JP2015167698A - 医療用画像診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】医療用画像診断装置において、被検者情報の誤入力のリスクを低減し、確度の高い被検者情報を担保し、確度の高いＳＡＲマネジメントを提供することにある。【解決手段】３次元奥行きカメラによる被検者撮像で骨格トラッキングし、各関節の３次元座標情報から身長、肩幅を認識し、体格モデルデータベースから体重を推定して、操作者に手入力されたＳＡＲに関するパラメータの妥当性チェックを追加する手段を有することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、医療用画像診断装置に係り、例えば、被検者中の水素や燐等からの核磁気共鳴（以下、「ＮＭＲ」という）信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する核磁気共鳴イメージング（以下、「ＭＲＩ」という）装置に適用し、信頼性の高い被検者情報を用いてＳＡＲマネジメントする方法に関する。

ＭＲＩ装置は、被検者、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するＮＭＲ信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を２次元的に或いは３次元的に画像化する装置である。撮影においては、ＮＭＲ信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたＮＭＲ信号は、２次元又は３次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。

近年のＭＲＩ装置は、３．０Ｔなどの高磁場が普及しており、装置の被検者への安全性には、確度の高いＳＡＲ（Specific Absorption Rate）マネジメントが必要である。ＳＡＲの算出は操作者が入力した被検者の体重や撮像部位に依存し、ＳＡＲがＩＥＣ６０６０１で定められた規制値を超えないようにインタロック（撮影中断機能）が備えられている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００８−２２９００８号公報

ＭＲＩ装置の操作者は、被検者の検査前に身長、体重、性別、年齢、検査部位などの被検者に関する基本情報を登録し、その後に検査を開始する。ところで、正確なＳＡＲマネジメントには検査前に登録された体重などのＳＡＲ計算に関するパラメータに誤入力がないことが前提となる。

キーボードにより手入力された被検者情報と、例えばＢＭＩ（体重／身長^２）などとを用いた簡易チェックでは、大幅な誤入力を防止できても、身長／体重の組合せが妥当であれば通ってしまうものであり、誤入力発生のリスクはなくせるものではなかった。つまり、手入力されたパラメータに対するチェックだけでは確度に限界がある。

そこで、本発明の目的は、被検者情報の誤入力のリスクを低減し、確度の高い被検者情報を担保し、確度の高いＳＡＲマネジメントを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る医療用画像診断装置は、磁場中に置かれた被検者に電磁波を照射する電磁波発生部と、被検者から放出される信号に基づいて、該被検者の所望の部分の画像を生成する画像処理部と、被検者の身長、体重を含む第１被検者情報を入力する入力部と、第１被検者情報に基づいてＳＡＲ値を算出するＳＡＲマネジメント部と、被検者を撮影し被検者画像を取得する撮影器とを備え、ＳＡＲマネジメント部は、被検者画像を基にして被検者パラメータを導出し、被検者パラメータから求めた第２被検者情報に基づいて第１被検者情報の適否を判定する入力被検者情報判定手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、確度の高い被検者情報を担保し、確度の高いＳＡＲマネジメントを提供することができる。また、新規被検者でない場合でも、被検者選択間違いを検出するのにも適用できる。

本発明に係るＭＲＩ装置の全体基本構成の一例を示す図。 被検者情報の登録手順（ａ）、並びにカメラ撮像による被検者情報を用いた登録情報の誤りチェック手順（ｂ）を示すフローチャート。 ＭＲＩ装置における被検者撮像用カメラの配置例を示す説明図。 カメラ撮像する被検者と、取得する登録情報を示す説明図。

以下、添付図面に従って本発明のＭＲＩ装置の好ましい実施形態について詳説する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

