JP2019058461A - Magnetic resonance imaging apparatus, device position detection method using the same, device, and image-guided intervention support apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging:MRI)を用いた画像ガイド下インターベンション技術に関する。 The present invention relates to image-guided intervention techniques using Magnetic Resonance Imaging (MRI).
生体への侵襲を最小限にして治療を行う低侵襲治療が近年注目されている。具体的には、凍結治療・ラジオ波治療・マイクロ波治療等、ニードル形状の治療デバイスを経皮的に穿刺してがんの治療を行う穿刺治療、組織を採取するバイオプシー(生検)、あるいはカテーテル治療に代表される血管内治療などがあり、これら治療デバイスを用いた治療においては、生体内において対象とする腫瘍組織等の治療ターゲットに治療デバイス(ニードルやカテーテル)を正確に誘導するために、超音波やX線を用いてリアルタイムに撮像された生体画像が利用されている。また静磁場とラジオ周波数(Radio Frequency:RF)の電磁波を用いて体内の臓器や組織を詳細に可視化するMRIは生体組織のコントラストや治療領域(組織変性)の可視化に優れるという利点があり、MRIガイド下治療も有効な治療手段の1つであり、MRIガイド下インターベンション技術が種々開発されている。 In recent years, minimally invasive treatment for treating with minimal invasion to the living body has attracted attention. Specifically, puncturing treatment to treat cancer by percutaneously piercing a needle-shaped treatment device such as cryotherapy, radio wave treatment, microwave treatment, etc., biopsy (biopsy) to collect tissue, or There is intravascular treatment represented by catheter treatment, etc., and in treatment using these treatment devices, in order to accurately guide the treatment device (needle or catheter) to a treatment target such as tumor tissue to be treated in vivo , And living body images captured in real time using ultrasound and X-rays. In addition, MRI, which visualizes organs and tissues in the body in detail using static magnetic fields and electromagnetic waves (Radio Frequency: RF), has the advantage of being excellent in visualization of the contrast of living tissue and the treatment area (tissue degeneration). Guided treatment is also one of effective treatment means, and various MRI guided intervention techniques have been developed.
例えば、特許文献1には、トラッキングすべき対象に磁気センサを取り付け、MRI装置の傾斜磁場コイルを活性化して、それにより誘導コイルに誘導される信号を検出し、対象物の位置や向きを推定する技術が開示されている。また特許文献2には、デバイスの、被検体に挿入されない部分に光学マーカー(輝点)を3つ取り付けて、その輝点の位置からデバイス先端の位置と傾きを検出する技術が開示されている。特許文献3には、カテーテル挿入時に用いるガイドワイヤーを、RF受信コイルを兼ねるものとし、このRF受信コイルが検出したRF信号を用いて三次元画像を作成し、その中心投影画像からカテーテルに設けたマーカーの位置や向きを検出する技術が開示されている。さらに非特許文献1には、カテーテルの先端に磁性体を添付してMR画像上に低信号領域を生成して3次元MR画像上で治療デバイス位置を検出する方法が提案されている。
For example, in Patent Document 1, a magnetic sensor is attached to an object to be tracked, and a gradient magnetic field coil of an MRI apparatus is activated, thereby detecting a signal induced to an induction coil and estimating a position or an orientation of the object Technology is disclosed. Further,
しかしながら、特許文献1に記載された方法は、磁気センサからの信号を処理するためにMRI装置とは別に信号処理ユニットを備える必要がある。特許文献2に記載された方法は、体外に位置するマーカーと体内に挿入された治療デバイスとのジオメトリが一定であるという前提で治療デバイス位置を推定するものであるため、体内で形状が変化する治療デバイスには対応できない。また特許文献3や非特許文献1に記載された方法は、三次元画像を作成するため、位置検出のリアルタイム性に限界がある。また上述したいずれの方法も治療デバイスの位置を検出する上で、精度や時間分解能において課題がある。
However, the method described in Patent Document 1 needs to include a signal processing unit separately from the MRI apparatus to process the signal from the magnetic sensor. The method described in
本発明は上記従来技術の課題を解決するため、複数の位置にMRI装置で検出可能なマーカーを設けたデバイスを用いるとともに、デバイス挿入中に複数のマーカーの1軸投影核磁気共鳴信号を3軸について取得することで、極めて短時間でマーカー位置を検出する。特にマーカーが核磁気共鳴信号に反映しない場合(例えばデバイスが非存在)と反映する場合との差分を取ることで、位置検出の精度を高めることできる。 In order to solve the problems of the prior art described above, the present invention uses a device provided with markers that can be detected by an MRI apparatus at a plurality of positions, and performs uniaxial projection nuclear magnetic resonance signals of a plurality of markers in three axes during device insertion. The marker position is detected in a very short time by acquiring about. The accuracy of position detection can be enhanced by taking the difference between the case where the marker does not reflect the nuclear magnetic resonance signal (for example, the absence of the device) and the case where the marker reflects it.
すなわち本発明の一つの態様は、デバイス位置検出機能を備えたMRI装置であり、所定のパルスシーケンスを実行し、被検体から発生する核磁気共鳴信号を収集する撮像部と、前記撮像部が収集した核磁気共鳴信号を用いた演算を行う信号処理部と、を備え、前記撮像部が実行するパルスシーケンスは、前記被検体の内部に挿入されたデバイスを撮像するデバイス用シーケンスを含み、当該デバイス用シーケンスは、互いに直交する3軸について、それぞれ、1軸に投影した核磁気共鳴信号を取得するステップを実行するものであり、前記信号処理部は、前記デバイス用シーケンスで取得した3軸の投影核磁気共鳴信号を用いて、前記デバイスの位置を検出するデバイス位置検出部を備える。 That is, one aspect of the present invention is an MRI apparatus provided with a device position detection function, which executes a predetermined pulse sequence and acquires an imaging unit that collects nuclear magnetic resonance signals generated from a subject, and the imaging unit collects And a signal processing unit for performing an operation using a nuclear magnetic resonance signal, wherein the pulse sequence executed by the imaging unit includes a device sequence for imaging a device inserted inside the subject, and the device The sequence for performing executes a step of acquiring nuclear magnetic resonance signals projected on one axis for each of three axes orthogonal to each other, and the signal processing unit performs projection of the three axes acquired for the device sequence. A device position detection unit that detects the position of the device using a nuclear magnetic resonance signal is provided.
本発明の別の態様は、被検体内に挿入されたデバイスの位置を検出する方法であって、前記磁気共鳴イメージング装置によって、非選択励起RFパルスを照射後、直交する3軸のうち第一の軸に読出し傾斜磁場を印加して、前記第一の軸に投影した核磁気共鳴信号を取得するステップと、前記3軸のうち前記第一の軸とは異なる第二の軸に読出し傾斜磁場を印加して、前記第二の軸に投影した核磁気共鳴信号を取得するステップと、前記3軸のうち前記第一及び第二の軸とは異なる第三の軸に読出し傾斜磁場を印加して、前記第三の軸に投影した核磁気共鳴信号を取得するステップと、第一、第二及び第三の軸についてそれぞれ取得した投影核磁気共鳴信号を用いて、前記複数のマーカーの位置を検出するステップを含む。 Another aspect of the present invention is a method of detecting the position of a device inserted in a subject, wherein the magnetic resonance imaging apparatus emits a non-selective excitation RF pulse, and then the first of three orthogonal axes is irradiated. Applying a readout gradient magnetic field to the first axis to obtain a nuclear magnetic resonance signal projected onto the first axis, and reading out the second gradient axis to the second axis different from the first axis among the three axes. To obtain a nuclear magnetic resonance signal projected onto the second axis, and applying a readout gradient magnetic field to a third of the three axes different from the first and second axes. And acquiring the nuclear magnetic resonance signal projected on the third axis, and the projected nuclear magnetic resonance signal acquired on each of the first, second and third axes to obtain the positions of the plurality of markers. Including the step of detecting.
