JP2011152227A

JP2011152227A - Ｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP2011152227A
Application number: JP2010014694A
Authority: JP
Inventors: Naoki Imamura; 直樹今村; Sojuro Kato; 荘十郎加藤; Masashi Hori; 雅志堀
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: JP5475483B2

Abstract

【課題】被検体の状態を把握することができるＭＲＩ装置を提供する。
【解決手段】被検体Ｐに対して磁場を発生する架台１０と、架台１０で発生した磁場内の被検体Ｐ近傍に配置され、被検体ＰへのＲＦ波の照射に応じて磁気共鳴信号を検出する受信コイル３１と、受信コイル３１が配置された被検体Ｐから磁気共鳴信号周波数帯域以外の音声信号及び映像信号を検出する検出部４０と、受信コイル３１からの信号を収集する受信部５２とを備え、受信部５２で受信コイル３１からのコイル信号に検出部４０より検出され信号が重畳された重畳信号から音声周波数帯域及び映像周波数帯域の信号を分離し、分離した信号に基づいて被検体Ｐの状態を知らせるための顔の映像及び音声を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明はＭＲＩ装置に係り、特に、被検体の状態を知らせるＭＲＩ装置に関する。

ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ・Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ・Ｉｍａｇｉｎｇ）装置は、磁場を発生する架台に設けた開口部内に被検体を送り込んでＭＲＩ撮像が行われる。この撮像では、磁場内の被検体にＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）波を照射して水素原子核スピンを励起し、この励起により水素原子核から放出されるＲＦ波を高周波コイルで受信して磁気共鳴信号を検出する。そして、検出した磁気共鳴信号に基づいて画像データを生成する。このように、被検体に対して無侵襲で骨や空気による影響を受けることなく画像データを得ることができるため、今日の画像診断の分野では不可欠なものとなっている。

ところで、架台は強力な磁場を発生するため漏洩を防ぐシールドルーム内に配設され、シールドルームに隣接された操作ルームから操作が行われる。そして、シールドルーム内に設けられたカメラやマイクを用いて操作ルームからＭＲＩ撮像が行われる被検体の状態を顔の表情や音声から監視することができるＭＲＩシステムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−１０２２０３号公報

しかしながら、カメラはシールドルーム内の壁面や架台の開口部内壁に配置されるため、磁気共鳴信号を検出する高周波コイルが被検体の例えば頭部に配置されると、被検体の顔の表情を捉えることができない問題がある。また、マイクは架台の開口部近傍や開口部内壁に配置されるため、高周波コイルが被検体の頭部に配置されると、高周波コイル内にこもって被検体からの音声を捉えることができない問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、被検体の状態を把握することができるＭＲＩ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のＭＲＩ装置は、被検体に対して磁場を発生する磁場発生手段と、前記磁場発生手段により発生した磁場内の前記被検体近傍に配置され、前記被検体へのＲＦ波の照射に応じて磁気共鳴信号を検出する高周波コイルと、前記高周波コイルが配置された前記被検体から前記磁気共鳴信号周波数帯域以外の信号を検出する検出手段と、前記高周波コイルからの信号を収集して、その信号に重畳される前記検出手段により検出された信号を分離する受信手段と、前記受信手段により分離された信号に基づいて、前記被検体の状態を知らせるためのデータを出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、被検体からの磁気共鳴信号周波数帯域以外の信号を検出する検出部を設けることにより、被検体の状態を把握することができる。

本発明の実施例に係るＭＲＩ装置の構成を示すブロック図。本発明の実施例に係る検出部の構成の一例を示すブロック図。本発明の実施例に係る検出部の配置の一例を示す図。本発明の実施例に係る重畳信号の周波数と出力値の関係の一例を示す図。本発明の実施例に係るＭＲ信号を含む信号の周波数と出力値の関係の一例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下、本発明によるＭＲＩ装置の実施例を、図１乃至図５を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例に係るＭＲＩ装置の構成を示したブロック図である。このＭＲＩ装置１００は、被検体Ｐが移動可能に載置される寝台８０と、寝台８０上に載置された被検体Ｐに対して磁場を発生してＭＲＩ撮像を行うための架台１０と、この架台１０に磁場を発生させるための電力を供給する電源部２０と、被検体Ｐに水素原子核を励起させるためのパルス状のＲＦ波を照射する高周波コイルである送信コイル３０とを備えている。

