JP2004507331A - 動きを受ける平面の画像をｍｒｉによって捕捉する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

磁気共鳴装置において平面の画像を捕捉する方法において、画像は患者に対して直接的に決められる撮像されるべき平面上で得られる。従って、磁気共鳴装置は、撮像体積と、この撮像体積中に配置されうる患者支持台とを含み、患者の位置をリアルタイムで確定し維持するために設けられる位置測定手段と、患者に対して直接的に決められる撮像平面から連続的な画像が捕捉されるよう、位置測定手段によって与えられる信号に応じて傾斜コイルを制御する制御手段とを更に含む。

Description

【０００１】
本発明は、磁気共鳴装置における平面の画像を捕捉する方法に関連し、特に処置されるべき組織の位置と医用器具のための入口の位置とが３次元で決定される磁気共鳴装置において患者の体の中に医用器具を導入する方法であって、医用器具がとるべき経路は磁気共鳴装置における各位置を通る体の断面の少なくとも２つの異なる画像によって決められ、医用器具は処置されるべき組織に到達するよう経路に沿って案内され、撮像されるべき平面は磁気共鳴装置における更なる画像によって決められ、医用器具がとるべき経路と撮像されるべき平面との交点は更なる画像中に示され、医用器具は導入されている間は撮像されるべき平面上で見たときに交点にあるよう維持される方法に関連する。
【０００２】
上述の種類の方法は、Ｓ．Ｇ．Ｓｉｌｖｅｒｍａｎ ｃ．ｓ．，による以下の文献、Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ＭＲ−ｇｕｉｄｅｄ Ｂｉｏｐｓｙ ｉｎ ａｎ Ｏｐｅｎ−Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ＭＲ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ； Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ． １９７， Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９５， ｐｐ． １７５−１８１に記載されている。この公知の方法によれば、捕捉平面は互いに直交し、撮像されるべき平面は針が取るべき経路に対して垂直に延びる。カメラと協働するＬＥＤ（発光ダイオード）の形式の、又は例えば針ホルダといった医用器具に取り付けられた１つ以上のコイルの形式の位置測定手段を含む光学トラッキングシステムは、針が体の当該の部分に導入されているときに所望の方向に一定に維持されうることを確実とするために提供される。換言すれば、針は、磁気共鳴装置に対して厳しく決められた撮像平面に基づいて制御される。
【０００３】
患者、又は、少なくとも体の当該の部分は、上述の方法を実行している間は動かないようにされることが非常に重要である。例えば、脳の中の腫瘍を処置する場合は、頭部は留め具を用いて磁気共鳴装置中で動かないようにされる。しかしながら、これは患者にかなりの負担を与えることとなる。この例のように頭部が動かないようにされていなければ、位置が変化した場合、即ち頭部の変位及び／又は向きの変化の場合に腫瘍は撮像平面の視野から消えることがある。すると、反復的に、即ち腫瘍の中心が２つの関連する撮像平面の光線上に再び配置されるまで撮像平面を連続的に変化させることにより、再び腫瘍を見つける必要がある。多くの場合、このような状況ではかかる処置はあまりにも時間がかかりすぎ、あまりにも危険である。
【０００４】
本発明は体の当該の部分を動かないようにすることなく迅速且つ正確な処置を可能とする磁気共鳴装置中の平面の画像を捕捉する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
このために、本発明による方法は、画像は、画像共鳴装置において上記磁気共鳴装置中に配置された患者の基準点に対して直接的に決められる撮像平面上に捕捉されることを特徴とする。このような基準点としては、人体の特定の領域、例えば特徴的な骨構造が使用されうる。また、人工的なマーカを取り付けることも可能である。従って、基準となる系は従来技術のように磁気共鳴装置によって形成されるのではなく、患者自身に直接的に関連付けられた座標系によって、即ち磁気共鳴装置の座標系を含む中間的な段階なしに形成される。このような方法は、特に、例えば患者の頭部といった体の当該の部分の位置、即ち場所と向き、をリアルタイムで位置測定手段によって決められ及び更新され、上記位置は撮像平面が繰り返し決められることを可能とすることによって可能となる。従って撮像平面上に配置される画像は、体の当該の部分の変化する位置及び向きに常に適合される。
【０００６】
本発明は、磁気共鳴装置上の平面の画像を捕捉する方法だけでなく、傾斜コイルを含む磁気共鳴装置にも関連する。本発明による磁気共鳴装置は、患者の体の部分の位置をリアルタイムで決める及び更新する位置測定手段が設けられ、位置測定手段からの信号に応答して、磁気共鳴装置において連続的に捕捉された画像が患者の基準点に対して直接的に決められた撮像平面上に形成されるよう傾斜コイルを制御する。本発明による磁気共鳴装置の更なる実施例は、位置測定手段は、患者の体の当該の部分に取り付けられるセンサによって形成されることを特徴とする。本発明による磁気共鳴装置の更なる実施例は、磁気共鳴装置は、針案内部材に関連付けられる針ホルダを位置決めするよう配置され、上記位置測定手段は、上記針のための入口点に中心を置くよう体の部分の当該の部分に取り付けられうる針ホルダカムの針案内部材に取り付けられるセンサによって形成されることを特徴とする。磁気共鳴装置において利用可能な限られた空間を考慮すると、センサは、コイルの領域における磁場の強度を測定するコイルと、上記磁気共鳴装置に関連付けられる傾斜コイルの傾斜磁場を補正する手段とによって形成され、上記補正はコイルの位置の変化によって生ずる磁場の強度の変化に基づくことが望ましい。明らかに、他の位置決め手段及びセンサが使用されうる。コイルの数は、患者に許される自由度に依存する。一般的には、頭部のために３つのコイルが必要であり、人体の他の変形可能な部分については３つ以上のコイルが必要な場合があるのに対して、縦方向に自由に移動しうる台に固定された患者に対しては１つのコイルで十分であり得る。
