JP2014212945A - 磁気共鳴装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検者に提供するための画像情報をガントリの空洞部内に投影する際に、操作者による作業なしに、その投影位置を被検者の見やすい位置に保持する。
【解決手段】撮影空間を形成する空洞部を有するガントリと、可動式の天板を有しており、被検者が載置された前記天板を前記空洞部内に移動させることにより、前記被検者を前記空洞部内に搬送する寝台と、前記空洞部内のスクリーンまたは内壁に画像情報を投影する投影機と、前記空洞部内における前記被検者の顔を含む領域を撮像するカメラと、前記カメラの出力信号に基づいて幾何学的な画像認識を行う認識手段と、前記認識手段による認識結果に基づいて、前記画像情報の投影位置を調整するよう前記投影機を制御する制御手段と、を備えた磁気共鳴装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気共鳴装置のガントリ（gantry）内において被検者が見るための画像を表示する技術に関する。

従来、磁気共鳴装置において、ガントリの空洞部内に、被検者に提供するための画像情報を投影する方法が提案されている。さらには、被検者が載置される寝台における天板の移動に応じてその投影角度等を制御し、空洞部内での画像情報の投影位置を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１、図１，段落１３等参照）。

特開平１０−１７９５４３号公報

しかしながら、被検者が載置される天板上の位置は、被検者によって異なることがある。そのため、上記の磁気共鳴装置においても、天板に被検者を載置した後、一度はその投影位置を被検者の見やすい位置に調整する必要があり、その作業が煩雑である。また、被検者の顔の向きや視線が変化したときには対応できない。

このような事情により、磁気共鳴装置において、被検者に提供するための画像情報をガントリの空洞部内に投影する際に、操作者による作業なしに、その投影位置を被検者の見やすい位置に保持することが可能な技術が望まれている。

第１の観点の発明は、
撮影空間を形成する空洞部を有するガントリと、
可動式の天板を有しており、被検者が載置された前記天板を前記空洞部内に移動させることにより、前記被検者を前記空洞部内に搬送する寝台と、
前記空洞部内のスクリーン（screen）または内壁に画像情報を投影する投影機と、
前記空洞部内における前記被検者の顔を含む領域を撮像するカメラ（camera）と、
前記カメラの出力信号に基づいて幾何学的な画像認識を行う認識手段と、
前記認識手段による認識結果に基づいて、前記画像情報の投影位置を調整するよう前記投影機を制御する制御手段と、を備えた磁気共鳴装置を提供する。

第２の観点の発明は、
前記認識手段が、前記顔の位置を認識し、
前記制御手段が、前記認識手段により認識された前記顔の位置に基づいて、前記顔の正面に前記画像情報が投影されるよう、前記投影機を制御する、上記第１の観点の磁気共鳴装置を提供する。

第３の観点の発明は、
前記認識手段が、前記顔の位置および向きを認識し、
前記制御手段が、前記認識手段により認識された顔の位置および向きに基づいて、前記顔の正面に前記画像情報が投影されるよう、前記投影機を制御する、上記第２の観点の磁気共鳴装置を提供する。

第４の観点の発明は、
前記認識手段が、前記被検者の視線を認識し、
前記制御手段が、前記視線の先に前記画像情報が投影されるよう、前記投影機を制御する、上記第１の観点の磁気共鳴装置を提供する。

第５の観点の発明は、
前記認識手段が、前記顔の位置および向きと前記眼の位置とを認識することにより、前記被検者の視線を認識する、上記第４の観点の磁気共鳴装置を提供する。

第６の観点の発明は、
前記被検者の眼に赤外線または近赤外線を照射する光源をさらに備えており、
前記認識手段が、前記出力信号に含まれる、前記眼からの赤外線または近赤外線の反射による像の情報に基づいて、前記被検者の視線を認識する、上記第４の観点の磁気共鳴装置を提供する。

第７の観点の発明は、
前記認識手段が、前記被検者の顔を覆うヘッドコイル（head coil）を構成する柵または格子の位置と前記被検者の眼の位置とを認識し、
前記制御手段が、前記眼と前記柵または格子の隙間とを結ぶ直線方向の先に、前記画像情報が投影されるよう、前記投影機を制御する、上記第１の観点の磁気共鳴装置を提供する。

第８の観点の発明は、
前記カメラが、前記天板の移動方向に沿って静磁場均一領域を挟むように設けられた複数のカメラである、上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴装置を提供する。