また、ＭＲＩ装置１００は、送信コイル３０からのＲＦ波の照射に応じて磁気共鳴（ＭＲ）信号を検出する高周波コイルである被検体Ｐ近傍に配置される受信コイル３１と、受信コイル３１が配置された被検体ＰからＭＲ周波数帯域以外の信号である例えば音声信号及び映像信号を検出する検出部４０と、送信コイル３０を照射駆動する駆動信号の生成及び受信コイル３１で検出されたＭＲ信号や、検出部４０で検出された音声信号及び映像信号の収集を行う送受信部５０とを備えている。

更に、ＭＲＩ装置１００は、送受信部５０で収集されたＭＲ信号に基づいて画像データを生成するデータ処理部６０と、データ処理部６０で生成された画像データ等を出力する出力部７０と、各種コマンド等の入力を行う操作部８５と、操作部８５からの入力信号に基づいて、寝台８０、電源部２０、検出部４０、送受信部５０、データ処理部６０、及び出力部７０を制御するシステム制御部９０とを備えている。

寝台８０は、被検体Ｐが載置される天板８１及びこの天板８１を上下方向及び長手方向に移動可能に支持する支持台８２を備えている。そして、支持台８２は、被検体Ｐが載置された天板８１を移動して、被検体Ｐを架台１０内のＭＲＩ撮像が可能な位置へ送り込む。

架台１０は、ＭＲＩ撮像を行う被検体Ｐが送り込まれる円筒状の開口部１１を有し、開口部１１の外周に配置された静磁場を発生する磁石１２と、開口部１１と磁石１２の間に配置された傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル１３とを備えている。そして、磁石１２は、例えば超伝導磁石が用いられ、開口部１１内へ送り込まれた被検体Ｐに対して一様な静磁場を発生する。また、傾斜磁場コイル１３は、磁石１２が発生した静磁場に傾斜磁場を発生する。

電源部２０は、システム制御部９０から供給される制御信号に基づいて、架台１０の磁石１２に静磁場を発生させるための電力を供給する静磁場電源２１と、傾斜磁場コイル１３に傾斜磁場を発生させるための電力を供給する傾斜磁場電源２２と、検出部４０を検出駆動するための電力を供給する検出電源２３とを備えている。そして、静磁場電源２１は、磁石１２に電力を供給する。また、傾斜磁場電源２２は、ＭＲＩ撮像時に傾斜磁場コイル１３に電力を供給する。更に、検出電源２３は、送信コイル３０のＲＦ波照射タイミングに同期して検出部４０への電力の供給を停止する。

送信コイル３０は、架台１０の傾斜磁場コイル１３の内周側に配置され、ＭＲＩ撮像時に送受信部５０から供給される駆動信号により所定の間隔で複数のパルス状のＲＦ波を照射する。また、受信コイル３１は、被検体ＰのＭＲＩ撮像部位である例えば頭部を覆うように配置され、送信コイル３０からのＲＦ波の照射に応じて被検体Ｐから放出されるＲＦ波の受信によりＭＲ信号を検出する。そして、検出したＭＲ信号を含むコイル信号を送受信部５０へ出力する。また、待機時やＭＲＩ撮像時のＲＦ波非照射時間帯にＭＲ信号を含まないコイル信号を送受信部５０出力する。

検出部４０は、受信コイル３１が配置された被検体Ｐから音声信号及び映像信号を検出し、検出した音声信号及び映像信号を送受信部５０に出力する。そして、検出部４０から出力された音声信号及び映像信号は、受信コイル３１から出力されたコイル信号に重畳され、重畳された重畳信号が送受信部５０に出力される。

