置決めをおこなうことができるという効果を奏する。
【００７１】
また、本発明によれば、ポジショニングライトなどを使用する手間などがなく操作者が撮像対象部位をマーカで指示するだけで、スキャンセンタに撮影部位を正確にセットできるため、ＭＲＩ装置によるＭＲＩ検査の作業時間を向上させるとともに、検査者の手間を大幅に低減することができるという効果を奏する。自光式マーカにより、テーブル自体の位置検出をおこなうことができるので、テーブルを設置する際の微調整も容易に実施でき、これにより作業性の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかるＭＲＩ装置とＲＦコイルが装着された被検体との位置構成を示す斜視図である。
【図２】ステレオカメラの構成を示す説明図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、ＲＦコイル上の反射式マーカを示す斜視図および正面図である。
【図４】実施の形態１にかかるＭＲＩ装置の内部構成および機能ブロックの概要を示す図である。
【図５】三角測量の原理を説明する説明図である。
【図６】実施の形態１によるＭＲＩ装置を示す説明図である。
【図７】実施の形態１によるＭＲＩ装置を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、自光式マーカ手段を使用した２点ピックによる測定例を示す説明図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、自光式マーカ手段を使用した３点ピックによる測定例をそれぞれ示す図である。
【図１０】実施の形態２に適用される自光式マーカ手段の概略を示す構成図である。
【図１１】駆動制御部の概要を示す全体回路ブロック図である。
【図１２】実施の形態２によるＭＲＩ装置及び医用イメージング装置の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ＭＲＩ装置
１５ ガントリ
１６ 静磁場発生磁石
１７ 勾配磁場発生コイル
１８ 照射コイル
１９ 被検体
２０ テーブル
３０ ＲＦコイル
３１ ステレオカメラ
３２ カメラ部
３３ 赤外線ＬＥＤ
３４ 位置検出用受信センサ
３５ 反射式マーカ
４０ ＭＲＩ制御装置
４１ ＲＦ送信部
４２ 磁気制御部
４３ ＲＦ受信部
４４ イメージ処理部
４５ 信号送信駆動部
４６ ３次元位置検出部
４７ テーブル駆動制御部
６０ 自光式マーカ手段
６１ ピック部
６２ 把握部
６６ 赤外線ＬＥＤ
７１ 接触検知スイッチ
７２ 駆動制御部
７３ 電源部
８０ 駆動回路
８１ タイマ
８２ 赤外線駆動回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、静磁場中に載置された被検体に装着したＲＦコイルに対して所定の周波数の電磁波を照射する照射コイルと、被検体が放出する磁気共鳴信号を受信することにより磁気共鳴イメージを撮影するＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置に関し、特に、被検体の撮像対象部位を磁場の中心位置（スキャンセンター）に対して確実に位置決めすることができる磁気共鳴イメージング装置における位置決め方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、核磁気共鳴現象を用いて撮影対象物の内部構造を画像化する磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ装置」と言う）が知られている。核磁気共鳴現象は生体に対して無害であるため、ＭＲＩ装置は、特に医療用として有用であり、全身の精密検査や脳腫瘍の診断などに用いられている。
【０００３】
この核磁気共鳴現象とは、一様な静磁場が印加された物体において、物体を構成する原子の原子核のスピン方向が揃い、静磁場の強度に比例した周波数（以下、『共鳴周波数』と称する）の電磁波を吸収、放出する現象である。ＭＲＩ装置は、特定の核種（主に水素原子）に対して核磁気共鳴現象を利用することで、撮影対象物の任意の断層面を任意の厚さで画像化することができる。
【０００４】
核磁気共鳴現象を用いて撮影対象物の内部構造を画像化する場合、位置情報を調べるために、静磁場とは別に空間的および時間的に変動する勾配磁場を撮影対象物に対して印加する。このように撮像対象部位に勾配磁場を印加することによって、撮影対象物に印加される磁場は場所によって異なることとなり、撮影対象物を構成する各原子の共鳴周波数は場所によって変化する。
【０００５】
したがって、勾配磁場を印加して共鳴周波数を調べることで、撮影対象物のどの位置にどのような原子が存在するかを知ることができる。具体的には、一様な静磁場に置かれた被検体に対して、所定のパルスシーケンスで高周波磁場、傾斜磁場を印加させ、この印加により発生した磁気共鳴信号を受信し、この磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴イメージを作成することができる。
