JP2023143352A - 医用画像診断装置、および映像投影装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ボア内での圧迫感及び閉塞感を軽減すること。【解決手段】実施形態に係る医用画像診断装置は、移動体と、天板と、スクリーンと、第1フレームと、第2フレームと、姿勢推定部と、回転量決定部と、投影機制御部と、を有する。移動体は、被検体の撮像に関する医用撮像機構を装備する架台に形成されたボアの中心軸に沿って、ボア内を移動可能である。天板は、ボア内へ挿入可能である。スクリーンは、移動体に設けられ、投影機からの映像が投影される。第1フレームは、前記移動体に接続され、スクリーンに対して投影機側に配置される。第2フレームは、反射板を支持し、第1フレームに沿って移動可能である。姿勢推定部は、スクリーンに対する反射板の位置または被検体の頭部の向きに基づいて被検体の姿勢を推定する。回転量決定部は、姿勢に基づいて映像の回転量を決定する。投影機制御部は、回転量に従って映像を回転させるように投影機を制御する。【選択図】図2

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、医用画像診断装置、および映像投影装置に関する。
磁気共鳴イメージング装置は、磁石等の撮像機構を装備する架台を有している。架台には略中空形状のボアが形成されている。MR(Magnetic Resonance)撮像はボア内に患者が挿入された状態において行われる。比較的大きいボア径を有する架台が開発されているが、長時間に及ぶMR撮像時間や架台駆動中の騒音、ボア内での圧迫感及び閉塞感により、MR検査にストレスを感じる患者は少なくない。
ボア内での圧迫感及び閉塞感を軽減するために、プロジェクターから映像をスクリーンに映しだして、当該映像を鏡で見る装置が提案されている。しかしながら、当該装置では映像を投影する向きが固定されており、その向きに合わせて鏡が配置されているため、患者は、仰向けの状態でしか映像を見ることができない。
特開2020-195841号公報
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、ボア内での圧迫感及び閉塞感を軽減することにある。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。
実施形態に係る医用画像診断装置は、移動体と、天板と、スクリーンと、第1フレームと、第2フレームと、姿勢推定部と、回転量決定部と、投影機制御部と、を有する。移動体は、被検体の撮像に関する医用撮像機構を装備する架台に形成されたボアの中心軸に沿って、前記ボア内を移動可能である。天板は、前記ボア内へ挿入可能である。スクリーンは、前記移動体に設けられ、投影機からの映像が投影される。第1フレームは、前記移動体に接続され、前記スクリーンに対して前記投影機側に配置される。第2フレームは、反射板を支持し、前記第1フレームに沿って移動可能である。姿勢推定部は、前記スクリーンに対する前記反射板の位置または前記被検体の頭部の向きに基づいて、前記被検体の姿勢を推定する。回転量決定部は、前記姿勢に基づいて、前記映像の回転量を決定する。投影機制御部は、前記回転量に従って前記映像を回転させるように前記投影機を制御する。
図1は、実施形態に係る医用画像診断装置を含む医用画像診断システムの構成の一例を示す図。 図2は、の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成の一例を示す図。 図3は、の実施形態に係る磁気共鳴イメージングシステムの設置環境の一例を示す図。 図4は、実施形態に係る移動式スクリーン装置の斜視図。 図5は、図4の移動式スクリーン装置の側面図。 図6は、図4の移動式スクリーン装置の正面図。 図7は、実施形態に係り、連結された移動式スクリーン装置と天板との斜視図。 図8は、実施形態に係り、第1フレームに沿った反射板の移動に関する移動式スクリーン装置の正面模式図。 図9は、実施形態に係り、固定機構による固定の動作の一例を示す図。 図10は、実施形態係り、映像回転処理における処理手順の一例を示すフローチャート。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる医用画像診断装置を説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合に行う。