本発明のデバイスの位置の検出方法が適用されるデバイスは、その長手方向に沿った複数の異なる位置に、磁気共鳴イメージング装置で検出可能なマーカーが配置されものである。即ち、本発明のデバイスは、被検体の内部に挿入されるデバイスであって、その長手方向に沿った複数の異なる位置に、磁気共鳴イメージング装置で検出可能なマーカーが配置され、前記磁気共鳴イメージング装置が検出する各マーカーに起因する核磁気共鳴信号がマーカー毎に識別可能なデバイスである。
さらに本発明は、上述したデバイスと磁気共鳴イメージング装置とを組み合わせた画像ガイド下インターベンション支援装置を提供する。
In the device to which the method of detecting the position of the device of the present invention is applied, markers detectable by a magnetic resonance imaging apparatus are arranged at a plurality of different positions along the longitudinal direction. That is, the device of the present invention is a device inserted into the inside of a subject, wherein markers detectable by a magnetic resonance imaging apparatus are arranged at a plurality of different positions along the longitudinal direction, and the magnetic resonance imaging described above A nuclear magnetic resonance signal attributable to each marker detected by the device is a device that can be identified for each marker.
Furthermore, the present invention provides an image-guided intervention support device combining the above-described device and a magnetic resonance imaging apparatus.
本発明によれば、3軸の投影核磁気共鳴信号からデバイス位置を検出することで、リアルタイムで且つ精度よくデバイス位置を提示することができる。これにより、画像ガイド下インターベンションの精度を高めることができる。 According to the present invention, the device position can be presented in real time and with high accuracy by detecting the device position from the three-axis projection nuclear magnetic resonance signal. This can increase the accuracy of the image-guided intervention.
以下、本発明のMRI装置の実施形態について説明する。
まず、本発明が適用されるMRI装置の全体構成について説明する。図1はMRI装置の外観図である。図示するMRI装置は、鉛直方向に静磁場を発生する磁石11を備えたMRI装置で、テーブル12に寝かせられた被検体は静磁場発生磁石11のボア内の撮像空間に挿入され撮像される。このMRI装置は、オープン型と呼ばれ、手術や治療、検査等の手技を行う医者が撮像空間に置かれた被検体1に対し直接アクセスできるように被検体1の周囲が撮像空間の外側に開放されている。このためオープン型MRI装置は、撮像と平行して手技を行うインターベンションMRIに好適である。但し、本発明はオープン型MRIに限定されるものではない。
Hereinafter, an embodiment of the MRI apparatus of the present invention will be described.
First, the entire configuration of an MRI apparatus to which the present invention is applied will be described. FIG. 1 is an external view of an MRI apparatus. The illustrated MRI apparatus is an MRI apparatus provided with a
次に、本実施形態のMRI装置の全体概要を、図2を参照して説明する。このMRI装置100は、大きく分けて、撮像部10と信号処理部(演算部)50とを備える。撮像部10は、静磁場発生磁石11、傾斜磁場発生部(21、22)、RF送信部(31〜34)、受信部(41〜44)、及びシーケンサ15を備えている。信号処理部50は、制御系を兼ねたCPU51及びそれに付随する入出力装置や記憶装置を備える。
Next, the general outline of the MRI apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG. The
静磁場発生磁石11は、被検体1の周りの空間に均一な静磁場を発生させるもので、発生する静磁場の方向により、図1に示す鉛直磁場方式と、被検体の体軸にほぼ平行な方向の磁場を発生する水平磁場方式とがある。また静磁場発生源によって永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式がある。本実施形態では、静磁場発生磁石11の方式は特に限定されない。
The static magnetic
傾斜磁場発生部は、MRI装置の座標系(静止座標系)であるX、Y、Zの3軸方向に傾斜磁場を発生する3組の傾斜磁場コイル21と、傾斜磁場コイル21をそれぞれ駆動する傾斜磁場電源22とを備え、シーケンサ15からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源22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(Gs)を印加して被検体1に対するスライス面を設定し、そのスライス面に実質的に直交してか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(Gp)と周波数エンコード方向傾斜磁場(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。
The gradient magnetic field generating unit drives the gradient
RF送信部は、被検体1の生体組織を構成する原子の核スピンの核磁気共鳴を起こさせるRF磁場を被検体1に照射するためのもので、RF発振器31と変調器32とRF増幅器33と送信側のRF送信コイル34とから成る。RF発振器31から出力されたRF磁場をシーケンサ15からの指令によるタイミングで変調器32により振幅変調し、この振幅変調されたRF磁場をRF増幅器33で増幅した後に被検体に近接して配置されたRF送信コイル34に供給することにより、RF磁場が被検体1に照射される。
The RF transmission unit is for irradiating the subject 1 with an RF magnetic field that causes nuclear magnetic resonance of the nuclear spins of the atoms constituting the living tissue of the subject 1, and includes an
なお、送信系のRF送信コイル34と傾斜磁場コイル21は、静磁場発生磁石11が発生する静磁場空間内に、鉛直磁場方式であれば被検体1に対向して、水平磁場方式であれば被検体1を取り囲むようにして設置されている。
The
シーケンサ15は、RF磁場と傾斜磁場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、CPU51の制御で動作し、被検体の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令をRF送信部30及び傾斜磁場発生部20に送る。
The
受信部40は、被検体1の生体組織を構成する原子の核スピンの核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号をエコー信号として受信するもので、RF受信コイル41と、信号増幅器42と、位相検波器43と、A/D変換器44とを備える。送信系のRF送信コイル34から照射されたRF磁場によって誘起された被検体1の応答のNMR信号が被検体1に近接して配置されたRF受信コイル41で検出され、信号増幅器42で増幅された後、シーケンサ15からの指令によるタイミングで位相検波器43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44でデジタル信号に変換され、信号処理部50に送られる。
The receiving unit 40 receives, as an echo signal, a nuclear magnetic resonance signal emitted by nuclear magnetic resonance of nuclear spins of atoms constituting the living tissue of the subject 1, and includes an