【０００６】
ここで、ＭＲＩ装置による撮影をおこなう場合には、マグネットアセンブリ内における磁場強度の均一な領域（マグネットセンターである磁場中心）に被検体の撮像対象部位を一致させることが重要となるため、ＲＦコイルの感度中心（中心位置）をＭＲＩ装置に認識させるための位置決めが必要となる。ここで、ＲＦコイルの中心位置（感度中心）は、被検体の撮像対象部位となる。
【０００７】
通常、ＭＲＩ装置にはテーブルに載置された被検体にレーザ光やハロゲン光などの光束を照射して、被検体の位置決めをおこなうポジショニングライト（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ）が設けられている。具体的には、ポジショニングライトが交差する点とＲＦコイルの中心部（感度中心）とが一致するまで、被検体の位置を移動させ、一致した部位に目印（ランドマーク）を付けて、この位置を磁場中心に一致させて撮影をおこなうものとなる。
【０００８】
すなわち、先ず、前準備としてテーブルのクレードル上に載置された被検体の撮像対象部位にＲＦコイルを装着するとともに、ＭＲＩ装置の装置本体に設けられた位置決め用のポジショニングライトやレーザー光を点灯させる。次いで、ポジショニングライトの照射位置と被検体に装着されたＲＦコイルの感度中心（撮像対象部位）とが一致するようにテーブルを移動させる。
【０００９】
ここで、ポジショニングライトからマグネットアセンブリにおける磁場中心との距離は、予め固定された数値であるため、この距離だけテーブルの位置を移動させることにより、被検体の撮像対象部位を磁場中心に一致させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−７８９８０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術におけるＭＲＩ装置での位置決め方法の場合には、以下のような問題があった。すなわち、前述したように、従来では、ポジショニングライトやレーザ光の照射位置とＲＦコイル中心位置（感度中心）とを目視による確認で合わせていたが、この肉眼による位置合わせは視認性の観点から手間がかかるうえ、撮影をおこなう操作者は、無理な姿勢で位置決め作業をおこなわなければならないという不具合があった。
【００１２】
また、位置決めが不正確であった場合には、コントラストが適正（均一）で分解能が高い良好な撮影画像を取得できなくなるという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであって、位置決め用のポジショニングライトなどを使用することなく、被検体の撮像対象部位をマグネットアセンブリの磁場中心に対して正確に合わせることができる磁気共鳴イメージング装置における位置決め方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、第１の観点にかかる発明は、勾配磁場を発生する勾配磁場発生手段と、静磁場を発生する静磁場発生手段とからなるマグネットアセンブリと、当該静磁場中に載置された被検体に対して所定の電磁波を照射する照射コイルとを備え、前記被検体に装着されたＲＦコイルを介して被検体の撮像対象部位から放出される磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴イメージを作成するＭＲＩ装置において、前記被検体が前記マグネットアセンブリ内に挿入される挿入口が存在する当該ＭＲＩ装置本体の前面部に赤外線送信手段および位置検出用受信手段とを有するステレオカメラが備えられ、前記ＲＦコイルには、前記赤外線送信手段からの赤外線を反射させてその赤外線を前記位置検出用受信手段に受信させる少なくとも１個の反射式マーカが備えられていることを特徴とする。
【００１５】
この第１の観点にかかる発明によれば、ステレオカメラの赤外線送信手段からＲＦコイルに備えられた１個の反射式マーカに対して、赤外線が送信され、この信号は、位置検出用受信手段により受信されて、被検体の撮像対象部位をＭＲＩ装置に認識させることができる。
【００１６】
第２の観点にかかる発明は、第１の観点にかかる発明において、前記赤外線送信手段と前記反射式マーカとの離隔距離および前記撮像部位に対応する３次元位置検出手段をさらに備え、当該３次元位置検出手段により算出された離隔距離および３次元位置に基づいて、前記被検体の撮像対象部位を前記マグネットアセンブリの磁場中心に一致させることを特徴とする。
【００１７】
この第２の観点にかかる発明によれば、第１の観点にかかる発明において、赤外線送信手段と前記反射式マーカとの離隔距離は３次元位置検出手段により算出され、この３次元位置検出手段により算出された離隔距離に基づいて、被検体の撮像対象部位をマグネットアセンブリの磁場中心に一致させることができる。