(実施形態)
図1は、本実施形態に係る医用画像診断装置10を含む医用画像診断システム1の構成を示す図である。図1に示すように、医用画像診断システム1は、互いに有線又は無線で通信可能に接続された医用画像診断装置10と投影機100と投影機制御装置200とを含む。医用画像診断装置10は、架台11、寝台13、移動式スクリーン装置15及び撮像制御ユニット17を有する。例えば、架台11、寝台13及び移動式スクリーン装置15は、検査室に設置され、撮像制御ユニット17は、検査室に隣接する制御室に設置される。架台11は、医用撮像を実現するための機構を装備する。架台11には中空形状を有するボアが形成されている。架台11の前方には寝台13が設置されている。寝台13は被検体Pが載置される天板を移動自在に支持する。寝台13は、架台11及びコンソール等による制御に従い天板を移動させる。架台11のボア内には移動式スクリーン装置15が移動可能に設けられている。架台11の前方又は後方には投影機100が設置されている。移動式スクリーン装置15には投影機100からの映像が投影される。
投影機制御装置200は、投影機100を制御するコンピュータ装置である。投影機制御装置200は、映写対象の映像に関するデータを投影機100に供給する。投影機100は、投影機制御装置200からのデータに対応する映像を移動式スクリーン装置15のスクリーンに投影する。投影機100は、少なくとも表示機器と光源とを搭載する。表示機器は、投影機制御装置200からのデータに対応する映像を表示する。光源は直接的又は光学系を介して間接的に表示機器に光を照射する。表示機器から透過又は反射した光(以下、投影光と呼ぶ)は、直接的又は光学系を介して間接的に投影機100の外部に射出される。投影光が移動式スクリーン装置15に照射されることにより、当該投影光に対応する映像が移動式スクリーン装置15に映し出される。
撮像制御ユニット17は、医用画像診断装置10の中枢として機能する。例えば、撮像制御ユニット17は、医用撮像を行うために架台11を制御する。また、撮像制御ユニット17は、医用撮像において架台11により収集された生データに基づいて被検体Pに関する医用画像を再構成する。なお、撮像制御ユニット17は、投影機制御装置200を介して投影機100を制御可能に構成されても良い。なお、本実施形態における医用画像診断システム1の構成は上記に限定されない。
本実施形態に係る医用画像診断システム1は、投影機100と移動式スクリーン装置15とを利用して、医用画像診断装置10による医用撮像時におけるボア内における居住性を高めることを可能にする。本実施形態に係る医用画像診断装置10としては、ボアが形成された架台11を用いて被検体Pを撮像可能な如何なる装置でも良い。具体的には、本実施形態に1係る医用画像診断装置10としては、MRI装置、X線コンピュータ断層撮影(CT:Computed Tomography)装置、PET(Positron Emission Tomography)装置及びSPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)装置等の単一モダリティに適用可能である。或いは、本実施形態に係る医用画像診断装置10としては、MR/PET装置、CT/PET装置、MR/SPECT装置、CT/SPECT装置等の複合モダリティに適用されても良い。しかしながら、以下の説明を具体的に行うため、本実施形態に係る医用画像診断装置10は、磁気共鳴イメージング装置10であるとする。また、磁気共鳴イメージング装置10と投影機100と投影機制御装置200とを含む医用画像診断システム1を磁気共鳴イメージングシステム1と呼ぶことにする。
図2は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置10の構成を示す図である。図2に示すように、磁気共鳴イメージング装置10は、撮像制御ユニット17、架台11、寝台13及び移動式スクリーン装置15を有する。撮像制御ユニット17は、傾斜磁場電源21、送信回路23、受信回路25及びコンソール27を有する。コンソール27は、撮像制御回路31、処理回路30、通信インターフェース34、ディスプレイ35、入力インターフェース36、及びメモリ37を有する。撮像制御回路31、処理回路30、通信インターフェース34、ディスプレイ35、入力インターフェース36、及びメモリ37は、互いにバスを介して通信可能に接続されている。傾斜磁場電源21、送信回路23及び受信回路25は、コンソール27と架台11とは別個に設けられている。