信号処理部50は、装置を制御するとともに各種データの処理を行うCPU51と内部メモリで構成され、さらに付随する装置として、磁気ディスク61、光ディスク62等の外部記憶装置、液晶ディスプレイ等からなる表示装置63、及び操作部64を備える。受信部40からのデータがCPU51に入力されると、CPU51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体1の断層画像をディスプレイ63に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク61等に記録する。
The
操作部64は、MRI装置の各種制御情報や信号処理部50で行う処理の制御情報を入力するもので、例えばマウスやキーボード等から成る。操作部64はディスプレイ63に近接して配置され、操作者がディスプレイ63を見ながら操作部64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。
The
信号処理部50には、撮像方法によって異なる種々のパルスシーケンスが予めプログラムとして格納されている。本実施形態では、被検体を撮像するためのパルスシーケンスのほかに、被検体の体内にデバイスを挿入しながら撮像を行うインターベンション手技の際に、被検体内に挿入されたデバイスの位置を検出するためのパルスシーケンス(デバイス用シーケンス)が格納されている。デバイス用シーケンスの詳細は後述する。
In the
信号処理部50(CPU51)は、操作部64を介してパルスシーケンスとそのパラメータが設定されると、シーケンサ15を介して撮像部10の各部を制御し、撮像を行い画像再構成する。またインターベンション手技の際には、デバイス用シーケンスを実行し、デバイス用シーケンスの実行により得た信号を用いたデバイス位置の計算或いは表示を行う。即ち、後述するデバイスとともにMRI装置の信号処理部50は、画像ガイド下インターベンション支援装置として機能する。
When the pulse sequence and its parameters are set via the
このような機能を実現する信号処理部50の機能の一例を図3に示す。信号処理部50は、図3に示すように、撮像パルスシーケンス及び必要に応じてデバイス用シーケンスの実行を制御するシーケンス制御部51、パルスシーケンスの実行によって収集された核磁気共鳴信号に対しフーリエ変換等の演算を行い画像を作成する画像再構成部52、デバイス用シーケンスの実行により収集された信号を用いてデバイス位置を検出するデバイス位置検出部54、及び表示装置63に表示する表示画像を生成し、表示を制御する表示制御部55を備える。これら信号処理部50の機能は、CPU51が実行するソフトウェアとして実現することも可能であるが、その一部又は全部をASICやFPGA等のハードウェアで実現するようにしてもよい。
An example of the function of the
上述した構成を踏まえ、MRIガイド下治療における、本実施形態のMRI装置の動作の実施形態を説明する。 Based on the configuration described above, an embodiment of the operation of the MRI apparatus of the present embodiment in the MRI-guided treatment will be described.
<第一実施形態>
まず、図4を参照して、MRIガイド下治療について説明する。
図4は、MRI装置100の撮像空間に置かれた人体401の内部に存在する腫瘍などの治療ターゲット402にニードルなどの治療デバイス403を誘導する様子を示す。MRIガイド下治療は、表示装置63に表示されたMRI画像上に、治療ターゲット402および治療デバイス403あるいは治療デバースに付された各マーカー404〜406を同時に表示させることによって、治療デバイス403を治療ターゲット402に誘導させる。
First Embodiment
First, MRI-guided treatment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 shows a state in which a
治療デバイス403としては、(1)生検に用いるバイオプシーニードル、(2)凍結治療、ラジオ波治療、マイクロ波治療などに用いられる治療用ニードル、(3)血管内治療に用いられるカテーテルやガイドワイヤー等の血管内治療用デバイス、(4)消化器内視鏡、腹腔鏡、気管支内視鏡、神経内視鏡などの内視鏡など、生体内で機能する各種のデバイスがある。
The
本実施形態はいずれの治療デバイスにも適用することができるが、ここでは、ニードル形状のデバイスを経皮的に穿刺してがんの治療を行う穿刺治療を例にして説明する。穿刺治療には、がん組織を凍結して治療する凍結治療、あるいは加熱させて治療するラジオ波治療やマイクロ波治療、レーザー治療などがある。穿刺治療においては、治療デバイスの先端を正確に治療ターゲットとなる腫瘍に誘導させることが重要である。そのために、MRIで治療デバイスの位置と治療ターゲットの位置をモニタリングする必要がある。 Although the present embodiment can be applied to any treatment device, here, a puncturing treatment in which a needle-shaped device is punctured percutaneously to treat cancer is described as an example. Puncture treatments include cryotherapy where cancer tissues are frozen and treated, or radio wave treatment, microwave treatment, laser treatment, etc., where heat treatment is performed. In puncture therapy, it is important to accurately guide the tip of the treatment device to the tumor to be the treatment target. Therefore, it is necessary to monitor the position of the treatment device and the position of the treatment target by MRI.
治療デバイス403には、長手方向に沿った複数の位置に、治療デバイス403の目印となる第1のマーカー(M1)404、第2のマーカー(M2)405、第3のマーカー(M3)406が固定されている。各マーカーは、MRIにおいて局所的に信号強度の減少を誘発する磁性体または磁場発生コイル、あるいはMRIにおいて局所的に信号強度の増加を誘発する材料、例えばビタミン剤によって構成される。このような材料から構成される塗料をデバイスに塗付したり、部材を固定したりすることでマーカーを構成することができる。各マーカーは、信号強度の変化、減少度合い或いは増加度合いがマーカーによって異なるなど、互いに識別可能であることが好ましい。信号強度の変化を識別可能にする手法として、例えば、マーカーが磁性体塗料や磁性体からなる部材の場合はその大きさ或いは形状を異ならせる、磁場発生コイルの場合は発生する磁場の大きさを異ならせる、などが採りえる。
The
磁場発生コイルをマーカーとして用いたデバイスの一例を図5に示す。このマーカーを備えた治療デバイス501は、従来の治療デバイス502に第1のマーカー(M1)503、第2のマーカー(M2)504、第3のマーカー(M3)505を備えた構成である。これらマーカーは治療デバイス502の長手方向に沿って所定の間隔dで、デバイスに巻かれたコイルからなる。間隔dは特に限定されるものではないが、各マーカーを識別可能な距離例えば10mm以上であることが好ましい。またデバイスが屈曲するものであっても、それらの間隔からデバイスの方向が推定可能な距離例えば100mm以下であることが好ましい。ここで第1のマーカー503は1ターンのコイル、第2のマーカー504は2ターンのコイル、第3のマーカー505は3ターンのコイルであり、それぞれが直列に接続されている。これらのコイルはそれぞれ自己インダクタンスが異なるため、これらのコイルに電流が印加された場合に各コイルが生じる磁場はそれぞれ異なる。すなわち、各マーカーはMRIにおいて局所的に信号強度の減少を誘発し、その度合いがマーカー毎に異なるので、各マーカーの位置を特定することができる。
An example of a device using a magnetic field generating coil as a marker is shown in FIG. The
このようなデバイスを用いたMRIガイド下治療の手順の一例を、図6を参照して説明する。 An example of the procedure of the MRI guided treatment using such a device will be described with reference to FIG.
まず被検体を撮像空間に設置し、必要に応じてMRI装置による撮像を行いながら、被検体に対し、生検針、カテーテル等のデバイスを挿入する。撮像に必要な条件やパラメータは、被検体を撮像空間に位置決めする際に低空間分解能の位置決め画像を取得した後、設定しておく。 First, a subject is placed in an imaging space, and a device such as a biopsy needle or a catheter is inserted into the subject while performing imaging with an MRI apparatus as necessary. Conditions and parameters necessary for imaging are set after acquiring a positioning image of low spatial resolution when positioning the object in the imaging space.