【００１８】
第３の観点にかかる発明は、第１、２の観点にかかる発明において、前記３次元位置検出手段は、前記反射式マーカに対する位置検出にともなって、前記ＲＦコイルの中心位置を検出する機能をさらに備えるとともに、前記被検体の撮像対象部位に対応する３次元空間座標を検出することを特徴とする。
【００１９】
この第３の観点にかかる発明によれば、前記３次元位置検出手段は、前記反射マーカの位置検出にともなって、前記ＲＦコイルの中心位置を検出するとともに、前記被検体の撮像対象部位に関する３次元空間座標を検出する。
【００２０】
第４の観点にかかる発明は、第１〜３の観点の何れか一つにかかる発明において、前記反射式マーカは、球体状の反射式マーカにより構成されていることを特徴とする。
【００２１】
この第４の観点にかかる発明によれば、前記反射式マーカは、球体状の反射式マーカにより構成されている。
【００２２】
第５の観点にかかる発明は、勾配磁場を発生する勾配磁場発生手段と、静磁場を発生する静磁場発生手段とからなるマグネットアセンブリと、当該静磁場中に載置された被検体に対して所定の電磁波を照射する照射コイルとを備え、ＲＦコイルを介して被検体の撮像対象部位から放出される磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴イメージを作成する磁気共鳴イメージング装置において、赤外線を送信自在な赤外線送信手段を内部に有する自光式マーカ手段を備え、当該自光式マーカ手段による被検体に対する測定ポイントに基づいて、前記被検体の撮像対象部位に対応する３次元空間座標を検出することを特徴とする。
【００２３】
この第５の観点にかかる発明によれば、被検体に装着されたＲＦコイルを介して被検体の撮像対象部位から放出される磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴イメージを作成する磁気共鳴イメージング装置において、赤外線を送信自在な赤外線送信手段を内部に有する自光式マーカ手段を備え、自光式マーカ手段による被検体に対する測定ポイントに基づいて、前記被検体の撮像対象部位に対応する３次元空間座標を検出することを特徴とする。
【００２４】
第６の観点にかかる発明は、第５の観点にかかる発明において、前記自光式マーカ手段は、撮影者が把持する把持部と被検体に当接させる当接部とを備え、当該当接部は球体状に構成されるとともに、前記把持部の内部には被検体の測定ポイントとの当接時に赤外線送信手段による赤外線を送信する接触検知スイッチとをさらに備えることを特徴とする。
【００２５】
この第６の観点にかかる発明によれば、前記自光式マーカ手段は、撮影者が把持する把持部と被検体に当接させる球体状の当接部と、把持部の内部には被検体の測定ポイントとの当接を検知する接触検知スイッチとをさらに備え、被検体の測定ポイントとの当接時に接触検知スイッチが作動し赤外線送信手段から赤外線をステレオカメラに対して送信することができる。
【００２６】
第７の観点にかかる発明は、第５、６の観点にかかる発明において、前記自光式マーカ手段による被検体に対する測定は、少なくても２〜４箇所の測定ポイントに基づいておこなうことを特徴とする。
【００２７】
この第７の観点にかかる発明によれば、前記自光式マーカ手段による被検体に対する測定ポイントによる測定は、少なくても２〜４箇所の範囲でおこなうので、ステレオカメラにより撮像対象部位の３次元座標を精度よく検出することができる。
【００２８】
第８の観点にかかる発明は、第１〜７の観点の何れか一つにかかる発明において、前記ステレオカメラの位置検出用受信手段はＣＭＯＳセンサであることを特徴とする。
【００２９】
この第８の観点にかかる発明によれば、ステレオカメラの位置検出用受信手段はＣＭＯＳセンサにより構成されている。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態にかかる磁気共鳴イメージング装置について詳細に説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、ＭＲＩ装置と被検体との位置構成を示す斜視図である。本例では、被検体に装着されるＲＦコイルには複数個の反射式マーカが取り付けられている。また、図２は、本発明で使用されるステレオカメラを示す正面図、図３（ａ）、（ｂ）は、ＲＦコイル上の反射式マーカを示す斜視図および正面図、図４は、本発明にかかるＭＲＩ装置の内部構成および機能ブロックの概要を示す図である。ＭＲＩ装置によるＭＲＩ撮影は、ＭＲＩ装置が設置されたスキャンルームに隣接した撮影室で撮影者が操作用コンソールを操作することによりおこなわれる。
【００３２】