架台11は、静磁場磁石41、傾斜磁場コイル43及びRFコイル45を有する。また、静磁場磁石41と傾斜磁場コイル43とは、架台11の筐体(以下、架台筐体と呼ぶ)51に収容されている。架台筐体51のボア53内にRFコイル45が配置される。また、架台筐体51のボア53内に本実施形態に係る移動式スクリーン装置15が配置される。
静磁場磁石41、傾斜磁場コイル43及びRFコイル45等は、医用撮像機構に相当する。なお、医用画像診断装置10がCT装置、PET装置、SPECT装置、CT/PET装置、MR/PET装置、MR/SPECT装置、CT/SPECT装置等の各種モダリティである場合、医用撮像機構は、これらモダリティにおける架台に装備された各種撮像機器一式に相当する。
静磁場磁石41は、中空の略円筒形状を有し、略円筒内部に静磁場を発生する。静磁場磁石41としては、例えば、永久磁石、超伝導磁石または常伝導磁石等が使用される。ここで、静磁場磁石41の中心軸をZ軸に規定し、Z軸に対して鉛直に直交する軸をY軸と呼び、Z軸に水平に直交する軸をX軸と呼ぶことにする。X軸、Y軸、及びZ軸は、直交3次元座標系を構成する。
傾斜磁場コイル43は、静磁場磁石41の内側に取り付けられ、中空の略円筒形状に形成されたコイルユニットである。傾斜磁場コイル43は、傾斜磁場電源21からの電流の供給を受けて傾斜磁場を発生する。
傾斜磁場電源21は、撮像制御回路31による制御に従い傾斜磁場コイル43に電流を供給する。傾斜磁場電源21は、傾斜磁場コイル43に電流を供給することにより、傾斜磁場コイル43に傾斜磁場を発生させる。
RFコイル45は、傾斜磁場コイル43の内側に配置され、送信回路23からRFパルスの供給を受けて高周波磁場を発生する。また、RFコイル45は、高周波磁場の作用を受けて被検体P内に存在する対象原子核から発せられる磁気共鳴信号(以下、MR信号と呼ぶ)を受信する。受信されたMR信号は、有線又は無線を介して受信回路25に供給される。なお、上述のRFコイル45は、送受信機能を有するコイルであるとしたが、送信用RFコイルと受信用RFコイルとが別々に設けられても良い。
送信回路23は、被検体P内に存在する例えばプロトンなどの対象原子核を励起するための高周波磁場を、RFコイル45を介して被検体Pに送信する。具体的には、送信回路23は、撮像制御回路31による制御に従って、対象原子核を励起するための高周波信号(RF信号)をRFコイル45に供給する。RFコイル45から発生された高周波磁場は、対象原子核に固有の共鳴周波数で振動し、対象原子核を励起させる。励起された対象原子核からMR信号が発生され、RFコイル45により検出される。検出されたMR信号は、受信回路25に供給される。
受信回路25は、励起された対象原子核から発生されるMR信号を、RFコイル45を介して受信する。受信回路25は、受信されたMR信号を信号処理してデジタルのMR信号(以下、MRデータと呼ぶ)を発生する。MRデータは、撮像制御回路31を介して、処理回路30に出力される。
架台11に隣接して寝台13が設置される。寝台13は、天板131と基台133とを有する。天板131には被検体Pが載置される。基台133は、天板131をX軸、Y軸、Z軸各々に沿ってスライド可能に支持する。基台133には寝台駆動装置135が収容される。寝台駆動装置135は、撮像制御回路31からの制御を受けて天板131を移動させる。寝台駆動装置135としては、例えば、サーボモータやステッピングモータ等の如何なるモータが用いられても良い。これらにより、天板131は、ボア53内へ挿入可能となる。
撮像制御回路31は、処理回路30から出力された撮像プロトコルに従って、傾斜磁場電源21、送信回路23及び受信回路25等を制御し、被検体Pに対する撮像を行う。撮像プロトコルは、検査の種類に応じたパルスシーケンスを有する。撮像プロトコルには、傾斜磁場電源21により傾斜磁場コイル43に供給される電流の大きさ、傾斜磁場電源21により電流が傾斜磁場コイル43に供給されるタイミング、送信回路23によりRFコイル45に供給される高周波パルスの大きさや時間幅、送信回路23によりRFコイル45に高周波パルスが供給されるタイミング、RFコイル45によりMR信号が受信されるタイミング等が定義されている。撮像制御回路31は、システム制御機能301から供給されたパルスシーケンスに基づいて、傾斜磁場電源21、送信回路23及び受信回路25を同期的に制御し、当該パルスシーケンス情報に応じたパルスシーケンスで被検体Pを撮像する。