例えば、デバイスの挿入或いは進行に先立って、操作部64を介して撮像開始の指示を受け付けると、シーケンス制御部51は予め設定された撮像シーケンスを実行して、撮像を開始する(S101、S102)。撮像シーケンスは特に限定されないが、インターベンションMRIのように、複数回の撮像を繰り返すことが予想される場合には、計測時間が短いパルスシーケンス、図7に示すようなグラディエントエコー(GrE)系のパルスシーケンスが選択される。即ち、RFパルス701とスライス選択傾斜磁場702とを印加して、被検体の所定の領域(スライス)を励起した後、位相エンコード傾斜磁場703を印加するとともに読出し傾斜磁場704を印加し、RFパルス701印加から所定のエコー時間TE後にエコー信号705を計測する。所定の繰り返し時間TRで上述した一連のシーケンスを繰り返し、画像再構成に必要な数のエコー信号を計測する。なお図7では2次元のGrE系パルスシーケンスを示しているが、3次元でもよい。
For example, when an instruction to start imaging is received via the
画像再構成部52は、収集したエコー信号に対しフーリエ変換等の演算を施して画像再構成し、画像データを生成する。画像データは、必要に応じて、記憶装置内に格納され、また表示装置63に表示される。
The
デバイスの挿入を開始した後、操作部64を介してデバイス位置検出の指示を受け付けると(S103)、シーケンス制御部51はデバイス用シーケンスを実行する(S104)。デバイス用シーケンスは、図8に示すように、非選択RFパルス801の印加と1軸の読出し傾斜磁場802によるエコー信号803計測とを、直交する3軸について、それぞれに行うものであり、一つのエコー信号計測までが数十ミリ秒の極めて短時間のシーケンスである。即ち、RFパルス801aを照射してマーカーを含む体内の注目領域全体を励起し、x方向のリードアウト傾斜磁場802aによってエコー信号803aを計測する。画像再構成部52が、このエコー信号803aをフーリエ変換することで、x軸上に投影された1次元磁気共鳴信号分布(1次元投影像)が得られる。同様に、RFパルス801bを照射して注目領域全体を励起し、y方向のリードアウト傾斜磁場802bによってエコー信号803bを計測し、フーリエ変換して、y軸上に投影された1次元磁気共鳴信号分布を得る。さらに、RFパルス801cを照射して注目領域全体を励起し、z方向のリードアウト傾斜磁場802cによってエコー信号803cを計測し、フーリエ変換し、z軸上に投影された1次元の磁気共鳴信号分布を得る。
After starting insertion of a device, when an instruction for device position detection is received through the operation unit 64 (S103), the
各軸の磁気共鳴信号分布では、デバイスのマーカーが存在する各軸上の位置が、高信号或いは低信号となって現れる。図8のパルスシーケンスから得られた1次元投影像を、図9に模式的に示す。図中、横軸が位置、縦軸が信号強度である。この例では、マーカーは信号強度を局所的に減少させるマーカーM1、M2を2つ設けた場合を示しており、信号低下の度合いはマーカーM1よりもマーカーM2が大きいものとしている。図9(a)はx軸上に投影された1次元の磁気共鳴信号分布901であり、ここで、マーカーM1が存在する座標x1およびマーカーM2が存在する座標x2において、x軸上に投影された1次元の磁気共鳴信号が局所的に低下している。さらに、信号低下の度合いはx1に比べてx2の方が大きい。したがって、x軸上に投影された1次元の磁気共鳴信号の分布から、マーカーM1のx座標がx1、マーカーM2のx座標がx2であると判別することができる。またy軸上に投影された1次元の磁気共鳴信号分布902(図9(b))及び図9(c)に示すz軸上に投影された1次元の磁気共鳴信号分布903(図9(c))から、図9(a)の場合と同様にして、マーカーM1のy座標がy1、マーカーM2のy座標がy2であり、マーカーM1のz座標がz1、マーカーM2のz座標がz2であると判別することができる。すなわち、マーカーM1の座標が(x1、y1、z1)、マーカーM2の座標が(x2、y2、z2)であると検出することができる。またマーカーM1及びM2の座標からこれらを結ぶ線の角度を算出することができ、この線の角度は擬似的にデバイスの進行方向と見做すことができる。
In the magnetic resonance signal distribution of each axis, the position on each axis where the marker of the device is present appears as a high signal or a low signal. A one-dimensional projection image obtained from the pulse sequence of FIG. 8 is schematically shown in FIG. In the figure, the horizontal axis is position, and the vertical axis is signal strength. In this example, the marker shows the case where two markers M1 and M2 for locally reducing the signal intensity are provided, and the degree of signal reduction is such that the marker M2 is larger than the marker M1. FIG. 9 (a) is a one-dimensional magnetic
なお、図9の例では、MRIにおいて局所的に信号強度の減少を誘発するマーカーを用いた場合を示したが、局所的に信号強度の増加を誘発するマーカーの場合には、信号の局所的な増加からマーカーの位置を検出することができる。 Although the example of FIG. 9 shows the case of using a marker that induces a decrease in signal intensity locally in MRI, in the case of a marker that induces an increase in signal intensity locally, The position of the marker can be detected from the increase.
デバイス位置検出部54は、これら3軸の一次元投影像に現れるマーカーの位置を検出するとともに、複数のマーカーの位置を用いてデバイスの向き(進行方向)を計算する(S105)。デバイスが変形しないか、殆ど変形しない材料から構成されている場合には、デバイス自体のジオメトリから、デバイス先端位置と方向を計算することができる。またデバイスが曲がって変形可能なものである場合には、各マーカーをそれぞれ識別可能な(信号強度の変化度合いがマーカーによって異なる)マーカーとしておくことにより、投影データ上でそれぞれを識別することで、位置や方向を算出することができる。
The device
表示制御部55は、デバイス位置計算部54からデバイス位置を受け取り、画像再構成部52が再構成した被検体の画像上にデバイス位置を重畳して表示する(S106)。デバイス位置を表示する被検体画像としては、断層像や三次元画像データをMIP(最大値投影)或いはMinIP(最小値投影)処理した投影像等の種々の態様がある。ナビゲーション画面の一例を図10に示す。この例では、ステップS105で算出した各マーカー(M1〜M3)404〜406(図4)の位置から、これらマーカーを含む断面の画像1000を予め取得した三次元の被検体画像から切り出し、その断面画像上にマーカー位置を黒丸1004〜1006で重畳表示する。
The
画像1000として、図11(a)に示すような、デバイスの挿入位置(穿刺点)Sと例えば第一のマーカーM1904を含む断面の画像や三次元画像をMIP処理等した画像でもよい。またマーカー位置の表示と併せて、マーカーをつなぐ線をデバイス形状1003として表示したり、図11(b)に示すように、デバイスを示す線1003の延長線を示し、デバイスの進行方向を表示してもよい。これにより術者は、デバイスが治療ターゲット1002に向かっているのか、ずれているのかを直観的に把握することができる。なお図10の断面画像の場合、全てのマーカー位置は必ずしも断面内に含まれないが、マーカー位置を画像1000の断面に投影して表示し、マーカー位置の断面からの距離に応じて表示する黒丸1004〜1006に輝度差を設けてもよい。
The
表示の別の態様として、図12に示すように、穿刺点Sと治療ターゲット1002とを含む三断面(Axial、Colonal、Sattittal)上にマーカー位置及びデバイス形状を表示してもよい。この場合、術者はデバイスの3次元の進行方向を直観的に把握することができる。また図13に示すように、デバイス先端に設けたマーカーM1を通り且つデバイス進行方向に直交する面の断層像或いはMIP像を表示し、その面に治療ターゲット1002を投影した画像とデバイス先端の位置を重畳表示してもよい。デバイス進行方向は、例えば2つのマーカーM1とM2を結ぶ線の方向をデバイス進行方向とする。上述した種々の態様の画像は、単独で表示してもよいし、適宜組み合わせて並列に表示してもよい。
As another aspect of the display, as shown in FIG. 12, the marker position and the device shape may be displayed on three cross sections (Axial, Colonal, Sattittal) including the puncture point S and the
術者は、このようなナビゲーション画面(画像900)を確認しながら、さらにデバイスを進めるかどうかを判断し(S107)、目的位置に達するまで撮像(S102)とデバイス位置検出(S104〜S106)を繰り返す。 While checking the navigation screen (image 900), the operator judges whether to further advance the device (S107), and performs imaging (S102) and device position detection (S104 to S106) until the target position is reached. repeat.