送受信部５０は、基準信号発振器、変調器、電力増幅器等を有し、送信コイル３０にパルス状のＲＦ波を照射させる駆動信号を供給する送信部５１と、受信コイル３１からのＭＲ信号を含む信号や重畳信号を収集して処理を行う受信部５２を備えている。

受信部５２は、増幅器、中間周波数変換器、位相検波器、フィルタ、Ａ／Ｄ変換器等を備え、送信部５１の送信コイル３０への駆動信号の供給に応じて受信コイル３１で検出されたＭＲ信号を含むコイル信号を収集する。そして、収集したコイル信号に対して中間周波数変換、位相検波、フィルタリング等の処理、更にはＡ／Ｄ変換を施して分離したＭＲ信号をデータ処理部６０に出力する。

また、受信部５２は、待機時、並びにＭＲＩ撮像時におけるＭＲ信号収集以外のときに重畳信号を収集する。次いで、収集した重畳信号を増幅してＡ／Ｄ変換を施した後の重畳信号から検出部４０で検出された音声信号及び映像信号を分離し、分離した音声信号及び映像信号をデータ処理部６０に出力する。

データ処理部６０は、送受信部５０の受信部５２から出力されたＭＲ信号を再構成して画像データを生成し、生成した画像データを出力部７０に出力する。また、送受信部５０の受信部５２から出力された音声信号及び映像信号を処理して出力部７０に出力する。

出力部７０は、データ処理部６０から出力された画像データや映像信号を表示出力するＣＲＴ又は液晶パネル等を有する表示部７１と、音声信号を音声出力するスピーカ７２とを備えている。また、操作部８５は、スイッチ、キーボード、マウス等の各種入力デバイスや表示パネルを備え、ＭＲＩ撮像を行うための撮像条件の入力や、被検体Ｐを架台１０の開口部１１内に送り込むための入力などを行う。

システム制御部９０は、ＣＰＵや記憶回路を備え、操作部８５からの入力信号に基づいて、寝台８０、電源部２０、検出部４０、送受信部５０、データ処理部６０、及び出力部７０の各ユニットの制御やシステム全体の制御を行なう。そして、電源部２０における傾斜磁場電源２２の傾斜磁場コイル１３への電力供給タイミングや検出電源２３の検出部４０の検出を停止させるための電力供給を停止するタイミングを制御する。また、送受信部５０における送信部５１の送信コイル３０への駆動信号を供給するタイミングや受信部５２のＭＲ信号及び重畳信号を収集するタイミングを制御する。

以下、図１乃至図５を参照して、検出部４０の構成及びＭＲＩ装置１００の動作の一例を説明する。図２は、検出部４０の構成の一例を示す図である。また、図３は、検出部４０の配置の一例を示す図である。また、図４は、重畳信号の一例を示す図である。また、図５は、ＭＲ信号を含むコイル信号の一例を示す図である。

先ず、検出部４０の構成について説明する。
図２において、検出部４０は、被検体Ｐからの音声により音声信号を検出する音声検出部４１、被検体Ｐの例えば顔から反射した光により映像信号を検出する撮像部４２、並びに音声検出部４１で検出した音声信号を出力する出力端子及び撮像部４２で検出した映像信号を出力する出力端子を開閉するスイッチ回路４３を備えている。

音声検出部４１は、例えば被検体Ｐの音声を光信号に変換して検出する光ファイバーマイクロフォンであり、光を発する発光ダイオード等の発光素子４１１と、一端より入射する発光素子４１１からの光を他端に伝えて出射する光ファイバ４１２と、被検体Ｐの音声による音波を受信して光信号に変換するための例えばシリコン膜からなる振動板４１３とを備えている。

また、音声検出部４１は、光ファイバ４１２から出射され、一端より入射して音波による振動で反射位置が移動する振動板４１３で反射された光信号を他端に伝えて出射する光ファイバ４１４と、光ファイバ４１４から出射された振動板４１３の振動により強度が変化する光信号を電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子４１５と、受光素子４１５で変換された電気信号をアナログの音声信号に変換する信号処理部４１６とを備えている。そして、検出した音声信号をスイッチ回路４３に出力する。