【０００７】
本発明について、以下、例として添付の図面を参照して詳述する。図１は、患者台１を示す。図中、患者台に載せられた患者の頭部が図式的に示されている。患者台は、医療目的に適した磁気共鳴装置の通常のトンネル状の測定空間中に配置されうる。この種類の磁気共鳴装置は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置とも称され、長年にわたって周知となっているため、その動作を簡単に説明するだけで十分であろう。このような装置は、撮像されることが意図される体積、即ち撮像体積中に強い安定した均一な磁場を発生する。このような撮像体積は、上述したような測定空間のうちのわずかな部分のみを占める。このような装置のために設けられる傾斜コイルは、撮像平面上の撮像されるべき患者の断面の位置を示すために、上述の均一な磁場に傾斜磁場を重畳する。撮像体積中に存在する組織中の原子は、ＲＦ場によって励起される。励起された原子を緩和したときに放出されるスピン共鳴信号は、傾斜磁場によって示される断面の画像を再構成するために使用される。
【０００８】
以下説明する例では、患者の脳の中には超音波によって処置されるべき腫瘍があり、超音波は通常はこのために使用される針の先端において発生すると想定する。また、脳の中の腫瘍の位置Ｐは既知であると想定する。この位置は、例えばＸ線装置によって予め決定されている。更に、担当医師によって決定されるべき針が頭蓋骨へ入る入口点の位置、ここでは入口位置Ｑ、もまた既知であると想定する。針ホルダカムの針案内部材２は、入口位置Ｑの領域に配置される。針ホルダカムの針案内部材２は、例えばネジによって頭蓋骨に固定される筐体３と、針案内部４とを含む。ボールジョイントは、針案内部４が筐体３に対して全ての方向にある程度に亘り回転することを可能とする。これは、針がまだ頭蓋骨を通過していないかぎり針案内部４によって針を脳の中の腫瘍へ案内するための或る程度の操作性を与える。
【０００９】
さしあたって患者の頭部は磁気共鳴装置の測定空間中で動かないようにされていると想定すると、装置の中での位置Ｐ及びＱは既知であり、脳の画像はＰ及びＱを通る２つの撮像平面上で捕捉することができ、一方の撮像平面は例えば図の平面であるとし、他方の撮像平面は図に垂直な平面でありうる。これらの画像がモニタ上に表示されるとき、導入されるべき針がとるべき経路を見ることができる。例えば上述の他方の平面に垂直に延び得る撮像されるべき平面である所定の第３の平面上で、上述の経路とこの撮像されるべき平面との交点が決定されマークされうる。この測定平面はモニタ上に表示される。針は、上述の撮像されるべき平面の画像中で、針の操作性を表わすためマーカの周りの円の中に配置された点として見ることができる。針の導入中に上述の点がマーカ上に維持されれば、針は所定の経路をとり続けることが確実とされる。針の再調整は、自動的に、又は例えばロボットにより自動的に行われうる。針案内部４に位置測定手段を設けることが知られている。
【００１０】
この手順において患者が位置の変化、即ち変位及び／又は向きの変化を受けるときに、問題が生ずる。この状況は、図２に示される。頭部が第１の位置にあるとき、ＰとＱを通る線によって経路が再び決定され、撮像されるべき平面上のマーカはＭによって表わされる。なんらの手段も講じられなければ、頭が第２の位置にあるとき、マーカは同じ位置に保たれるのに対して針の入口点は点Ｑ’に配置され、従って針はＭとＱ’を通る線に沿って導入され、これは非常に悲惨な結果を招きうる。
【００１１】
この問題を解決するために、本発明によれば、センサ５の形の位置測定手段は、患者自身の体の柔軟でない部分及び／又は筐体３上に設けられる。図中、筐体３に取り付けられた２つのかかるセンサ５が示されている。しかしながら、頭部の自由度が限られていないかぎり、頭部の位置を決定するために３つのセンサが必要となる。本実施例において各センサは、局部磁場を測定することが可能なコイル（マイクロコイル）によって形成される。位置の変化は、局部磁場の強度の変化に基づいて決定されうる。このために、センサ５によって出力される信号は、磁気共鳴装置のコンピュータシステム６に印加される。頭部の位置に変化が生ずると、このような位置の変化はセンサによって出力された信号を用いてコンピュータシステムで決定され、局部磁場を再調整する信号を出力するために、得られた位置の変化を用いて傾斜コイルの傾斜磁場に生じさせねばならない変化が計算される。従って、点Ｐ及びＱで優勢である磁場と同じ磁場が点Ｐ’及びＱ’に印加されるため、ＰとＱを通る撮像平面上の画像の代わりに、Ｐ’とＱ’を通る撮像平面上で、即ち補正された腫瘍の位置と入口点を通る撮像平面上で画像が捕捉される。明らかに、測定平面の位置もまた、マーカがＭ’の領域に配置されるよう再調整されねばならない。次に、針はＰ’とＱ’を通る線に沿って導入されうる。針は、マーカＭ’に基づいて再調整される。これは、針が、磁気共鳴装置に関連する座標系ではなく患者の頭部に関連付けられた座標系において再調整されることを意味する。
【００１２】
本発明は、図を参照して説明される実施例に限られるものではなく、請求の範囲にある限り種々の変更に関連するものである。例えば、コイルの代わりに、カメラと協働するＬＥＤといった発光素子が患者の頭部及び／又は筐体３上に取り付けられうる。更に、位置測定手段もまた、頭部からある距離をおいて配置され画像識別及び解析手段が結合されたビデオカメラによって形成されうる。本発明による方法及び磁気共鳴装置は脳腫瘍の処置に限られるものでなく、例えば肝臓といった種々の器官の処置に適している。尚、この点について、頭部は留め金で留められうるが、このように留めることは他の器官の場合は困難であるため、患者に対して決められる座標系を用いることが特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】処置されるべき患者と頭蓋骨に固定された針ホルダカムの針案内部材とを示す図である。
【図２】患者の変位による影響を示す概略図である。