ここで、本発明の特徴は、ＭＲＩ撮影の基準となる基準面および被検体の撮像対象部位の３次元空間座標を検出するため、ステレオカメラ３１によりＲＦコイル３０に設けられた反射式マーカ３５の位置（撮像対象部位）をＭＲＩ装置１０に認識させることにある。具体的には、テーブル２０の位置を基準とした座標系の座標値から、断層撮影の基準となる撮像対象部位の大きさ（サイズ）および傾きなどを把握することができる。そして、ステレオカメラ３１により検出された３次元空間座標に基づいて、被検体１９を搬送するテーブル２０の移動量および移動位置（軸方向位置、左右位置）を制御して撮影対象部を磁場の中心位置（図４のＡ点）に正確に一致させることにある。
【００３３】
このため、図１に示すようにＭＲＩ装置１０のガントリ１５であるボア（Ｂｏｒｅ）を構成する前面部であって、ＲＦコイル３０と対向する位置にはステレオカメラ３１が備えられている。また、ガントリ１５には、操作パネル（図示せず）が設けられており、この操作パネルに配置されたスイッチを操作することによりテーブル２０の移動量（軸方向位置、左右方向位置）に対する調整をおこなうことができる。
【００３４】
図２に示すように、ステレオカメラ３１は、カメラ筐体の両端部に離間して設けた１対のカメラ部３２を有し、それぞれのカメラ部３２、３２には複数（図では、８個）の赤外線ＬＥＤ３３と１個の位置検出用受信センサ３４とを有している。位置検出用受信センサ３４は、複数の赤外線ＬＥＤ３３が位置するほぼ中央部に設けられている。そして、このステレオカメラ３１は、赤外線ＬＥＤ３３と１個の位置検出用受信センサ３４および内部に備えた画像処理手段とにより反射式マーカ３５に対応する撮像対象部位を３次元空間座標として正確に検出する機能を有している。また、本例では、位置検出用受信センサ３４としてＣＭＯＳセンサが使用されている。
【００３５】
一方、図３（ａ）、（ｂ）に示すように被検体１９に装着されるＲＦコイル３０の周辺部には、１個の反射式マーカ３５が設けられている。本例では、この反射式マーカ３５は、球体状でありその外形寸法は、１０ｍｍ程度とすることができる。具体的には、ステレオカメラ３１によってＲＦコイル３０における反射マーカ３５の位置（撮像対象部位）を３次元空間座標として検出することによって、撮像対象部位における基準位置（ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向）を決めることができる。
【００３６】
図４に示すように、ＭＲＩ装置１０を構成するガントリ１５の内部には、外側から順に、静磁場を発生する静磁場発生磁石１６と、勾配磁場を発生する勾配磁場発生コイル１７と、前記静磁場中に載置された被検体１９に対して所定の電磁波を照射する照射コイル１８とを有している。静磁場発生磁石１６および勾配磁場発生コイル１７によりマグネットアセンブリを構成する。
【００３７】
また、勾配磁場発生コイル１７の内側に円筒状の照射コイル１８を設け、この照射コイル１８の内部に被検体１９（患者）を載置したテーブル２０を搬入可能としている。
【００３８】
また、ＭＲＩ装置１０の制御をおこなうＭＲＩ制御装置４０は、ＲＦ送信部４１、磁気制御部４２、ＲＦ受信部４３、イメージ処理部４４、信号送信駆動部４５、３次元位置検出部４６、テーブル駆動制御部４７とを有している。なお、このＭＲＩ制御装置４０は、撮影操作室内に据置されたＭＲＩ装置１０を操作をするための操作用コンソールに備えることができる。
【００３９】
ＲＦ送信部４１は、生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴現象を起こさせるために照射コイル１８から高周波の電磁波を照射する機能を有している。磁気制御部４２は、静磁場発生磁石１６および勾配磁場発生コイル１７にそれぞれ接続され、静磁場発生磁石１６および勾配磁場発生コイル１７に対して電力を供給してマグネットアセンブリ内に静磁場および勾配磁場を印加する処理をおこなう。
【００４０】
ＲＦコイル３０は、核磁気共鳴現象によって被検体１９が放出した電磁波を受信しＲＦ受信部４３に送信する機能を有している。このＲＦコイル３０には、反射式マーカ３５が設けられている。
【００４１】
イメージ処理部４４は、ＲＦ受信部４３が受信した電磁波に基づいて、ＭＲＩ画像を作成する機能を有している。
【００４２】
３次元位置検出部は４６、ステレオカメラ３１と反射式マーカ３５との離隔距離Ｌ１を算出する機能を有している。このステレオカメラ３１と３個の反射式マーカ３５との離隔距離Ｌ１は、三角測量の原理により算出することができる。ここで、３次元位置検出部４６により検出された離隔距離Ｌ１が算出されると予め設定されている固定距離Ｌ２（図４参照）は決まっているため、磁場中心Ａまでの距離Ｌは、「Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２」により算出することができる。
【００４３】