撮像部４２は、例えばファイバースコープカメラであり、一端のレンズより入射する被検体Ｐで反射した光を他端に伝えて他端近傍で被検体Ｐの像を結像させる光ファイバ４２１と、光ファイバ４２１から出射して結像される光を電気信号に変換する撮像素子４２２と、撮像素子４２２で変換された電気信号をアナログの映像信号に変換する信号処理部４２３とを備えている。そして、検出した映像信号をスイッチ回路４３に出力する。

なお、撮像部４２に、発光素子及び一端より入射する発光素子からの光を他端まで伝える光ファイバを設け、光ファイバから出射される光を被検体Ｐに照射するように実施してもよい。

スイッチ回路４３は、出力端子が受信コイル３１から出力された信号を送受信部５０の受信部５２に伝送する磁気シールド材及び絶縁材で被覆された信号線３２に接続され、システム制御部９０から供給される制御信号に基づいて音声検出部４１及び撮像部４２の出力端子と信号線３２間を開閉する。そして、ＭＲＩ撮像時に受信部５２が受信コイル３１で検出されたＭＲ信号を収集するタイミングに同期して音声検出部４１及び撮像部４２の出力端子と信号線３２間を開くことにより、音声信号及び映像信号の信号線３２への出力を停止する。なお、ＭＲ信号を収集するタイミングでは被検体信号が途切れることになるが、一瞬であるため人の感覚では影響のない程度である。

このように、ＭＲ信号を収集するタイミングに同期して検出部４０からの音声信号及び映像信号の出力を停止することにより、受信コイル３１から出力されるコイル信号に含まれる微弱なＭＲ信号に及ぼす影響を防ぐことができる。

また、待機時及びＭＲＩ撮像時の重畳信号を収集するタイミングで音声検出部４１及び撮像部４２の出力端子と信号線３２間を閉じることにより、受信コイル３１から出力されたコイル信号に音声検出部４１及び撮像部４２から出力された音声信号及び映像信号が重畳されて受信部５２に出力される。

次に、検出部４０の配置について説明する。
図３は、図２に示した検出部４０の配置の一例を示した図である。この検出部４０、架台１０、及び寝台８０は、磁場の漏洩を防ぐシールドルーム内に配置される。そして、検出部４０は、位置によって被検体Ｐからの信号を受信する受信端子４０ａ、受信端子４０ａで受信した信号を伝送する可撓性を有するケーブル４０ｂ、ケーブル４０ｂにより伝送された信号を検出する検出端子４０ｃに区分される。

受信端子４０ａは、非磁性材料からなる音声検出部４１における光ファイバ４１２の他端部、振動板４１３、及び光ファイバ４１４の一端部と、撮像部４２における光ファイバ４２１の一端部とにより構成される。そして、受信コイル３１に内蔵される。

ケーブル４０ｂは、音声検出部４１の光ファイバ４１２，４１４及び撮像部４２の光ファイバ４２１により構成され、寝台８０の天板８１の一端近傍上に配置される受信コイル３１から信号線３２と共に例えば寝台８０の支持台８２内に亘って配線される。そして、天板８１が長手方向である矢印Ｌ１方向の架台１０の開口部１１内へ移動可能なように、たるみをもたせて配線されている。

このように、ケーブル４０ｂを用いることにより、微弱なＭＲ信号が伝送される信号線３２への電磁ノイズの混入を避けることができる。

検出端子４０ｃは、磁気シールド材により被包され、音声検出部４１における発光素子４１１、光ファイバ４１２の一端部、光ファイバ４１４の他端部、受光素子４１５、及び信号処理部４１６と、撮像部４２における光ファイバ４２１の他端部、撮像素子４２２、及び信号処理部４２３と、スイッチ回路４３とにより構成される。そして、例えば支持台８２内に配置される。