第９の観点の発明は、
前記天板の位置に基づいて、前記カメラを前記空洞部の内壁に沿って移動させる移動手段をさらに備えている、上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴装置を提供する。

第１０の観点の発明は、
前記カメラが、魚眼レンズ（lens）を有しており、前記空洞部の内壁に設けられている、上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴装置を提供する。

第１１の観点の発明は、
前記投影機が、投影面内の一部に前記画像情報を表示し、前記投影面内における前記画像情報の表示位置を変えることにより、前記投影位置を調整する、上記第１の観点から第１０の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴装置を提供する。

第１２の観点の発明は、
前記被検者が、前記天板に側臥位の姿勢にて載置されており、
前記投影機が、側臥位の前記被検者の顔の正面に前記画像情報を投影する、上記第１の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴装置を提供する。

第１３の観点の発明は、
前記認識手段が、認識結果に対し、時間積分をして、または、ヒステリシス（hysteresis）を持たせて出力する、上記第１の観点から第１２の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴装置を提供する。

第１４の観点の発明は、
前記認識手段が、前記被検者の眼が閉じている顔を認識し、
前記制御手段が、前記認識手段により前記被検者が眼を閉じていると認識されている間、前記投影を停止する、上記第１の観点から第１３の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴装置を提供する。

上記観点の発明によれば、認識手段が、被検者の顔を含む領域を撮像するカメラの出力信号に基づいて幾何学的な画像認識を行い、制御手段が、その認識結果に基づいて画像情報の投影位置を調整するよう投影機を制御するので、被検者ごとに画像情報の投影位置を自動で調整することができ、操作者による作業なしに、その投影位置を被検者の見やすい位置に保持することが可能となる。

発明の実施形態に係る磁気共鳴装置の構成を概略的に示す図である。 第１の実施形態に係る磁気共鳴装置の要部の構成を概略的に示す図である。 第２の実施形態、第１例に係る磁気共鳴装置の要部の構成を概略的に示す図である。 第２の実施形態、第２例に係る磁気共鳴装置の要部の構成を概略的に示す図である。 第３の実施形態に係る磁気共鳴装置の要部の構成を概略的に示す図である。 第４の実施形態に係る磁気共鳴装置の要部の構成を概略的に示す図である。 第５の実施形態に係る磁気共鳴装置の要部の構成を概略的に示す図である。

以下、発明の実施形態について説明する。なお、これにより発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１に、本実施形態に係る磁気共鳴装置１の構成を概略的に示す。同図に示すように、磁気共鳴装置１は、ガントリ１０と、寝台２０と、操作コンソール（console）３０とを有している。ガントリ１０および寝台２０は、撮影室内に設置されている。操作コンソール３０は、撮影室の外にある操作室に設置されている。

ガントリ１０は、撮影空間を形成する空洞部１１を有している。空洞部１１内には、不図示のマグネット（magnet）により静磁場が形成されている。また、ガントリ１０は、内部にコイル（coil）部１２を有している。コイル部１２は、不図示の駆動部により駆動されて勾配磁場を発生させる。受信コイル１３は、被検者４０から発生した磁気共鳴信号を受信して、操作コンソール３０に送信する。

寝台２０は、可動式の天板２１を有している。被検者４０は、この天板２１の上に、一般的には仰臥位の姿勢で載置され、空洞部１１に対して搬入および搬出される。

天板２１の繰り出し方向に向かって後側の端部には、投影機２２が設けられている。投影機２２は、天板２１に載置された被検者４０の頭部が空洞部１１内に搬送されたときに、空洞部１１の内壁または内壁に設けられたスクリーンに画像情報を投影することができるように構成されている。投影機２２は、投影角度（投影方向）や投影像（投影面）サイズ（size）の変更、投影像の逆歪補正などが可能である。投影する画像情報には、例えば、スキャン（scan）の進捗、被検者４０への息止めなどの指示、操作者の顔画像、リラクゼーション（relaxation）用の映像などが含まれる。なお、投影機２２は、天板２１以外の場所、例えば、床やガントリ１０に固定された部材などに設けられてもよい。