なお上記説明では、ステップS103は、操作部64を介した指示によって位置検出を行うか否かを判断しているが、例えば、デバイス先端位置が目的部位に近づいた時点で、自動的に所定の間隔で繰り返し、表示画像に重畳するデバイス位置を、新たに取得した位置情報で更新するようにしてもよい。
In the above description, step S103 determines whether or not position detection is to be performed according to an instruction via the
また図6では示していないが、デバイスが目的位置に到達した後、例えば、デバイスを用いた生検、凍結或いは温熱治療などを行う場合には、その開始前後において撮像を行い、治療効果を確認することも可能である。 Also, although not shown in FIG. 6, when, for example, a biopsy using a device, freezing or thermal treatment is performed after the device reaches a target position, imaging is performed before and after the start to confirm the treatment effect It is also possible.
本実施形態によれば、デバイスとして長手方向の複数の位置にMRIで識別可能なマーカーを付したものを用いるとともに、被検体内部に挿入されたデバイス位置を検出するに際し、撮像部が1軸に投影した核磁気共鳴信号を取得するステップを、互いに直交する3軸について実行するデバイス用シーケンスによる撮像を行い、演算部が、デバイス用シーケンスで取得した3軸の投影核磁気共鳴信号を用いて、デバイスの位置を検出する。デバイス用シーケンスは、位相エンコード傾斜磁場の印加を伴わないため極めて短時間でデバイス位置検出に必要な情報を得ることができる。例えば、3次元のMRI画像をリアルタイム(0.1秒以下)で撮像することは困難であるが、本実施形態によれば1軸に投影された磁気共鳴信号を3回(3軸分)検出すればよく、高速に(0.1秒以下で)マーカーの位置から生体内でのデバイスの位置や形状を特定することができる。さらに、各マーカーを含むMRI画像を表示し、さらに各マーカーの位置からデバイスの形状を推定して重畳表示することによって、術者は直観的に治療デバイス位置や進行方向を確認することができ、治療デバイスを操作して治療ターゲット402(図4)に誘導することができる。またデバイスとして、それぞれの信号変化度合いが異なる複数のマーカーを付したデバイスを用いるとともに、そのようなデバイスを含む被検体の3軸の投影核磁気共鳴信号を用いることで、精度よくデバイスの位置を検出することができる。 According to the present embodiment, the imaging unit has one axis when detecting the position of the device inserted in the inside of the subject while using a device in which MRI distinguishable markers are attached to a plurality of longitudinal positions as the device. The step of acquiring the projected nuclear magnetic resonance signal is performed by imaging for a device sequence which is executed with respect to three axes orthogonal to each other, and the operation unit uses the three-axis projection nuclear magnetic resonance signal acquired in the device sequence. Detect device location. Since the device sequence does not involve application of a phase encoding gradient magnetic field, information required for device position detection can be obtained in a very short time. For example, although it is difficult to capture a three-dimensional MRI image in real time (0.1 seconds or less), according to this embodiment, the magnetic resonance signal projected onto one axis is detected three times (for three axes) The position and shape of the device in vivo can be identified quickly from the position of the marker (in less than 0.1 second). Furthermore, by displaying an MRI image including each marker, and estimating the shape of the device from the position of each marker and superimposing the display, the operator can intuitively confirm the treatment device position and the advancing direction. The treatment device can be manipulated to direct treatment target 402 (FIG. 4). Moreover, while using the device which attached several markers in which each signal variation degree differs as a device, using the three-axis projection nuclear magnetic resonance signal of the subject containing such a device, the position of the device can be accurately performed. It can be detected.
<第二実施形態>
第一実施形態では、撮像部がデバイス用シーケンスにより取得した3軸方向の1次元の磁気共鳴信号分布(投影像)から直接マーカー位置を検出したが、本実施形態では、マーカーが非アクティブの投影像を基準画像とし、マーカーがアクティブの投影像と基準画像との差分からマーカー位置を検出する。「マーカーが非アクティブ」とは、マーカーの影響が画像に現れない状態を意味し、例えば、デバイスを被検体に挿入する前の画像はマーカーが非アクティブの画像であり、デバイスを被検体に挿入した状態で撮像した当該デバイスを含む画像はマーカーがアクティブの画像である。また図5に示すような磁場発生コイルをマーカーとして用いた場合には、コイルに通電せず磁場を発生しない状態が非アクティブ、コイルに通電し磁場を発生する状態がアクティブである。
Second Embodiment
In the first embodiment, the marker position is detected directly from the one-dimensional magnetic resonance signal distribution (projected image) in the three axial directions acquired by the device sequence by the imaging unit. However, in this embodiment, the projection of the inactive marker The image is used as a reference image, and the marker position is detected from the difference between the projected image of the active marker and the reference image. "Marker is inactive" means that the effect of the marker does not appear in the image, for example, the image before inserting the device into the subject is the image with the marker inactive, and the device is inserted into the subject The image including the device captured in the state as described above is an image in which the marker is active. When a magnetic field generating coil as shown in FIG. 5 is used as a marker, the state in which the coil is not energized and no magnetic field is generated is inactive, and the state in which the coil is energized to generate a magnetic field is active.
本実施形態における、MRIガイド下治療の手順を、図14を参照して説明する。図14において、図6と同じ手順は同じ符号で示し、重複する説明は省略する。本実施形態の手順も図6に示す手順とほぼ同様であるが、デバイス用シーケンス(S104)に先立って、マーカーが非アクティブである場合の1次元投影像(基準画像)を取得するステップS111が加えられること、デバイス位置計算(S105)に先立って、基準画像からマーカーがアクティブである場合の1次元投影像を差し引いて得られる信号の分布を取得するステップS112が含まれることが異なる。 The procedure of the MRI-guided treatment in this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 14, the same steps as those in FIG. The procedure of this embodiment is also substantially the same as the procedure shown in FIG. 6, but prior to the device sequence (S104), step S111 of acquiring a one-dimensional projection image (reference image) when the marker is inactive is used. The difference is that prior to the device position calculation (S105), the step of S112 for obtaining the distribution of the signal obtained by subtracting the one-dimensional projection image when the marker is active from the reference image is included.