このように、受信端子４０ａを受信コイル３１内に配置すると共に検出端子４０ｃを架台１０外に配置し、受信端子４０ａで受信した信号をケーブル４０ｂを介して検出端子４０ｃに伝送することにより、検出端子４０ｃの架台１０内で発生する磁場からの影響を防ぐことが可能となり、受信コイル３１内にこもる被検体Ｐの音声を受信して音声信号を検出すると共に、受信コイル３１に覆われて隠れてしまう被検体Ｐの顔からの光を受信して映像信号を検出することができる。また、検出端子４０ｃからの架台１０内で発生する磁場への影響を防ぐことができる。

信号線３２は、一端が受信コイル３１出力端子に接続され、他端がシールドルーム外に配置される受信部５２の入力端子に接続されている。また、途中で検出部４０のスイッチ回路４３の出力端子に接続されている。

このように、受信コイル３１の出力端子と検出部４０の出力端子間を信号線３２で接続し、受信コイル３１からのコイル信号に検出部４０からの音声信号及び映像信号を重畳させて受信部５２に伝送させることにより、受信コイル３１と受信部５２間を結ぶ第１の信号線及び検出部４０と受信部５２間を結ぶ第２の信号線の２つの信号線を設けた場合の第１の信号線と第２の信号線との間で生じる電磁ノイズの影響や各信号線の構成の配慮を必要とせず、各信号線の配線にかかる手間を低減することができる。

次に、ＭＲＩ装置１００における送受信部５０及びデータ処理部６０の動作の一例を説明する。
送受信部５０の受信部５２は、システム制御部９０から供給される重畳信号を収集するタイミングを示す制御信号に基づいて、待機時及びＭＲＩ撮像時のＭＲ信号収集タイミング以外のときに、受信コイル３１から出力されたコイル信号に検出部４０で検出された被検体信号が重畳された重畳信号を収集する。

図４は、重畳信号の周波数と出力値の関係の一例を示した図である。この重畳信号３３には、ＭＲ周波数帯域にＭＲ信号が含まれていないコイル信号に、ＭＲ周波数帯域よりも低い映像周波数帯域の撮像部４２で検出された映像信号３３１、及び映像周波数帯域よりも低い音声周波数帯域の音声検出部４１で検出された音声信号３３２が重畳されている。

受信部５２は、重畳信号３３から映像周波数帯域の映像信号３３１及び音声周波数帯域の音声信号３３２を分離し、分離した映像信号３３１及び音声信号３３２をデータ処理部６０に出力する。

データ処理部６０は、受信部５２から出力された映像信号３３１をシールドルームに隣接する操作ルームに配設された出力部７０の表示部７１に表示するための表示信号に変換し、変換した表示信号を表示部７１に表示出力する。また、受信部５２から出力された音声信号３３２を出力部７０のスピーカ７２に音声で出力するための音声信号に変換し、変換した音声信号をスピーカ７から音声出力させる。

このように、表示部７１に被検体Ｐの顔の映像を表示させることにより、架台１０内に送り込まれた受信コイル３１が配置される被検体Ｐの顔の表情を操作ルームから明瞭に観察することができる。また、スピーカ７２から音声出力させることにより、被検体Ｐの音声を操作ルームから明瞭に聞き取ることができる。これにより、被検体Ｐの状態を容易に把握することができる。

また、受信部５２はシステム制御部９０から供給されるＭＲ信号を収集するタイミングを示す制御信号に基づいて、ＭＲＩ撮像時の被検体ＰへのＲＦ波の照射に応じて受信コイル３１から出力されるＭＲ信号を含むコイル信号を収集する。そして収集したコイル信号からＭＲ信号を分離してデータ処理部６０に出力する。

図５は、ＭＲ信号を含むコイル信号の周波数と出力値の関係の一例を示した図である。このコイル信号３４には、ＭＲ周波数帯域にＭＲ信号３４１が含まれている。そして、ＭＲ信号収集時には、検出部４０のスイッチ回路４３が開いているので、コイル信号３４には、映像周波数帯域及び音声周波数帯域に映像信号及び音声信号が重畳されていない。