撮像制御回路31は、傾斜磁場電源21、送信回路23及び受信回路25等を駆動して被検体Pを撮像した結果、受信回路25からMRデータを受信すると、受信したMRデータを処理回路30等へ転送する。
撮像制御回路31は、例えばプロセッサにより実現される。「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU、GPU(Graphics Processing Unit)、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。
プロセッサが例えばCPUである場合、プロセッサはメモリ37に保存されたプログラムを読み出して実行することで機能を実現する。一方、プロセッサがASICである場合、メモリ37にプログラムを保存する代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。また、単一の記憶回路が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶回路を分散して配置して、処理回路は個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。
通信インターフェース34は、図示しない有線又は無線を介して投影機制御装置200又は投影機100との間でデータ通信を行う。また、通信インターフェース34は、図示しないネットワーク等を介して接続された、医用画像管理システム(PACS(Picture Archiving and Communication Systems)のサーバ、病院情報システム(HIS(Hospital Information System)と呼ぶ)のサーバ等の外部装置との間でデータ通信を行っても良い。また、通信インターフェース34は、移動式スクリーン装置15に取り付けられた後述の機器との間でデータ通信を行っても良い。
ディスプレイ35は、種々の情報を表示する。例えば、ディスプレイ35は、再構成機能303により再構成されたMR画像や画像処理機能305により画像処理が施されたMR画像を表示する。また、ディスプレイ35は、投影機100により映写される映像を表示しても良い。
入力インターフェース36は、ユーザからの各種指令を受け付ける。入力インターフェース36としては、キーボードやマウス、各種スイッチ等が利用可能である。入力インターフェース36は、ユーザの指示により入力された入力信号を、バスを介して処理回路30に供給する。なお、入力インターフェース36は、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限らない。例えば、磁気共鳴イメージング装置10とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、受け取った電気信号を種々の回路へ出力するような電気信号の処理回路も入力インターフェース36に含まれる。
メモリ37は、種々の情報を記憶するHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、集積回路記憶装置等の記憶装置に夜9利実現される。また、メモリ37は、CD-ROMドライブやDVDドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等により実現されても良い。例えば、メモリ37は、MR画像や磁気共鳴イメージング装置10の制御プログラム等を記憶する。