Claims (10)

1. 磁気共鳴装置における平面の画像を捕捉する方法であって、
   磁気共鳴装置中に配置された患者の基準点に対して直接的に決められる撮像平面上で画像が捕捉されることを特徴とする方法。
2. 処置されるべき組織の位置と医用器具のための入口の位置とが３次元で決定される磁気共鳴装置において患者の体の中に医用器具を導入する方法であって、
   上記医用器具がとるべき経路は磁気共鳴装置における上記各位置を通る体の断面の少なくとも２つの異なる画像によって決められ、上記医用器具は処置されるべき組織に到達するよう上記経路に沿って案内され、撮像されるべき平面は磁気共鳴装置における更なる画像によって決められ、上記医用器具がとるべき経路と上記撮像されるべき平面との交点は上記更なる画像中に示され、上記医用器具は導入されている間は上記撮像されるべき平面上で見たときに上記交点にあるよう維持され、
   上記画像は上記画像共鳴装置において上記磁気共鳴装置中に配置された患者の基準点に対して直接的に決められる撮像平面上に形成されることを特徴とする方法。
3. 上記位置測定手段は、患者の体の当該の部分の位置をリアルタイムで決めるため及び更新するために用いられ、上記位置は撮像平面が繰り返し決められることを可能とすることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
4. 傾斜コイルを含む磁気共鳴装置であって、
   患者の体の部分の位置をリアルタイムで決める及び更新する位置測定手段が設けられ、
   上記位置測定手段からの信号に応答して、磁気共鳴装置において連続的に捕捉された画像が患者の基準点に対して直接的に決められた撮像平面上に形成されるよう上記傾斜コイルを制御する制御手段が設けられることを特徴とする磁気共鳴装置。
5. 上記位置測定手段は、患者の体の当該の部分に取り付けられるセンサによって形成されることを特徴とする、請求項４記載の磁気共鳴装置。
6. 上記磁気共鳴装置は、針案内部材に関連付けられる針ホルダを位置決めするよう配置され、上記位置測定手段は、上記針のための入口点に中心を置くよう体の部分の当該の部分に取り付けられうる針ホルダカムの針案内部材に取り付けられるセンサによって形成されることを特徴とする、請求項４記載の磁気共鳴装置。
7. 上記センサは、コイルの領域における磁場の強度を測定するコイルと、上記磁気共鳴装置に関連付けられる傾斜コイルの傾斜磁場を補正する手段とによって形成され、上記補正はコイルの位置の変化によって生ずる磁場の強度の変化に基づくことを特徴とする、請求項５又は６記載の磁気共鳴装置。
8. 上記センサは患者に取り付けられる発光素子と上記発光素子と協働するカメラとによって形成されることを特徴とする、請求項５又は６記載の磁気共鳴装置。
9. 上記位置測定手段は、患者の体の当該の部分からある距離をおいて配置されるビデオカメラと、上記ビデオカメラに結合される画像識別及び解析手段とによって形成される位置測定手段とによって形成されることを特徴とする、請求項４記載の磁気共鳴装置。
10. 上記位置測定手段は、患者の体の当該の部分からある距離をおいて配置されるレーザと、上記レーザに結合されるレーザ信号処理手段とによって形成されることを特徴とする、請求項４記載の磁気共鳴装置。