データ処理部６０は、受信部５２から出力されたＭＲ信号３４１に基づいて画像データを生成し、生成した画像データを表示部７１に表示する。

以上述べた本発明の実施例によれば、検出部４０を設け、検出部４０の受信端子４０ａを受信コイル３１内に配置すると共に検出端子４０ｃを架台１０外に配置し、受信端子４０ａで受信した被検体Ｐからの信号をケーブル４０ｂを介して検出端子４０ｃに伝送することにより、検出端子４０ｃの架台１０内で発生する磁場からの影響を防ぐことができる。また、検出端子４０ｃからの架台１０内で発生する磁場への影響を防ぐことができる。

これにより、受信コイル３１内にこもる被検体Ｐの音声を明瞭に聞き取ることが可能となり、受信コイル３１に覆われて隠れてしまう被検体Ｐの顔の表情を明瞭に観察することが可能となるため、被検体Ｐの状態を容易に把握することができる。

また、受信コイル３１の出力端子と検出部４０の出力端子間を信号線３２で接続し、受信コイル３１からのコイル信号に検出部４０からの音声信号及び映像信号を重畳させて受信部５２に伝送させることにより、受信コイル３１と受信部５２間を結ぶ第１の信号線及び検出部４０と受信部５２間を結ぶ第２の信号線の２つの信号線を設けた場合の第１の信号線と第２の信号線との間で生じる電磁ノイズの影響や各信号線の構成の配慮を必要とせず、各信号線の配線にかかる手間を低減することができる。

Ｐ被検体
１０架台
１１開口部
１２磁石
１３傾斜磁場コイル
２０電源部
２１静磁場電源
２２傾斜磁場電源
２３検出電源
３０送信コイル
３１受信コイル
４０検出部
５０送受信部
５１送信部
５２受信部
６０データ処理部
７０出力部
７１表示部
７２スピーカ
８０寝台
８１天板
８２支持台
８５操作部
９０システム制御部

Claims

被検体に対して磁場を発生する磁場発生手段と、
前記磁場発生手段により発生した磁場内の前記被検体近傍に配置され、前記被検体へのＲＦ波の照射に応じて磁気共鳴信号を検出する高周波コイルと、
前記高周波コイルが配置された前記被検体から前記磁気共鳴信号周波数帯域以外の信号を検出する検出手段と、
前記高周波コイルからの信号を収集して、その信号に重畳される前記検出手段により検出された信号を分離する受信手段と、
前記受信手段により分離された信号に基づいて、前記被検体の状態を知らせるためのデータを出力する出力手段とを
備えたことを特徴とするＭＲＩ装置。
前記検出手段は、前記被検体からの音声により音声信号を検出する光ファイバーマイクロフォンを有し、
前記出力手段は、前記受信手段により分離された音声周波数帯域の信号に基づいて前記被検体の音声を出力するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＭＲＩ装置。
前記検出手段は、前記被検体の顔から反射した光により映像信号を検出するファイバースコープカメラを有し、
前記出力手段は、前記受信手段により分離された映像周波数帯域の信号に基づいて前記被検体の顔の映像を表示出力するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＭＲＩ装置。
前記検出手段は、前記被検体からの前記磁気共鳴信号周波数帯域以外の信号を受信する前記高周波コイルに配置された非磁性材料からなる受信端子、この受信端子で受信した信号を伝送する光ファイバ、この光ファイバにより伝送された信号を検出する前記ＲＦ波照射領域外に配置された検出端子を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＭＲＩ装置。
前記高周波数コイルの出力端子と検出手段の出力端子間は、信号線により接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＭＲＩ装置。
前記検出手段は、前記受信手段が前記高周波コイルにより検出された磁気共鳴信号を収集するタイミングに同期して、前記磁気共鳴信号周波数帯域以外の信号の前記受信手段への出力を停止するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＭＲＩ装置。
前記検出手段を検出駆動する電力を供給する電源を有し、
前記電源は、前記被検体へのＲＦ波照射のタイミングに同期して、前記検出手段への電力の供給を停止するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のＭＲＩ装置。