処理回路30は、上述のプロセッサなどにより実現される。処理回路30は、処理回路30は、システム制御機能301、再構成機能303、画像処理機能305、姿勢推定機能307、回転量決定機能309、および投影機制御機能311などを備える。システム制御機能301、再構成機能303、画像処理機能305、姿勢推定機能307、回転量決定機能309、および投影機制御機能311をそれぞれ実現する処理回路30は、システム制御部、再構成部、画像処理部、姿勢推定部、回転量決定部、および投影機制御部に相当する。システム制御機能301、再構成機能303、画像処理機能305、姿勢推定機能307、回転量決定機能309、および投影機制御機能311などの各機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ37に記憶されている。
例えば、処理回路30は、プログラムをメモリ37から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路30は、システム制御機能301、再構成機能303、画像処理機能305、姿勢推定機能307、回転量決定機能309、および投影機制御機能311などの各機能を有することとなる。
処理回路30は、システム制御機能301により、磁気共鳴イメージング装置10の全体の制御を行う。具体的には、システム制御機能301は、メモリ37に記憶されている制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従って磁気共鳴イメージング装置10の各部を制御する。例えば、システム制御機能301は、入力インターフェース36を介して操作者から入力された撮像条件に基づいて、撮像プロトコルをメモリ37から読み出す。システム制御機能301は、撮像プロトコルを撮像制御回路31に送信し、被検体Pに対する撮像を制御する。
処理回路30は、再構成機能303により、受信回路25からのMRデータに基づいて被検体Pに関するMR画像を再構成する。例えば、再構成機能303は、k空間または周波数空間に配置されたMRデータにフーリエ変換等を施して、実空間で定義されたMR画像を発生する。
処理回路30は、画像処理機能305により、再構成されたMR画像に種々の画像処理を施す。なお、画像処理機能305は、ASICやFPGA、CPLD、SPLDにより実現されても良い。処理回路30により実現される姿勢推定機能307、回転量決定機能309、投影機制御機能311による処理内容については、後ほど説明する。
以下、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置10について詳細に説明する。
まず、図3を参照しながら、本実施形態に係る磁気共鳴イメージングシステム1の設置環境について説明する。図3は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージングシステム1の設置環境の一例を示す図である。図3に示すように、磁気共鳴イメージングシステム1の設置環境では、MR撮像が行われる検査室300と検査室300に隣接する制御室400とが設けられる。検査室300には架台11と寝台13とが設置されている。架台11の前方に寝台13が設けられている。架台11のボア53には移動式スクリーン装置15が設けられている。
検査室300は、架台11からの漏洩磁場や外部からの電磁場等を遮蔽可能なシールドルームである。検査室300には入退室のためのドアD1が設けられている。また、検査室300と制御室400との間には、検査室300と制御室400との間の往来のためのドアD2が設けられている。制御室400にはコンソール27と投影機100と投影機制御装置200とが設置されている。投影機100は、検査室300と制御室400との間の壁500を隔てて架台11の後方に設置される。また、検査室300の壁面、天井などには、被検体Pを撮影可能なカメラや、後述の移動体61における反射板67を撮影可能なカメラが設けられてもよい。被検体Pと反射板67とのうち少なくとも一つを撮影可能な上記カメラは、架台筐体51の内壁に設けられてもよい。このとき、カメラは、ボア53内を撮影する。カメラから出力されたデータ(以下、撮影データと呼ぶ)は、無線または有線により、当該カメラから処理回路30に出力される。
壁500のうちの、投影機100から移動式スクリーン装置15に向かう投影光LPが伝播する部分には、当該投影光LPが透過可能な窓510が設けられている。窓510を介して、制御室400に設置された投影機100から検査室300の移動式スクリーン装置15に投影光LPを伝播させることができる。制御室400にも入退室のためのドアD3が設けられると良い。