ガントリ１０の空洞部１１の上壁には、２つのカメラ１４Ａ，１４Ｂが天板２１の移動方向すなわちｚ軸方向に沿って、間隔を置いて設けられている。本例では、カメラ１４Ａ，１４Ｂは、空洞部１１のうち静磁場均一領域を挟むように配置されている。この領域は、例えば、ｚ軸方向において空洞部１１の中心から両方向にそれぞれ２５ｃｍ（計５０ｃｍ）の範囲にある領域である。これにより、カメラ１４Ａ，１４Ｂの存在に起因する静磁場の均一性の乱れを抑制することができる。カメラ１４Ａ，１４Ｂの撮像領域は、それぞれ、空洞部１１内の互いに異なる領域であり、これらの領域を合わせると、空洞部１１内の略全領域をカバーするように設定されている。これにより、カメラ１４Ａ，１４Ｂの少なくとも一方は、空洞部１１に搬送された被検者４０の顔を含む領域の像を取得し、その信号を出力する。カメラ１４Ａ，１４Ｂは、例えば、ＣＣＤカメラであり、カメラを構成する多くの部品が非磁性体である。なお、カメラは、３つ以上の複数設けられてもよい。

操作コンソール３０は、第１制御部３１と、データ（data）処理部３２と、認識部（認識手段）３３と、第２制御部（制御手段）３４とを有している。

第１制御部３１は、被検者４０に対して撮影が行われるよう、ガントリ１０および寝台２０を制御する。また、第１制御部３１は、受信コイル１３からの出力信号を受信して、データ処理部３２に送信する。

データ処理部３２は、受信コイル１３で受信した信号を基に、フーリエ（Fourier）変換等を用いて画像を再構成する。

図２に、第１の実施形態に係る磁気共鳴装置の要部を概略的に示す。

認識部３３は、撮影中、カメラ１４Ａ，１４Ｂの出力信号に基づいて、撮像した画像における幾何学的な画像認識を行い、被検者４０の顔の位置および向きを認識する。顔の位置は、眼、鼻、口、顔領域の中心などの位置を基準として規定してもよい。画像認識は、例えば、テンプレートマッチング（template matching）や、デジタルカメラで利用されている顔認識など、既存の画像認識技術により行う。なお、顔の向きは、画像認識から求めずに、はじめから真上方向と仮定してもよい。

第２制御部３４は、認識部３３の認識結果に基づいて、画像情報の投影位置を調整するよう投影機２２を制御する。本例では、第２制御部３４は、認識部３３によって認識された被検者４０の顔の位置および向きに基づいて、その顔の正面に画像情報の投影基準位置が位置し、投影サイズが適当なサイズになるよう投影機２２を制御する。投影基準位置は、例えば、画像情報を表す投影像の中心位置である。投影位置の調整は、例えば、第２制御部３４からの制御信号に基づいて、投影機２２本体あるいはレンズの設置角度、レンズの投影倍率をハード（hard）的に変化させたり、投影面内における画像情報の表示位置や表示サイズ、逆歪補正レベル（level）をソフト（soft）的に変化させたりして行う。

なお、認識部３３は、認識結果すなわち認識された顔の位置および向きに対して、時間積分をして緩やかに変化するようにしたり、ヒステリシスを持たせて、所定量以上の変化がない限り新たな認識結果を出力しないようにすることが好ましい。これにより、被検者４０の顔の位置や向きの僅かな変化による認識結果の高速な揺ぎやを抑えることができ、画像情報の投影位置を安定させて見やすくすることができる。

以上、本実施形態に係る磁気共鳴装置によれば、認識部３３が、被検者４０の顔を含む領域を撮像するカメラ１２の出力信号に基づいて幾何学的な画像認識を行い、第２制御部３４が、その認識結果に基づいて画像情報の投影位置を調整するよう投影機２２を制御するので、被検者ごとに画像情報の投影位置を自動で調整することができ、操作者５０による作業なしに、その投影位置を被検者４０の見やすい位置に保持することが可能となる。

（第２の実施形態）

第２の実施形態において、認識部３３は、被検者４０の視線を認識し、第２制御部３４は、被検者４０の視線の先に画像情報の投影基準位置が位置するよう、投影機２２を制御する。

図３に、第２の実施形態、第１例に係る磁気共鳴装置の要部を概略的に示す。

第１例では、認識部３３は、カメラ１４Ａ，１４Ｂの出力信号に基づいて、撮像した画像における幾何学的な画像認識を行い、被検者４０の顔の位置および向きと眼の位置とを認識することにより、被検者４０の視線を認識する。