なお、本発明の実施形態として、ＭＲＩ装置を例にして説明するが、本発明はＣＴ装置などの医療用画像診断装置にも適用できる。

最初に、本発明に係るＭＲＩ装置の一例の全体概要を図１に基づいて説明する。図１は、本発明に係るＭＲＩ装置の一実施例の全体構成を示すブロック図である。このＭＲＩ装置は、ＮＭＲ現象を利用して被検者の断層画像を得るもので、図２に示すように、ＭＲＩ装置は静磁場発生系２と、傾斜磁場発生系３と、送信系５と、受信系６と、信号処理系７と、シーケンサ４と、中央処理装置（ＣＰＵ）８とを備えて構成される。

静磁場発生系２は、垂直磁場方式であれば、被検者１の周りの空間にその体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば、体軸方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検者１の周りに永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。

傾斜磁場発生系３は、ＭＲＩ装置の座標系（静止座標系）であるＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル９と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源１０とから成り、後述のシ−ケンサ４からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源１０を駆動することにより、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを印加する。撮影時には、スライス面（撮影断面）に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルス（Ｇｓ）を印加して被検者１に対するスライス面を設定し、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの２つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス（Ｇｐ）と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス（Ｇｆ）を印加して、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。

シーケンサ４は、高周波磁場パルス（以下、「ＲＦパルス」という）と傾斜磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段で、ＣＰＵ８の制御で動作し、被検者１の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系５、傾斜磁場発生系３、および受信系６に送る。

送信系５は、被検者１の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるために、被検者１にＲＦパルスを照射するもので、高周波発振器１１と変調器１２と高周波増幅器１３と送信側の高周波コイル（送信コイル）１４ａとから成る。高周波発振器１１から出力された高周波パルスをシーケンサ４からの指令によるタイミングで変調器１２により振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器１３で増幅した後に被検者１に近接して配置された高周波コイル１４ａに供給することにより、ＲＦパルスが被検者１に照射される。

受信系６は、被検者１の生体組織を構成する原子核スピンの核磁気共鳴により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信号）を検出するもので、受信側の高周波コイル（受信コイル）１４ｂと信号増幅器１５と直交位相検波器１６と、Ａ／Ｄ変換器１７とから成る。送信側の高周波コイル１４ａから照射された電磁波によって誘起された被検者１の応答のＮＭＲ信号が被検者１に近接して配置された高周波コイル１４ｂで検出され、信号増幅器１５で増幅された後、シーケンサ４からの指令によるタイミングで直交位相検波器１６により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがＡ／Ｄ変換器１７でディジタル量に変換されて、信号処理系７に送られる。

信号処理系７は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、光ディスク１９、磁気ディスク１８等の外部記憶装置と、ＣＲＴ等からなるディスプレイ２０とを有し、受信系６からのデータがＣＰＵ８に入力されると、ＣＰＵ８が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検者１の断層画像をディスプレイ２０に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク１８等に記録する。

操作部２５は、ＭＲＩ装置の各種制御情報や上記信号処理系７で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス２３、及び、キーボード２４から成る。被検者情報は検査前に２３、２４を通じて入力される。この操作部２５はディスプレイ２０に近接して配置され、操作者がディスプレイ２０を見ながら操作部２５を通してインタラクティブにＭＲＩ装置の各種処理を制御する。

なお、図１において、送信側の高周波コイル１４ａと傾斜磁場コイル９は、被検者１が挿入される静磁場発生系２の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検者１に対向して、水平磁場方式であれば被検者１を取り囲むようにして設置されている。また、受信側の高周波コイル１４ｂは、被検者１に対向して、或いは取り囲むように設置されている。

現在ＭＲＩ装置の撮像対象核種は、臨床で普及しているものとしては、被検者の主たる構成物質である水素原子核（プロトン）である。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を２次元もしくは３次元的に撮像する。

第１の実施形態

次に、本発明の第１の実施形態について図１、２を用いて説明する。
本第１の実施形態では、検査開始前に被検者１の被検者情報を患者カードに基づいて登録し、３次元奥行きカメラ３３により撮像した被検者撮像画像に基づいてＳＡＲ算出に供する被検者情報のパラメータに誤入力がないかチェックし、チェック後の確度が担保された入力パラメータを用いてＳＡＲを算出する。