なお、上記のレイアウトは一例であってこれに限定されるものではない。例えば、投影機100と投影機制御装置200とコンソール27とが制御室400に設置されるとしたが、コンソール27と投影機制御装置200とは投影機100とは異なる別の部屋に設置されても良い。また、投影機100を磁場による影響を受けない材料で形成できるのであれば、投影機100を検査室300に設けても良い。また、検査室300と制御室400との他に、傾斜磁場電源21や受信回路25を設置するための機械室等が設けられても良い。
架台筐体51のボア53の下部には、ボア53の中心軸Zに平行なレール55が形成されている。レール55は、天板131と移動式スクリーン装置15との中心軸Zに沿うスライドを案内する構造物である。レール55は、ボア53に接する架台筐体51の内壁に設けられる。レール55は、磁気共鳴撮像に利用される磁場に作用しない非磁性材料により形成される。ここで、Z軸に関して寝台側から投影機側に向かう方向を+Z軸方向に規定し、投影機側から寝台側に向かう方向を-Z軸方向に規定する。
次に図4乃至図7を参照しながら移動式スクリーン装置15の構造について説明する。図4は、本実施形態に係る移動式スクリーン装置15の斜視図である。図5は、移動式スクリーン装置15の側面図である。図6は、移動式スクリーン装置15の正面図である。図7は、隣接した移動式スクリーン装置15と天板131との斜視図である。
図4乃至図7に示すように、移動式スクリーン装置15は、移動体61、スクリーン63、第1フレーム651、第2フレーム653及び反射板67を有する。移動体61は、架台筐体51の内壁57に設けられたレール55に沿って移動する構造体(移動台車)である。移動体61の下部には、レール55における走行性を高めるため、レール55を転がる不図示の車輪が取り付けられている。なお、移動体61がレール55を走行可能であれば、必ずしも車輪が設けられる必要は無く、レール55に接触する面が低摩擦係数を有する材料により形成されれば良い。また、レール55と車輪との代わりに、直動軸受等のガイドが設けられてもよい。これらの構成により、移動体61は、被検体Pの撮像に関する医用撮像機構を装備する架台11に形成されたボア53の中心軸Zに沿って、ボア内を移動可能となる。移動体61は、スクリーン63と第1フレーム651とを支持する。移動体61は、樹脂等の磁場に作用しない非磁性材料により形成される。
図7に示すように、例えば、移動体61と天板131とは隣接していてもよい。このとき、移動体61は、天板131とともにボア53の中心軸Zに沿って、ボア内を移動可能となる。すなわち、移動体61は、被検体Pの撮像に関する医用撮像機構を装備する架台11に形成されたボア53の中心軸Zに沿って、ボア内を移動可能である。天板131の前方部(+Z軸方向側)には被検体固定具137が取り付けられている。被検体固定具137は、天板131に載置された被検体Pの頭部を固定する。被検体固定具137は、天板131に仰向けに載置された被検体Pの視界を遮ることのなく後頭部を覆うことが可能なように湾曲形状を有している。すなわち、被検体固定具137の前頭部側は開放されている。
なお、移動体61に接続される被検体固定具137は、仰臥位の被検体Pの頭部を固定するものに限定されない。例えば、移動体61に接続される被検体固定具137は、伏臥位または横臥位で天板131に載置された被検体Pの頭部を固定するものであってもよい。例えば、被検体固定具137が、伏臥位で天板131に載置された被検体の頭部を固定するものである場合、移動体61または天板131には、スクリーン63に投影された映像を伏臥位の被検体が視認可能な反射板(以下、下方ミラーと呼ぶ)が設けられる。これにより、伏臥位の被検体は、移動体61または天板131に設けられた下方ミラーを介して、スクリーン63に投影された映像を視認することができる。
図4乃至図7に示すように、スクリーン63は、移動体61に設けられている。スクリーン63には、投影機100からの映像が投影される。具体的には、スクリーン63には、投影機100からの映像がボア53への天板131の挿入側とは反対側から投影される。すなわち、投影機100は、スクリーン63を挟んで寝台13とは反対側に配置される。ここで、スクリーン63の投影機100側の面を裏面、寝台13側の面を表面と呼ぶことにする。表面に映像を映し出すため、スクリーン63は半透明の材料で形成されると良い。このような半透明の材料としては、半透明のプラスチックや磨りガラス等が用いられると良い。スクリーン63が半透明材料により形成されることにより、投影機100から射出された投影光はスクリーン63の裏面に照射され、投影光に対応する映像が表面に映し出される。これにより、被検体P等は、寝台13側から、表面に映し出された映像を、反射板67を介して見ることができる。