ステップS111では、S104と同じデバイス用シーケンスを実行する。この際、治療ターゲット近傍が体動の影響を受ける部位である場合には、差分する画像(S104で取得する一次元投影像)との間で体動の影響を最小限にすることが必要である。ステップS111は、点線で囲った撮像ステップS101、S102の前後のいずれに実行してもよい。マーカーが磁場発生コイルの場合には、磁場発生コイルのオンオフを切り替えるだけで、アクティブと非アクティブを切り替えることができるので、ステップS111とステップS104を連続して行うことにより、体動の影響を最小限にすることができる。 In step S111, the same device sequence as in step S104 is executed. At this time, if the vicinity of the treatment target is a site affected by body movement, it is necessary to minimize the influence of body movement with the image to be subtracted (one-dimensional projection image acquired in S104). is there. Step S111 may be performed either before or after the imaging steps S101 and S102 surrounded by a dotted line. When the marker is a magnetic field generating coil, active and inactive can be switched only by switching on and off the magnetic field generating coil. Therefore, by continuously performing steps S111 and S104, the influence of body movement is minimized. Can be limited.
一方、マーカーが磁性体や高濃度物質である場合、マーカーが非アクティブである場合の基準像はデバイスを体内に挿入する前に取得する必要があるので、ステップS111とステップS104を連続して行うことはできない。ここで体動が呼吸に起因する体動の場合、呼吸動は周期的であるため、1周期内の呼吸変動に対応する複数の基準画像を事前に取得し記憶装置(外部記憶装置61等)内に格納しておく。そして、ステップS112では、予め取得した基準画像のうち、体動の位相(時相)がステップS104で取得した一次元投影像と一致する画像を選択し、差分する。これにより体動の影響を最小限にすることができる。デバイス位置検出ステップS105では、この差分をもとにマーカー位置を検出する。
On the other hand, when the marker is a magnetic substance or a high concentration substance, step S111 and step S104 are sequentially performed because it is necessary to acquire a reference image when the marker is inactive before inserting the device into the body. It is not possible. Here, if the body movement is a body movement caused by respiration, the respiratory movement is periodic, so a plurality of reference images corresponding to the respiratory fluctuation in one cycle are acquired in advance and the storage device (
ステップS111及びS104において、呼吸に起因する変動(時相)を計測する手法として、横隔膜の変動をモニタリングする手法がある。具体的には、横隔膜に直交する領域にペンシルビーム形状のRFパルスを照射し、ナビゲーターエコーと呼ばれる付加的なエコーを取得して横隔膜の変動をモニタリングし、呼吸に起因する変動を計測する。また、1次元投影像を用いて呼吸変動をモニタリングすることもできる。呼吸変動の影響が大きい腹部撮像を例にとると、図15(a)に示すように、体の前後方向(Anterior−Posterior:AP方向)をy方向とすれば、図15(b)の1次元投影像の両端はそれぞれ腹部表面bと背部表面aに対応する。周期的な呼吸変動においては、図15(b)に点線と実線とで示すように、腹部表面の位置(yb2〜yb1)も周期的に変動するため、1次元投影像の形状或いは端部の座標yから呼吸変動の時相を特定することができる。したがって、AP方向の1次元投影像から呼吸変動の時相を特定し、対応する時相の基準画像を用いることで、体動の影響を最小限にすることができる。なおマーカーが磁場発生コイルの場合には、マーカーが非アクティブである基準画像を取得するステップS111と、マーカーがアクティブである一次元投影像を取得するステップS104とを殆ど時間差なく実行することにより体動の影響を最小限にできることは前述のとおりであるが、この場合にも、1周期内の呼吸変動に対応する複数の基準画像を事前に求めておいてもよいことは言うまでもない。 In steps S111 and S104, there is a method of monitoring the fluctuation of the diaphragm as a method of measuring the fluctuation (temporal phase) caused by the respiration. Specifically, an area perpendicular to the diaphragm is irradiated with a pencil beam shaped RF pulse, an additional echo called a navigator echo is acquired to monitor the fluctuation of the diaphragm, and a change due to respiration is measured. One-dimensional projection images can also be used to monitor respiratory variability. Taking an example of abdominal imaging where the influence of respiratory fluctuation is large, as shown in FIG. 15 (a), if the anteroposterior direction (Anterior-Posterio: AP direction) of the body is the y direction, 1 in FIG. 15 (b) Both ends of the two-dimensional projection correspond to the abdominal surface b and the back surface a, respectively. In the periodic breathing fluctuation, as shown by the dotted and solid lines in FIG. 15B, the position (yb2 to yb1) of the abdominal surface also periodically fluctuates, so the shape or edge of the one-dimensional projection image is From the coordinate y, it is possible to identify the phase of respiratory fluctuation. Therefore, it is possible to minimize the influence of body movement by specifying the phase of respiratory fluctuation from the one-dimensional projection image in the AP direction and using the reference image of the corresponding phase. In the case where the marker is a magnetic field generating coil, the body is performed with almost no time difference between step S111 of acquiring a reference image in which the marker is inactive and step S104 of acquiring a one-dimensional projection image in which the marker is active. Although the effect of motion can be minimized as described above, it is needless to say that also in this case, a plurality of reference images corresponding to respiratory fluctuation in one cycle may be obtained in advance.
図16はマーカーが非アクティブである場合の投影像(基準画像)からマーカーがアクティブである場合の一次元投影像を差し引いて得られる信号の分布(図14のステップS112で求めた差分)を示す図であり、(a)はx軸投影像1601、(b)はy軸投影像1602、(c)はz軸投影像1603を示している。このように、マーカーが非アクティブである場合の一次元投影像からマーカーがアクティブである場合の一次元投影像を差し引くことによって、マーカーによる信号強度変化を明瞭に捉えることができる。またピークの高さによってマーカーの種類を正確に判別することができる。図16(a)においては、x=x1とx=x2において2つのピークが存在し、x=x1におけるピークよりもx=x2におけるピークの方が大きい。したがって、マーカーM1のx座標がx1、マーカーM2のx座標がx2であると判別することができる。同様に、図16(b)からマーカーM1のy座標がy1、マーカーM2のy座標がy2であると判別することができ、図16(c)からマーカーM1のz座標がz1、マーカーM2のz座標がz2であると判別することができる。すなわち、マーカーM1の座標が(x1、y1、z1)、マーカーM2の座標が(x2、y2、z2)であると判別することができる。
FIG. 16 shows the distribution of the signal obtained by subtracting the one-dimensional projection image when the marker is active from the projection image (reference image) when the marker is inactive (difference obtained in step S112 in FIG. 14). It is a figure, (a) is
マーカー位置の検出(S105)後に、図10〜図13に示したように、その位置を治療ターゲットや穿刺点を含む被検体断層像に重畳表示(S106)することは第一実施形態と同様であり、表示の形態も種々の形態を取りえる。 After the detection of the marker position (S105), as shown in FIGS. 10 to 13, displaying the position superimposed on the tomogram of the subject including the treatment target and the puncture point (S106) is the same as in the first embodiment There are also various forms of display.