まず、図２（ａ）に検査開始前の準備手順を示す。
（１）新規被検者１の検査を開始する（ステップ１０１）。
（２）次に、被検者登録を行う（ステップ１０２）。
被検者登録は、例えば、操作者がマウス２３、あるいはキーボード２４を用いて被検者情報を手入力し、磁気ディスク１８などの記憶装置に保持することにより実行される。

また、被検者情報の内容は、身長、体重、性別、年齢、検査部位などである。

ＢＭＩ数値を用いて身長／体重の組合せが、通常の人体から得られる数値に照らしてありえない数値でないかをチェックをする。

（３）プロトコルの選択を行う（ステップ１０３）。
プロトコルとしては、検査開始前に被検者情報の入力値が異常な場合は、再確認の警告（アラーム）を発するモード１、あるいは、撮像中にＭＲＩ装置にインターロックを掛けるモード２などがあり、いずれかまたは全てのモードを操作者がディスプレイ２０などの表示装置から選択する。

（４）被検者情報のチェック結果を入力する（ステップ１０４）。
被検者情報のチェックは、後述する図２（ｂ）に示す手順で実行される。
（５）次に、被検者１をテーブル３１上に搭載された寝台３０の上にセットする（ステップ１０４）。
（６）ガントリ３２内に搬送された寝台３０上の被検者１に対して、ＲＦ照射のスキャン走査を行い開始し撮影画像を得る（ステップ１０５）。

次に、上記ステップ１０４で示す被検者情報チェックにつき、図２（ｂ）を用いて説明する。
（７）被検者情報チェックを開始する（ステップ２０１）。
（８）被検者をカメラで撮像する（ステップ２０２）。
被検者１を図３に示すように寝台３０上に載せ、ガントリ３２に配置された３次元奥行きカメラ３３を用いて被検者１の撮像画像を得る。被検者１の撮像状態は、図４で示すＸ座標値及びＹ座標値が取得できれば、寝台３０上に載せた状態でなくともよく、例えば、直立した状態でも構わない。

また、３次元奥行きカメラ３３は、被検者の撮影が可能な場所ならば任意に設置可能である。

（９）画像解析を行い、被検者の骨格トラッキングを行う（ステップ２０３）。
ステップ２０２で得られた被検者撮像画像を用いて、骨格トラッキングにより、被検者１の頭部、つま先、及び各関節の３次元座標を取得する（図４参照）。画像解析は、中央処理装置（ＣＰＵ）８で実行される。

（１０）身長／肩幅を算出する（ステップ２０４）。
ステップ２０３で得られた各３次元座標から被検者１の身長及び肩幅を算出する。計算式は以下の通りである。
身長（Ｘ）＝頭部ｙ座標−つま先ｙ座標・・・（式１）
肩幅（Ｙ）＝右肩ｘ座標−左肩ｘ座標・・・・（式２）
ここで、図４に示すように、肩は４１で示し、つま先は４２で示している。

（１１）体重推定をする（ステップ２０５）。
ステップ２０４で求めた身長／肩幅を用いて、予め記憶装置（例えば、磁気ディスク１８など）に保存されている人体寸法データベースから被検者１の体格に近いモデルのモデル体重を抽出する。

体重は、身長×肩幅^２におおよそ比例すると言われ、身長、肩幅の差分を補正して体重を推定する。
体重（推定）＝モデル体重×（身長の比例係数）×（肩幅の比例係数）^２
ここで、身長の比例係数は、（式１）で求めた身長とモデル体重の抽出に用いたモデルの身長との比から得られる比例係数（算出身長／モデル身長）であり、肩幅の比例係数は、（式２）で求めた肩幅とモデル体重の抽出に用いたモデルの肩幅との比から得られる比例係数（算出肩幅／モデル肩幅）である。