ここで、図５を参照して本発明において採用している三角測量の原理について簡単に説明する。この図５は、前述した図３におけるＸ-Ｙ座標を幾何学的に図示するものである。すなわち、図５に示すように、ステレオカメラ３１のカメラ部３２に設けられた一対の位置検出用受信センサ３４間を２等分した距離Ｆ１と、既知の角度θとに基づいて離間距離Ｌ１は、Ｌ１＝Ｆ１・ｔａｎθにより算出することができる。ここで、位置検出用受信センサ３４と反射式マーカ３５とは、同一平面上に存在するものとなり、位置検出用受信センサ３４から測定点である反射式マーカ３５までの距離ｄは、赤外線が往復する時間をｔとし、この赤外線が伝搬速度をｃとすると、この距離ｄは、ｄ＝ｃ・ｔ／２から算出されため、この距離ｄと距離Ｆ１とにより角度θは算出される。
【００４４】
３次元位置検出部４６は、ステレオカメラ３１により撮影対象部の位置を３次元の空間座標として検出し、テーブル２０を基準とした３次元座標系の座標値から、自動的に撮影対象部（撮影エリア）のサイズおよび傾きを検出する機能を有している。
【００４５】
具体的には、３次元位置検出部４６によりテーブル２０を軸方向前後位置（ＩＮ/ＯＵＴ）および左右方向に移動させる制御をおこなうことにより、この検出された撮影エリアが磁場中心Ａと一致するように、テーブル２０の移動量おおび移動位置を制御する。
【００４６】
テーブル駆動制御部４７は、３次元位置検出部４６により算出された離隔距離Ｌ１に基づいて、被検体１９に装着されたＲＦコイル３０の中心位置がマグネットアセンブリの磁場中心に一致するまで、テーブル２０の搬送をおこなう機能を有している。前述したように、ここでの搬送位置は３次元位置検出部４６により検出された３次元空間座標に基づいた移動量および移動位置に基づいておこなわれる。
【００４７】
以下、本発明の磁気共鳴イメージング装置の位置決め方法による処理手順について図６および図７に示すフローチャートを参照して説明する。すなわち、先ず、ＭＲＩ装置１０によるＭＲＩ撮影をおこなう前準備を実施する。具体的に説明すると、この前準備は、被検体１９をテーブル２０上に載置するとともに、この被検体１９の撮像対象部位となる部分（本例では、腹部）にＲＦコイル３０を装着する作業である（ステップＳ１００）。前述したように、ＲＦコイル３０には３個の反射式マーカ３５が取り付けられている。
【００４８】
次いで、撮影者は、ＲＦコイル３０の装着が完了したことを判断し（ステップＳ１０１肯定）、操作パネルによりＲＦコイル３０のセットコマンドを入力する（ステップＳ１０２）。このコマンドは、被検体１９に対して反射式マーカ３５を取り付けたＲＦコイル３０の装着が完了したことを示すコマンドである。
【００４９】
このコマンドの入力により、ステレオカメラ３１の赤外線ＬＥＤ３３の駆動電源（信号送信駆動部４５）から駆動ＯＮ信号が送信され（ステップＳ１０３）、この駆動ＯＮ信号の送出により、赤外線ＬＥＤ３３がＯＮとなり（ステップＳ１０４）、次いで、図６（ａ）に示すように、赤外線ＬＥＤ３３から赤外線ＬＥＤ信号がＲＦコイル３０に取り付けられた反射式マーカ３５に向けて射出される（ステップＳ１０５）。そして、この赤外線ＬＥＤ信号は、それぞれ３個の反射式マーカ３５により反射され（ステップＳ１０６）、このた赤外線ＬＥＤ信号は、図６（ｂ）に示すように、ステレオカメラ３１に戻り位置検出用受信部３４により受信される（ステップＳ１０７）。
【００５０】
これにより、ＲＦコイル３０の３次元空間位置が検出されるとともにＲＦコイル３０とステレオカメラ３１との離隔距離Ｌ１が算出される（ステップＳ１０８）。この離隔距離Ｌ１および３次元空間座標の算出は、３次元位置検出部４６において三角測量の原理を利用しておこなわれる。
【００５１】
次いで、ステップＳ１０８において３次元位置検出部４６により算出された離隔距離Ｌ１に基づく駆動信号によりテーブル駆動制御部４７が駆動され、被検体１９の撮像対象部位をマグネットアセンブリの磁場中心Ａまでテーブル２０の移動がおこなわれる（ステップＳ１０９）。ここでの、テーブル２０の移動制御は、ステレオカメラ３１により検出した３次元空間座標に基づいて、被検体１９を搬送するテーブル２０の移動量および移動位置（軸方向位置、左右位置）を制御する移動制御である。そして、この３次元空間座標に基づく移動制御により撮影対象部を磁場の中心位置（図４のＡ点）に正確に一致させることができる。
【００５２】
以下、撮影室では、撮像対象部位と磁場中心とが一致したかの判定をおこない（ステップＳ１１０）、撮像対象部位と磁場中心とが一致した場合には（ステップＳ１１０肯定）、操作用コンソールの操作パネル上にあるスキャンボタンのＯＮ操作により（ステップＳ１１１）、ＭＲＩ装置１０によるＭＲＩ撮影がおこなわれる（ステップＳ１１２）。ここで、テーブル２０の移動制御は、操作パネルのセットコマンドの入力によりおこなうこととしているが、被検体１９にＲＦコイル３０を装着した時点で自動により一連の移動制御をおこなうようにしてもよい。