スクリーン63は、平面形状を有する型式であっても曲面形状を有する型式であっても良い。曲面形状を有する場合、凹面が寝台13側を向く、すなわち、表面を成すように配置されると良い。凹面が寝台13側を向くことにより、天板131に載置された被検体Pの頭部の後方周辺をスクリーン63で覆うことが可能となる。これにより被検体Pの視野をスクリーン63に映し出された映像で満たし、映像に没入させることが可能となる。
図6に示すように、第1フレーム651は、架台筐体51のボア53に接する内壁57の径RBよりも小さい外径RSを有する。このように、外径RSを内径RBよりも小さく設計することにより、移動式スクリーン装置15をボア53内に挿入することができる。なお、ボア53内には架台11に設けられた換気ファン(図示せず)から風が流れている。スクリーン63の縁と内壁57との間に隙間G1が設けられることにより、換気ファンから送り出される風がスクリーン63により遮られることを防止することができる。
図4、図5及び図7に示すように、第1フレーム651と移動体61との2つの接続箇所66は、天板131に載置された被検体Pが反射板67を介して映像を視認可能な状態において、スクリーン63に対して投影機側に位置する。また、第1フレーム651と移動体61との接続箇所66は、移動体61において、投影機100からスクリーン63に投影される映像を遮断しない位置に設けられる。
第1フレーム651は、移動体61に接続される。第1フレーム651は、中心軸Zに沿って移動可能に移動体61に設けられる。なお、第1フレーム651は、上記に加えて、第2フレーム653を第1フレーム651の外形に沿った外形方向(換言すれば外周に沿った外周方向)に移動可能に支持する。第2フレーム653の構造等については、後程詳述する。第1フレーム651と第2フレーム653とのうち少なくとも一つは、透明な材質により構成されてもよい。より好ましくは、第1フレーム651および第2フレーム653は、透明材料により構成される。これにより、第1フレーム651および第2フレーム653による被検体Pへの圧迫感を低減させることができる。
図4、図5および図7に示すように、第1フレーム651は、接続箇所66において移動体61に接続され、スクリーン63に対して投影機側に配置される。このとき、第1フレーム651の位置は、天板131に載置された被検体Pの視野外の位置となる。第1フレーム651は、例えば、ボア53の内壁57に沿って湾曲した形状を有する。第1フレーム651の形状は、投影機100からスクリーン63に投影される映像を遮断しない形状であれば、上記円弧に限定されない。
図4乃至図7に示すように、第2フレーム653は、接続フレーム655を介して、第1フレーム651に沿って移動可能に、第1フレーム651に支持される。第2フレーム653は、スクリーン63に投影された映像を反射する反射板67を支持する。第2フレーム653は、スクリーン63の外縁とボア53の内壁57との間隙を通る。すなわち、第2フレーム653は、第1フレーム651からスクリーン63を超えて反射板67を支持する。
例えば、第2フレーム653は、スクリーン63の外縁とボア53の内壁57との間隙を通すことにより、スクリーン63を跨いで、反射板67を支持する。具体的には、第2フレーム653は、ボア53の内壁57とスクリーン63との隙間において、ボア53の中心軸Zに平行な2つのアームにより構成される。第2フレーム653は、これら2つのアームにより、Z軸に垂直な軸を回転軸として反射板67を回転可能に支持する。このとき、2つのアーム各々の断面形状は、例えば、ボア53の内壁57に沿って湾曲した形状を有する。これにより、反射板67の角度は、当該回転軸周りに適宜調整可能となる。