本実施形態によれば、マーカーが非アクティブな状態の画像とアクティブな状態の画像との差分を取ることで、マーカーによる信号変化がより明確に検出することができ、マーカー位置即ちデバイス位置の検出精度を高めることができる。また非アクティブな状態の投影像(基準画像)として、被検体の周期的体動の時相毎の投影像を取得しておくことにより、差分を取る際に体動の影響を最小限にすることができ、デバイス位置検出の精度を高めることができる。またデバイスのマーカーとして、磁場発生コイルを用いた場合には、基準画像の取得とマーカーがアクティブな状態の投影像取得とをほぼ同時に(0.1秒程度の時間差で)行うことができるので、周期的な体動のみならず不用意に起こる体動についてもその影響を最小限にすることができる。 According to the present embodiment, by taking the difference between the image in the inactive state and the image in the active state, the signal change due to the marker can be detected more clearly, and the marker position, ie, the device position is detected. Accuracy can be improved. Also, by obtaining a projection image for each phase of periodic body movement of the subject as a projection image (reference image) in an inactive state, the influence of body movement is minimized when taking a difference. Can improve the accuracy of device position detection. When a magnetic field generating coil is used as a marker of the device, acquisition of a reference image and projection image acquisition in a state in which the marker is active can be performed almost simultaneously (with a time difference of about 0.1 seconds). It is possible to minimize the influence not only on cyclic movements but also on careless movements.
10:撮像部、11:静磁場発生磁石、15:シーケンサ、20:傾斜磁場発生部、30:RF送信部、34:RF送信コイル、40:受信部、41:RF受信コイル、50:信号処理部、51:CPU、51:シーケンス制御部、52:画像再構成部、54:デバイス位置検出部、55:表示制御部、63:表示装置、64:操作部、100:MRI装置、403:治療デバイス、404〜406:マーカー、501:治療デバイス、504〜506:マーカー、100:MRI装置。 10: imaging unit, 11: static magnetic field generation magnet, 15: sequencer, 20: gradient magnetic field generation unit, 30: RF transmission unit, 34: RF transmission coil, 40: reception unit, 41: RF reception coil, 50: signal processing Unit 51: CPU 51: sequence control unit 52: image reconstruction unit 54: device position detection unit 55: display control unit 63: display device 64: operation unit 100: MRI apparatus 403: treatment Device, 404-406: marker, 501: therapeutic device, 504-506: marker, 100: MRI apparatus.
Claims (16)
前記撮像部が実行するパルスシーケンスは、前記被検体の内部に挿入されたデバイスを撮像するデバイス用シーケンスを含み、当該デバイス用シーケンスは、互いに直交する3軸について、それぞれ、1軸に投影した核磁気共鳴信号を取得するステップを実行するものであり、
前記信号処理部は、前記デバイス用シーケンスで取得した3軸の投影核磁気共鳴信号を用いて、前記デバイスの位置を検出するデバイス位置検出部を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 An imaging unit that executes a predetermined pulse sequence and collects nuclear magnetic resonance signals generated from a subject; and a signal processing unit that performs computation using the nuclear magnetic resonance signals collected by the imaging unit.
The pulse sequence executed by the imaging unit includes a device sequence for imaging a device inserted inside the subject, and the device sequence is a nucleus projected on one axis for each of three mutually orthogonal axes. Performing the step of acquiring magnetic resonance signals;
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the signal processing unit includes a device position detection unit that detects the position of the device using the three-axis projection nuclear magnetic resonance signal acquired by the device sequence.
前記デバイスは、その長手方向に沿った複数の位置に、磁気共鳴イメージング装置で識別可能なマーカーを備え、
前記デバイス位置検出部は前記3軸の投影核磁気共鳴信号から複数の前記マーカーの位置を検出し、当該マーカーの位置をもとに前記デバイスの位置及び挿入方向を算出することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1,
The device comprises markers distinguishable by the magnetic resonance imaging apparatus at a plurality of positions along its longitudinal direction,
The device position detection unit detects the positions of a plurality of the markers from the projected nuclear magnetic resonance signals of the three axes, and calculates the position and the insertion direction of the device based on the positions of the markers. Resonance imaging device.
前記信号処理部は、前記核磁気共鳴信号を用いて被検体画像を作成する画像再構成部と、前記画像再構成部が作成した被検体画像を、前記デバイス位置検出部が検出したデバイス位置の情報とともに表示装置に表示させる表示制御部と、をさらに備え、
前記表示制御部は、前記デバイス位置検出部が検出したデバイス位置を用いて、前記表示装置に表示させる前記被検体画像の断面を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1,
The signal processing unit includes an image reconstruction unit that creates an object image using the nuclear magnetic resonance signal, and a device position at which the device position detection unit detects the object image created by the image reconstruction unit. And a display control unit that causes the display device to display information together with the information.
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the display control unit controls a cross section of the subject image to be displayed on the display device using the device position detected by the device position detection unit.
前記表示制御部は、前記被検体画像の断面として、前記デバイスを含む断面を前記表示装置に表示させることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 3,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the display control unit causes the display device to display a cross section including the device as a cross section of the subject image.
前記表示制御部は、前記被検体画像の断面として、前記デバイスの先端を含み且つ挿入方向に交差する断面を前記表示装置に表示させることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 3,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the display control unit causes the display device to display a cross section including the tip of the device and intersecting the insertion direction as a cross section of the subject image.
前記デバイス位置検出部は、前記核磁気共鳴信号に対する前記デバイスの影響がない状態で前記デバイス用シーケンスにより取得した基準核磁気共鳴信号と、前記核磁気共鳴信号に対する前記デバイスの影響がある状態で前記デバイス用シーケンスにより取得した核磁気共鳴信号との差分を用いて、前記デバイス位置を検出することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1,
The device position detection unit is configured to have a reference nuclear magnetic resonance signal acquired by the device sequence in a state where the device does not affect the nuclear magnetic resonance signal and a state in which the device affects the nuclear magnetic resonance signal. A magnetic resonance imaging apparatus, which detects the position of the device using a difference from a nuclear magnetic resonance signal acquired by a device sequence.
前記デバイス位置検出部は、前記デバイスを前記被検体に挿入する前に前記デバイス用シーケンスにより予め取得した基準核磁気共鳴信号と、前記デバイス挿入時に前記デバイス用シーケンスにより取得した核磁気共鳴信号との差分を用いて、前記デバイス位置を検出することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1,
The device position detection unit is configured to compare a reference nuclear magnetic resonance signal previously acquired by the device sequence before inserting the device into the subject, and a nuclear magnetic resonance signal acquired by the device sequence at the time of the device insertion. A magnetic resonance imaging apparatus which detects the device position using a difference.
前記撮像部は、前記被検体の体動の複数の時相に亘って前記デバイス用シーケンスを実行して、複数の基準核磁気共鳴信号を取得し、
前記デバイス位置検出部は、前記複数の基準核磁気共鳴信号のうち、前記デバイス挿入時に取得した核磁気共鳴信号と体動の時相が同じ時相の基準核磁気共鳴信号を選択し、前記差分を求めることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 7,
The imaging unit executes the device sequence over a plurality of phases of body movement of the subject to acquire a plurality of reference nuclear magnetic resonance signals.