図４に、第２の実施形態、第２例に係る磁気共鳴装置の要部を概略的に示す。

第２例では、被検者４０の眼に赤外線または近赤外線を照射する赤外光源１５をさらに設ける。赤外光源１５は、空洞部１１の内壁面に設けてもよいし、被検者４０に装着される器具に内蔵させてもよい。そして、認識部３３は、カメラ１４Ａ，１４Ｂの出力信号に含まれる、被検者４０の眼からの赤外線または近赤外線の反射による像の情報に基づいて、被検者４０の視線を認識する。赤外線または近赤外線の反射を利用した視線認識方法としては、例えば、角膜反射法や強膜トラッカ法などを用いることができる。角膜反射法は、赤外線または近赤外線を照射し、角膜での反射（プルキニエ像）を検出することにより、視線を計測する方法である。強膜トラッカ法は、赤外線または近赤外線の反射を利用し、角膜および強膜の境界を検出することにより、視線を計測する方法である。なお、赤外線または近赤外線の反射は、カメラ１４Ａ，１４Ｂとは別の検出器で検出するようにしてもよい。

（第３の実施形態）
図５に、第３の実施形態に係る磁気共鳴装置の要部を概略的に示す。

被検者４０は、頭部用の受信コイルであるヘッドコイル１６を装着している。ヘッドコイル１６は、柵状または格子状の部材１６ｍを含んでいる。そのため、被検者４０の顔をその部材１６ｍが覆ってしまい、被検者４０の自然な視線の先にこの部材１６ｍが存在する場合がある。そこで、このような場合には、次のような構成を考えることができる。

認識部３３は、被検者４０の顔を覆うヘッドコイル１５を構成する柵状または格子状の部材１６ｍの位置と被検者４０の眼の位置とを認識する。当該認識には、カメラ１４Ａ，１４Ｂで撮像された画像における画像認識や、赤外線／近赤外線の反射を利用した手法などにより行う。なお、被検者４０の眼の認識において、部材１６ｍは認識できるが被検者４０の眼が認識できないときは、その眼が部材１６ｍと認識方向において重なっているものとみなし、被検者４０の眼のおおよその位置を割り出す。そして、第２制御部３４は、被検者４０のと、部材１６ｍの柵または格子の隙間とを結ぶ直線の先に、画像情報の投影基準位置が位置するよう、投影機２２を制御する。

このような構成によれば、被検者４０がヘッドコイル１６を装着している場合にも、ヘッドコイル１６が邪魔にならない、被検者４０が見やすい位置に、画像情報を投影することができる。

（第４の実施形態）
図６に、第４の実施形態に係る磁気共鳴装置の要部を概略的に示す。

固定式のカメラ１４Ａ，１４Ｂに代えて、可動式のカメラ１４Ｃを備える。また、寝台２０における天板２１の位置に基づいて、カメラ１４Ｃを空洞部１１の内壁に沿って移動させる移動部１７をさらに備えている。

天板２１上での被検者４０の頭部の位置は、ある程度決まっており、所定の範囲内で特定できる。そこで、移動部１７は、天板２１の位置に基づいて、その範囲が撮像領域に入るようにカメラ１４Ｃの位置を移動させる。あるいは、はじめに、空洞部１１の被検者４０が搬入される入口付近が撮像領域に入るようカメラ１４Ｃを待機させて撮像し、移動部１７は、認識部３３による画像認識で被検者４０の顔が認識されたら、その後は、カメラ１４Ｃを天板２１の移動に追従するように移動させてもよい。

このような構成によれば、被検者４０の顔を常に認識し易い位置から撮像することができ、認識精度の向上が期待できる。また、カメラも一つで足りる。

（第５の実施形態）
図７に、第５の実施形態に係る磁気共鳴装置の要部を概略的に示す。

２つのカメラ１４Ａ，１４Ｂに代えて、魚眼レンズを有するカメラ１４Ｄを、空洞部１１内の内壁に設ける。カメラ１４Ｄは、魚眼レンズを有するので、単独で空洞部１１内のかなり広い領域を撮像することができる。

このような構成によれば、カメラを複数台設けたり、カメラを移動させる手段を設けたりする必要がないので、コスト（cost）を抑えることができる。

（第６の実施形態）
被検者４０は、天板２１に側臥位の姿勢にて載置されている。被検者４０は、腰が曲がっていたり、仰臥位の姿勢では痛みを感じたりする場合には、このように側臥位の姿勢を取ることがある。