（１２）被検者情報を入力する（ステップ２０６）。
ステップ１０２で登録された被検者情報を入力する。
（１３）被検者情報の誤りチェックをする（ステップ２０７）。
ステップ２０５で求めた体重（推定）とステップ２０６で入力された被検者情報の身長から、身長／体重（推定）との比を算出し、その比が予め設定した判定値Ｎ（％）以内にあるか判定する。例えば、Ｎ＝５％と設定しておく。

判定値Ｎ以内ならば、被検者情報チェックを終了し、検査開始とする。
判定値Ｎ以内でないならば、ステップ２０８へ進む。
（１４）アラームを出力する（ステップ２０８）。
ステップ１０３で入力したプロトコルによりモード１が選択された場合、アラーム出力を行う。検査開始前にアラーム出力が出力されると、操作者は、入力した登録情報を患者カードと照合し誤りがないか再確認し、誤りを発見した時は、登録情報を再入力する。

高分解能撮像を実現するために磁場強度を高めたＭＲＩ装置、例えば、３Ｔ（テスラ）ＭＲＩ装置において、正確なＳＡＲマネジメントが一層求められており、本実施形態によるＳＡＲマネジメントは、このような要求に応えるものであり、手入力によるミスを撮像直前に未然に発見し、適正なＳＡＲ条件で被検者の撮像を開始できる効果がある。

第２の実施形態

第１の実施形態では、患者カードから被検者１の被検者情報を入力する際の入力の誤りを、カメラを用いて撮像した被検者の実態画像から発見する方法であるが、本実施形態では、多数の患者カードから被検者１の患者カードを抽出する際に、その抽出そのものに誤りがある場合に、その抽出誤り、すなわち患者カードの取り違えを発見する方法に関する。

本第２の実施形態では、検査開始前に被検者１の被検者情報を患者カードに基づいて登録し、３次元奥行きカメラ３３により撮像した被検者の撮像画像に基づいてＳＡＲ算出に供する被検者情報のパラメータに誤入力がないかチェックし、チェック後の確度が担保された入力パラメータを用いてＳＡＲを算出する。従って、ＳＡＲを算出までの手順は、第１の実施形態で用いた方法と同じである。相違点は、上記ステップ２０８でアラーム出力する際に、患者カードの取り違えのチェックをする旨の警告文を表示するなどの示唆を与えるメッセージを表記する点である（図示せず）。

以下に、患者カードの取り違えのケースを想定として、実施形態を説明する。

＜ケースＡ＞ＢＭＩ算出に用いられる身長、体重が明らかに異なる被検者の場合である。
この場合には、（ステップ２０４）で撮像した被検者の画像から、身長、肩幅が算出され、体重が推定される。画像から算出された身長、体重は、明らかに登録情報の身長、体重と異なる。従って、患者カードの取り違えを発見することができる。

＜ケースＢ＞もう一つは、ＢＭＩ算出に用いられる身長、体重がほぼ同じ被検者の場合である。

この場合には、（ステップ２０４）で撮像した被検者の画像から、身長、肩幅が算出され、体重が推定される。推定体重と患者カードに記載の体重とを比較して、患者カードの取り違えの有無を判定できる。従って、患者カードに記載のない、新たな情報である肩幅から患者カードの取り違えを発見できる効果が期待できる。

以上に示すように、本実施形態によれば、患者カードの取り違えによって生じる人的なミスを防止することが可能となる。

第３の実施形態

第３の実施形態は、第１の実施形態で確定した誤りのない被検者情報を基に算出されたＳＡＲ値を用いて行うＳＡＲマネジメントに関する。

第１の実施形態で示したステップ１０３のプロトコルの選択でモード２を選択した場合は、ステップ１０５以降で以下の動作が行われる。すなわち、スキャン中は確定した被検者情報を元に、リアルタイムにＳＡＲ値を実測し、予め設定した規制値を超過しないようにモニタする。実測が規制値をオーバーしたら計測停止するインターロックを設ける。インターロックは、スキャンを止めるなどの方法で行う。