The device position detection unit selects, from among the plurality of reference nuclear magnetic resonance signals, a reference nuclear magnetic resonance signal of a phase identical to that of the nuclear magnetic resonance signal acquired at the time of inserting the device and the phase of body movement. A magnetic resonance imaging apparatus characterized by:
その長手方向に沿った複数の異なる位置に、磁気共鳴イメージング装置で検出可能なマーカーが配置され、前記磁気共鳴イメージング装置が検出する各マーカーに起因する核磁気共鳴信号がマーカー毎に識別可能であるデバイス。 A device inserted inside a subject, wherein
Markers detectable by the magnetic resonance imaging apparatus are arranged at a plurality of different positions along the longitudinal direction, and nuclear magnetic resonance signals originating from the respective markers detected by the magnetic resonance imaging apparatus are distinguishable for each marker device.
前記マーカーは核磁気共鳴信号を局所的に増加するか減少する材料を含み、マーカー毎に核磁気共鳴信号の増加度合い又は減少度合いが異なることを特徴とするデバイス。 The device according to claim 9, wherein
The device is characterized in that the marker includes a material that locally increases or decreases a nuclear magnetic resonance signal, and the degree of increase or decrease of the nuclear magnetic resonance signal is different for each marker.
前記マーカーは磁場発生コイルから成り、マーカー毎に前記磁場発生コイルが発生する磁場の大きさが異なることを特徴とするデバイス。 The device according to claim 9, wherein
The device, wherein the marker comprises a magnetic field generating coil, and the magnitude of the magnetic field generated by the magnetic field generating coil is different for each marker.
カテーテル、穿刺針、及び、鉗子のいずれかであるデバイス。 A device according to any one of claims 9-11, wherein
A device that is any of a catheter, a puncture needle, and a forceps.
前記デバイスは、その長手方向に沿った複数の異なる位置に、磁気共鳴イメージング装置で検出可能なマーカーが配置されものであり、
前記磁気共鳴イメージング装置によって、非選択励起RFパルスを照射後、直交する3軸のうち第一の軸に読出し傾斜磁場を印加して、前記第一の軸に投影した核磁気共鳴信号を取得するステップと、
前記3軸のうち前記第一の軸とは異なる第二の軸に読出し傾斜磁場を印加して、前記第二の軸に投影した核磁気共鳴信号を取得するステップと、
前記3軸のうち前記第一及び第二の軸とは異なる第三の軸に読出し傾斜磁場を印加して、前記第三の軸に投影した核磁気共鳴信号を取得するステップと、
第一、第二及び第三の軸についてそれぞれ取得した投影核磁気共鳴信号を用いて、前記複数のマーカーの位置を検出するステップと、を含み、
前記複数のマーカーの位置をもとに前記デバイスの位置を検出することを特徴とするデバイス位置検出方法。 A method of detecting the position of a device inserted into a subject, comprising:
In the device, markers detectable by a magnetic resonance imaging apparatus are arranged at a plurality of different positions along the longitudinal direction thereof,
After irradiating a non-selective excitation RF pulse by the magnetic resonance imaging apparatus, a readout gradient magnetic field is applied to a first of three orthogonal axes to acquire a nuclear magnetic resonance signal projected on the first axis. Step and
Applying a readout gradient magnetic field to a second axis different from the first axis among the three axes to obtain a nuclear magnetic resonance signal projected on the second axis;
Applying a readout gradient magnetic field to a third axis different from the first and second axes among the three axes to obtain a nuclear magnetic resonance signal projected on the third axis;
Detecting the positions of the plurality of markers using projected nuclear magnetic resonance signals obtained for the first, second and third axes, respectively;
And detecting the position of the device based on the positions of the plurality of markers.
前記複数のマーカーの位置の検出において、前記磁気共鳴イメージング装置において前記マーカーが非検出の状態で、前記3軸のそれぞれについて取得した投影核磁気共鳴信号を基準核磁気共鳴信号とし、前記デバイス挿入中に前記3軸のそれぞれについて取得した前記投影核磁気共鳴信号と前記基準核磁気共鳴信号との差分を用いることを特徴とするデバイス位置検出方法。 The device position detection method according to claim 13, wherein
In the detection of the positions of the plurality of markers, in the state where the markers are not detected in the magnetic resonance imaging apparatus, projected nuclear magnetic resonance signals acquired for each of the three axes are used as reference nuclear magnetic resonance signals, and the device is being inserted Using a difference between the projected nuclear magnetic resonance signal acquired for each of the three axes and the reference nuclear magnetic resonance signal.
検出した前記デバイスの位置を前記被検体の画像とともに表示するステップをさらに含むことを特徴とするデバイス位置検出方法。 The device position detection method according to claim 13, wherein
Displaying the detected position of the device together with the image of the subject.
前記デバイスは、その長手方向に沿った複数の異なる位置に、磁気共鳴イメージング装置で検出可能なマーカーが配置され、前記磁気共鳴イメージング装置が検出する各マーカーに起因する核磁気共鳴信号がマーカー毎に識別可能であるデバイスであり、
前記磁気共鳴イメージング装置は、所定のパルスシーケンスを実行し、被検体から発生する核磁気共鳴信号を収集する撮像部と、前記撮像部が収集した核磁気共鳴信号を用いた演算を行う信号処理部と、を備え、
前記撮像部が実行するパルスシーケンスは、前記被検体の内部に挿入されたデバイスを撮像するデバイス用シーケンスを含み、当該デバイス用シーケンスは、互いに直交する3軸について、それぞれ、1軸に投影した核磁気共鳴信号を取得するステップを実行するものであり、
前記信号処理部は、前記デバイス用シーケンスで取得した3軸の投影核磁気共鳴信号を用いて、前記デバイスの位置を検出するデバイス位置検出部と、検出した前記デバイスの位置を表示装置に表示させる表示制御部と、を備えることを特徴とする画像ガイド下インターベンション支援装置。
An image-guided intervention support device including a device inserted into a subject and a magnetic resonance imaging device, comprising:
In the device, markers detectable by a magnetic resonance imaging apparatus are arranged at a plurality of different positions along the longitudinal direction, and nuclear magnetic resonance signals originating from the respective markers detected by the magnetic resonance imaging apparatus are provided for each marker. A device that can be identified,
The magnetic resonance imaging apparatus executes a predetermined pulse sequence, an imaging unit that collects nuclear magnetic resonance signals generated from a subject, and a signal processing unit that performs an operation using the nuclear magnetic resonance signals collected by the imaging unit. And
The pulse sequence executed by the imaging unit includes a device sequence for imaging a device inserted inside the subject, and the device sequence is a nucleus projected on one axis for each of three mutually orthogonal axes. Performing the step of acquiring magnetic resonance signals;
The signal processing unit causes a display device to display a device position detection unit that detects the position of the device and a detected position of the device using the three-axis projection nuclear magnetic resonance signals acquired by the device sequence. An image-guided intervention support device comprising: a display control unit.
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