【００５３】
以上説明したように、この実施の形態１では、ステレオカメラ３１によりＲＦコイル３０に設けられた反射式マーカ３５の位置（撮像対象部位）をＭＲＩ装置１０に認識させるとともに、被検体１９を搬送するテーブル２０の移動量（ｚ方向）を制御して撮影対象部を磁場の中心位置に正確に一致させることができ、３次元空間座標でのＲＦコイルの中心位置と磁場中心（スキャンセンタ）とが確実に一致するため、この撮影位置で取得されるＭＲＩ画像は、撮影ムラのないコントラストおよび画像品質が良好なＭＲＩ画像を取得することができる。
【００５４】
また、ＭＲＩ装置１０を構成するガントリ１５に反射式マーカ３５を設けた場合には、被検体１９の動きなどを外部からモニタなどを利用することにより把握することができる。
【００５５】
なお、本例では、核磁気共鳴現象を利用するＭＲＩ装置を対象として説明したが、本発明は、ＭＲＩ装置以外にも、例えば、Ｘ線により断層撮影をおこなうＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置などにも好ましく適用することができる。この場合、複数個の反射式マーカは、被検体が着用する検査着に取り付けることにより、被検体の撮像対象部位をステレオカメラにより３次元空間座標として検出することができる。そして、このＣＴ装置の場合には、テーブルの上下方向位置（ＵＰ/ＤＯＷＮ）、軸方向前後位置（ＩＮ/ＯＵＴ）、チルト（傾き）を検出することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
ここで、実施の形態１では、ＲＦコイル３０上に取り付けた３個の反射式マーカ３５により被検体１９の撮像対象部位の空間座標を３次元的に検出しているが、本実施の形態２においては、被検体１９の撮像対象部位を自光式マーカ手段６０を使用し、この自光式マーカ手段６０により３次元空間座標位置を検出することに特徴がある。
【００５７】
以下、実施の形態２の詳細について、図８〜図１２を参照して説明する。ここで、図８（ａ）、（ｂ）は、自光式マーカ手段６０を使用した２点ピックによる測定例を、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、自光式マーカ手段６０を使用した３点ピックによる測定例をそれぞれ示している。
【００５８】
ここで、図１０を参照して本発明に適用される自光式マーカ手段６０の構成を説明する。自光式マーカ手段６０は、把握部６２と内部が中空である球体状のピック部６１とから構成されており、このピック部６１の内部には赤外線ＬＥＤ６６が設けられている。また、自光式マーカ手段６０の把持部６２にはピック部６１と被検体１９との接触を検知するための接触検知スイッチ７１と駆動制御部７２とが設けられている。駆動制御部７２は電源部７３により駆動され、この電源部７３には、単４の電池などを使用する。
【００５９】
自光式マーカ手段６０により所定の部位を測定（ピック）した時だけ、接触検知スイッチ７１がＯＮとなり、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、赤外線ＬＥＤ６６からステレオカメラ３１に向けて赤外線の送信がおこなわれる。実際には、被検体１９に対する測定ポイントのピック時に、ステレオカメラ３１により測定点が認識した際には、自光式マーカ手段６０からはクリック音が発せられる。
【００６０】
この自光式マーカ手段６０による被検体１９に対する測定点によるピックポイントは、少なくても２箇所〜４箇所を選定するものとしている。例えば、頭部の撮影断面の基準となる線（ＯＭライン）を認識する際には、測定ポイントとして２箇所〜４箇所によるピックポイントを選定しておこなう。
【００６１】
図１１は、上述した自光式マーカ手段６０に適用される駆動制御部７２の回路構成を示すブロック図である。すなわち、図１１に示すように駆動制御部７２はタイマ８１と赤外線駆動回路８２とからなり、自光式マーカ６０の当接部６１と被検体１９との測定点とが接触し、この接触が接触検知スイッチ７１により検知されると、タイマ８１による赤外線駆動回路８２の作動により赤外線ＬＥＤ６６から赤外線パルスをステレオカメラ３１に向けて射出させることができる。
【００６２】
以下、実施の形態２にかかる磁気共鳴イメージング装置の位置決め方法による処理手順について図９および図１２に示すフローチャートを参照して説明する。すなわち、先ず、ＭＲＩ装置１０によるＭＲＩ撮影をおこなう前準備を実施する。具体的に説明すると、この前準備は、被検体１９をテーブル２０上に載置するとともに、この被検体１９の撮像対象部位を選定し測定点を決める準備である（ステップＳ２００）。本例の場合、前述したように測定点は２〜４箇所の範囲でおこなうものとする。
【００６３】