なお、確定した被検者情報は磁気ディスク１８などの記憶装置に記憶され、ＳＡＲ値は、シーケンサ４の指令に基づいてＣＰＵ８で演算処理されてリアルタイムに実測される。

本実施形態によれば、撮像中にＳＡＲ条件に係るパラメータを計測し、撮像中のＳＡＲ値が登録情報に対するＳＡＲ条件を超える場合は、直ちに装置を止める機能を備えるので、被検者を被爆から守る効果がある。

１…被検者、２…静磁場発生系、３…傾斜磁場発生系、４…シーケンサ、５…送信系、６…受信系、７…信号処理系、８…中央処理装置（ＣＰＵ）、９…傾斜磁場コイル、１０…傾斜磁場電源、１１…高周波発信器、１２…変調器、１３…高周波増幅器、１４ａ…高周波コイル（送信コイル）、１４ｂ…高周波コイル（受信コイル）、１５…信号増幅器、１６…直交位相検波器、１７…Ａ／Ｄ変換器、１８…磁気ディスク、１９…光ディスク、２０…ディスプレイ、２１…ＲＯＭ、２２…ＲＡＭ、２３…トラックボール又はマウス、２４…キーボード、２５…操作部、２６…生態信号計測ユニット、５１…ガントリ、５２…テーブル、５３…筐体、５４…処理装置。

Claims (9)

1. 磁場中に置かれた被検者に電磁波を照射する電磁波発生部と、
   前記被検者から放出される信号に基づいて、該被検者の所望の部分の画像を生成する画像処理部と、
   前記被検者の身長、体重を含む第１被検者情報を入力する入力部と、
   前記第１被検者情報に基づいてＳＡＲ値を算出するＳＡＲマネジメント部と、
   前記被検者を撮影し被検者画像を取得する撮影器と、を備え、
   前記ＳＡＲマネジメント部は、前記被検者画像を基にして被検者パラメータを導出し、前記被検者パラメータから求めた第２被検者情報に基づいて前記第１被検者情報の適否を判定する入力被検者情報判定手段を有する医療用画像診断装置。
2. 前記被検者パラメータは、該被検者の骨格トラッキングにより該被検者の頭部、つま先及び各関節の位置座標を取得し、取得した前記位置座標から求めた被検者の肩幅を含むことを特徴とする請求項１に記載の医療用画像診断装置。
3. 前記第２被検者情報は、前記被検者の推定体重を含むことを特徴とする請求項１に記載の医療用画像診断装置。
4. 前記入力被検者情報判定手段は、前記第１被検者情報と前記第２被検者情報とを比較し、予め設定された判定値に従って、前記第１被検者情報の適否を判定することを特徴とする請求項１に記載の医療用画像診断装置。
5. 前記入力被検者情報判定手段は、前記第１被検者情報が不適と判定した時、アラームを出力することを特徴とする請求項４に記載の医療用画像診断装置。
6. 前記入力被検者情報判定手段は、前記第１被検者情報が不適と判定した時、前記被検者と異なる被検者の情報入力を示唆するアラームを出力することを特徴とする請求項４に記載の医療用画像診断装置。
7. 前記入力被検者情報判定手段により適正と判定された前記第１被検者情報を基に、前記被検者の撮像中にリアルタイムに算出されるＳＡＲ値が予め設定された規定値を超える場合、前記撮像を中断させる機能を有する請求項１に記載の医療用画像診断装置。
8. 前記ＳＡＲマネジメント部は、前記第１被検者情報に含まれる前記被検者の患者カードに記載された体重と、前記第２被検者情報に基づく推定体重とを比較し、前記比較の結果を基にして前記患者カードの取り違えの有無を判定する請求項３に記載の医療用画像診断装置。
9. 前記ＳＡＲマネジメント部は、前記患者カードの取り違え有りと判定した場合、
   表示装置にアラームを表示する請求項８に記載の医療用画像診断装置。

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