投影機２２は、このような側臥位の姿勢をとる被検者４０の顔の正面に、画像情報を投影することができるよう構成されている。

このような構成によれば、側臥位の姿勢を取る被検者４０にも対応することができる。

（第７の実施形態）
認識部３３は、被検者４０が眼を閉じているか否かも認識する。第２制御部３４は、認識部３３により被検者４０が眼を閉じていると認識されている間は、画像情報の投影を停止するよう投影機２２を制御する。

被検者４０は、まぶたを閉じていても、眼から近距離の位置に投影像があると眩しさを感じることがあるが、このような構成によれば、その眩しさを防ぐことができる。また、省エネにも貢献することができる。

１ 磁気共鳴装置
１０ ガントリ
１１ 空洞部
１２ コイル部
１３ 受信コイル
１４Ａ〜１４Ｄ カメラ
１５ 赤外光源
１６ ヘッドコイル
１６ｍ 部材
１７ 移動部
２０ 寝台
２１ 天板
２２ 投影機
３０ 操作コンソール
３１ 第１制御部
３２ データ収集部
３３ 認識部
３４ 第２制御部
４０ 被検者
５０ 操作者

Claims (14)

1. 撮影空間を形成する空洞部を有するガントリと、
   可動式の天板を有しており、被検者が載置された前記天板を前記空洞部内に移動させることにより、前記被検者を前記空洞部内に搬送する寝台と、
   前記空洞部内のスクリーンまたは内壁に画像情報を投影する投影機と、
   前記空洞部内における前記被検者の顔を含む領域を撮像するカメラと、
   前記カメラの出力信号に基づいて幾何学的な画像認識を行う認識手段と、
   前記認識手段による認識結果に基づいて、前記画像情報の投影位置を調整するよう前記投影機を制御する制御手段と、を備えた磁気共鳴装置。
2. 前記認識手段は、前記顔の位置を認識し、
   前記制御手段は、前記認識手段により認識された前記顔の位置に基づいて、前記顔の正面に前記画像情報が投影されるよう、前記投影機を制御する、請求項１に記載の磁気共鳴装置。
3. 前記認識手段は、前記顔の位置および向きを認識し、
   前記制御手段は、前記認識手段により認識された顔の位置および向きに基づいて、前記顔の正面に前記画像情報が投影されるよう、前記投影機を制御する、請求項２に記載の磁気共鳴装置。
4. 前記認識手段は、前記被検者の視線を認識し、
   前記制御手段は、前記視線の先に前記画像情報が投影されるよう、前記投影機を制御する、請求項１に記載の磁気共鳴装置。
5. 前記認識手段は、前記顔の位置および向きと前記眼の位置とを認識することにより、前記被検者の視線を認識する、請求項４に記載の磁気共鳴装置。
6. 前記被検者の眼に赤外線または近赤外線を照射する光源をさらに備えており、
   前記認識手段は、前記出力信号に含まれる、前記眼からの赤外線または近赤外線の反射による像の情報に基づいて、前記被検者の視線を認識する、請求項４に記載の磁気共鳴装置。
7. 前記認識手段は、前記被検者の顔を覆うヘッドコイルを構成する柵または格子の位置と前記被検者の眼の位置とを認識し、
   前記制御手段は、前記眼と前記柵または格子の隙間とを結ぶ直線方向の先に、前記画像情報が投影されるよう、前記投影機を制御する、請求項１に記載の磁気共鳴装置。
8. 前記カメラは、前記天板の移動方向に沿って静磁場均一領域を挟むように設けられた複数のカメラである、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
9. 前記天板の位置に基づいて、前記カメラを前記空洞部の内壁に沿って移動させる移動手段をさらに備えている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
10. 前記カメラは、魚眼レンズを有しており、前記空洞部の内壁に設けられている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
11. 前記投影機は、投影面内の一部に前記画像情報を表示し、前記投影面内における前記画像情報の表示位置を変えることにより、前記投影位置を調整する、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
12. 前記被検者は、前記天板に側臥位の姿勢にて載置されており、
    前記投影機は、側臥位の前記被検者の顔の正面に前記画像情報を投影する、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
13. 前記認識手段は、認識結果に対し、時間積分をして、または、ヒステリシスを持たせて出力する、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
14. 前記認識手段は、前記被検者の眼が閉じている顔を認識し、
    前記制御手段は、前記認識手段により前記被検者が眼を閉じていると認識されている間、前記投影を停止する、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。

Images