次いで、ステップＳ２００で決定した測定点に対して、自光式マーカ６０により測定（ピック）をおこなう（ステップＳ２０１）。具体的には、被検体１９の測定部とピック部６１とが当接すると接触検知スイッチ７１がＯＮし、赤外線ＬＥＤ６６の駆動電源（信号送信駆動部４５）から駆動ＯＮ信号が送信され、この駆動ＯＮ信号の送出により、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、赤外線ＬＥＤ３３から赤外線ＬＥＤ信号がステレオカメラ３１の位置検出用受信センサ３４に向けて射出され（ステップＳ２０２）、そして、この自光式マーカ６０から射出された赤外線ＬＥＤ信号は、位置検出用受信センサ３４により受信される（ステップＳ２０３）。
【００６４】
これにより、ステレオカメラ３１により測定した撮像対象部位の３次元空間座標が検出されるともに（ステップＳ２０４）、この撮像対象部位とステレオカメラ３１との離隔距離Ｌ１および３次元空間座標が算出される。前述したように、離隔距離Ｌ１および３次元空間座標の算出は、３次元位置検出部４６（図４）において三角測量の原理を利用しておこなわれる。
【００６５】
次いで、ステップＳ２０５により３次元位置検出部４６により算出された離隔距離Ｌ１に基づく駆動信号によりテーブル駆動制御部４７が駆動され（ステップＳ２０５）、被検体１９の撮像対象部位をマグネットアセンブリの磁場中心Ａまでテーブル２０の移動がおこなわれる。ここでの、テーブル移動は、ステレオカメラ３１により検出した３次元空間座標に基づいて、被検体１９を搬送するテーブル２０の移動量および移動位置（高さ位置、左右位置）を制御する移動制御である。
【００６６】
以下、実施の形態１と同様に撮影室では、撮像対象部位と磁場中心とが一致したかの判定をおこない（ステップＳ２０６）、撮像対象部位と磁場中心とが一致した場合には（ステップＳ２０６肯定）、操作用コンソールの操作パネル上にあるスキャンボタンのＯＮ操作により（ステップＳ２０７）、ＭＲＩ装置１０によるＭＲＩ撮影がおこなわれる（ステップＳ２０８）。
【００６７】
ここで、実施の形態１と同様に、テーブル２０の移動制御は、操作パネルのセットコマンドの入力によりおこなうこととしているが、被検体にＲＦコイル３０を装着した時点で自動により一連の移動制御をおこなうようにしてもよい。具体的には、テーブル２０の高さ制御としてエアパッドなどによる自動調整を利用することができる。
【００６８】
以上説明したように、本実施の形態２にかかる磁気共鳴イメージング装置では、被検体１９の撮像対象部位を自光式マーカ手段６０を使用し、この自光式マーカ手段６０により３次元空間座標位置を検出することにより被検体１９の撮影対象部の位置決めをおこなうことができる。このステレオカメラを利用した位置決めの場合、３次元空間座標でのＲＦコイルの中心位置と磁場中心（スキャンセンタ）とが確実に一致するため、この撮影位置で取得されるＭＲＩ画像は、撮影ムラのないコントラストおよび画像品質が良好なＭＲＩ画像を取得することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態１、２では、ＲＦコイルを被検体の腹部に装着する例で説明したが、本発明は腹部用だけでなく、頭部用のヘッド用のＲＦコイル、腕を撮影するためのアーム用のＲＦコイルなど任意の用途で使用されるＲＦコイルを装着する際にも適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、磁気共鳴イメージング装置による撮影をおこなう場合、操作者が撮像対象部位を自光式マーカにより被検体の測定点を指示するだけで、撮像対象部位の３次元座標値を簡単な操作により常に把握できるので、高い精度の位置決めをおこなうことができるという効果を奏する。
【００７１】
また、本発明によれば、ポジショニングライトなどを使用する手間などがなく操作者が撮像対象部位をマーカで指示するだけで、スキャンセンタに撮影部位を正確にセットできるため、ＭＲＩ装置によるＭＲＩ検査の作業時間を向上させるとともに、検査者の手間を大幅に低減することができるという効果を奏する。自光式マーカにより、テーブル自体の位置検出をおこなうことができるので、テーブルを設置する際の微調整も容易に実施でき、これにより作業性の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかるＭＲＩ装置とＲＦコイルが装着された被検体との位置構成を示す斜視図である。
【図２】ステレオカメラの構成を示す説明図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、ＲＦコイル上の反射式マーカを示す斜視図および正面図である。
【図４】実施の形態１にかかるＭＲＩ装置の内部構成および機能ブロックの概要を示す図である。
【図５】三角測量の原理を説明する説明図である。
【図６】実施の形態１によるＭＲＩ装置を示す説明図である。
【図７】実施の形態１によるＭＲＩ装置を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、自光式マーカ手段を使用した２点ピックによる測定例を示す説明図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、自光式マーカ手段を使用した３点ピックによる測定例をそれぞれ示す図である。
【図１０】実施の形態２に適用される自光式マーカ手段の概略を示す構成図である。
【図１１】駆動制御部の概要を示す全体回路ブロック図である。
【図１２】実施の形態２によるＭＲＩ装置及び医用イメージング装置の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ＭＲＩ装置
１５ ガントリ
１６ 静磁場発生磁石
１７ 勾配磁場発生コイル
１８ 照射コイル
１９ 被検体
２０ テーブル
３０ ＲＦコイル
３１ ステレオカメラ
３２ カメラ部
３３ 赤外線ＬＥＤ
３４ 位置検出用受信センサ
３５ 反射式マーカ
４０ ＭＲＩ制御装置
４１ ＲＦ送信部
４２ 磁気制御部
４３ ＲＦ受信部
４４ イメージ処理部
４５ 信号送信駆動部
４６ ３次元位置検出部
４７ テーブル駆動制御部
６０ 自光式マーカ手段
６１ ピック部
６２ 把握部
６６ 赤外線ＬＥＤ
７１ 接触検知スイッチ
７２ 駆動制御部
７３ 電源部
８０ 駆動回路
８１ タイマ
８２ 赤外線駆動回路
Claims (8)
- 勾配磁場を発生する勾配磁場発生手段と、静磁場を発生する静磁場発生手段とからなるマグネットアセンブリと、当該静磁場中に載置された被検体に対して所定の電磁波を照射する照射コイルとを備え、前記被検体に装着されたＲＦコイルを介して被検体の撮像対象部位から放出される磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴イメージを作成するＭＲＩ装置において、
前記被検体が前記マグネットアセンブリ内に挿入される挿入口が存在する当該ＭＲＩ装置本体の前面部に赤外線送信手段および位置検出用受信手段とを有するステレオカメラが備えられ、
前記ＲＦコイルには、前記赤外線送信手段からの赤外線を反射させてその赤外線を前記位置検出用受信手段に受信させる少なくとも１個の反射式マーカが備えられていることを特徴とするＭＲＩ装置。 - 前記赤外線送信手段と前記反射式マーカとの離隔距離および前記撮像対象部位に対応する３次元位置を算出する３次元位置検出手段をさらに備え、当該３次元位置検出手段により算出された離隔距離および３次元位置に基づいて、前記被検体の撮像対象部位を前記マグネットアセンブリの磁場中心に一致させることを特徴とする請求項１に記載のＭＲＩ装置。
- 前記３次元位置検出手段は、前記反射式マーカに対する位置検出にともなって、前記ＲＦコイルの中心位置を検出する機能をさらに備えるとともに、前記撮像対象部位に対応する３次元空間座標を検出することを特徴とする請求項１または２に記載のＭＲＩ装置。
- 前記反射式マーカは、球体状の反射式マーカであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のＭＲＩ装置。
- 勾配磁場を発生する勾配磁場発生手段と、静磁場を発生する静磁場発生手段とからなるマグネットアセンブリと、当該静磁場中に載置された被検体に対して所定の電磁波を照射する照射コイルとを備え、ＲＦコイルを介して被検体の撮像対象部位から放出される磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴イメージを作成するＭＲＩ装置において、
赤外線を送信自在な赤外線送信手段を内部に有する自光式マーカ手段を備え、当該自光式マーカ手段による前記被検体に対する複数の測定ポイントに基づいて、前記被検体の撮像対象部位に対応する３次元空間座標を検出することを特徴とするＭＲＩ装置。 - 前記自光式マーカ手段は、撮影者が把持する把持部と被検体に当接させる当接部とを備え、当該当接部は球体状に構成されるとともに、前記把持部の内部には被検体の測定ポイントとの当接時に赤外線送信手段による赤外線を送信する接触検知スイッチとをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のＭＲＩ装置。
- 前記自光式マーカ手段による被検体に対する測定は、少なくても２〜４箇所の測定ポイントに基づいておこなうことを特徴とする請求項５または６に記載のＭＲＩ装置。
- 前記ステレオカメラの位置検出用受信手段はＣＭＯＳセンサであることを特徴とする請求項１〜７いずれか一つに記載のＭＲＩ装置。
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| JP3924244B2 (ja) | 2007-06-06 |
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