なお、第2フレーム653は、ボア53の中心軸Zに沿って投影機側に移動可能に、第1フレーム651に支持されてもよい。このとき、第2フレーム653と接続フレーム655との間には、例えば、直動軸受が設けられる。この場合、第2フレーム653には、ボア53の中心軸Zに沿って、直動軸受におけるブロックをガイドするガイドレールが設けられる。このとき、ブロックは、接続フレーム655に設けられる。直動軸受は、非磁性材料で構成される。
図4乃至図7に示すように、接続フレーム655は、第2フレーム653を、第1フレーム651の外周(すなわち第1フレーム651の外縁)に沿って移動可能に支持する。図4乃至図7に示すように、接続フレーム655の一端は、接続箇所66まで移動可能である。接続フレーム655と第1フレーム651との間には、例えば、ラックアンドピニオン機構が設けられる。この場合、第1フレーム651には、第1フレーム651の外周に沿ってラックギアが設けられる。また、接続フレーム655は、ラックギアに勘合するピニオンギアが設けられる。なお、第1フレーム651と接続フレーム655との接続は、ラックアンドピニオン機構に限定されず、例えば直動軸受けなどの他の機構により実現されてもよい。このとき、第1フレーム651には、円弧状に、直動軸受におけるブロックをガイドするガイドレールが設けられる。加えて、ブロックは、接続フレーム655に設けられる。上述のラックアンドピニオン機構および直動軸受は、非磁性材料で構成される。
図8は、第1フレーム651に沿った反射板67の移動に関する移動式スクリーン装置15の正面模式図である。図8では、説明の便宜上、第2フレーム653と接続フレーム655とは省略されている。図8に示すように、所定の位置にある反射板67は、接続フレーム655の移動により、第1フレーム651に外周に沿って、端部の位置673、675まで移動可能である。接続フレーム655の移動は、例えば、ユーザによる手動操作、または接続フレーム655に設けられたピニオンギアまたはブロックに対する駆動により実現される。ピニオンギアまたはブロックに対する駆動は、既知の各種モータなどにより制御可能であるため、説明は省略する。
接続フレーム655には、第1フレーム651に対して接続フレーム655を固定する固定機構657が設けられる。固定機構657は、図4乃至図7に示すように、例えば、第1フレーム651に対して押圧する押しつけ部材658と当該ノブをユーザにより操作可能なレバー659とを有する。押しつけ部材658と第1フレーム651との接触部分には、例えば、第1フレーム651に対する押しつけ部材658の押圧において、第1フレーム651に対して接続フレーム655を摩擦力により固定可能な弾性部材、例えばゴムなどが設けられる。なお、押しつけ部材658は、第1フレーム651において複数の設けられた穴に勘合可能であってもよい。このとき、弾性部材は不要となる。固定機構657は、非磁性材料で構成される。
図9は、固定機構657による固定の動作の一例を示す図である。図9に示すように、レバー659が第1フレーム651から離れる方向に移動されると、押しつけ部材658は、第1フレーム651に押圧される。これにより、接続フレーム655は、第1フレーム651に対して固定される。なお、図9および上記説明のように、第1フレーム651に対して接続フレーム655を固定する手段は、一例であり、他の構成が適宜利用可能である。
反射板67は、例えば、移動体61と天板131とが連結されている状態において、天板131に載置された被検体Pの頭部にぶつからない程度に、移動体61の表面から離間して第2フレーム653により支持される。図4乃至図8に示すように、反射板67は、第2フレーム653の略端部に設けられている。反射板67は、スクリーン63の表面に映し出された映像を反射する。反射板67は、非磁性材料により形成され、対象を光学的に反射可能であれば如何なる素材により形成されても良い。例えば、反射板67としては、アクリルにアルミ蒸着処理を施した鏡や誘電体膜を付着させたハーフミラー等が用いられれば良い。被検体固定具137に頭部が配置された被検体Pは、表面に投影された映像を、反射板67を介して見ることができる。
反射板67は、反射板67の角度を手動で調整するために、第2フレーム653に回転可能に設けられている。具体的には、図5に示すように、反射板67は、第2フレーム653に設けられた回転機構(図示せず)により、回転軸RR1回りに回転可能に、第2フレーム653に設けられている。回転軸RR1は、例えば、スクリーン63の表面に対する反射板67の向きを調節可能なように、第2フレーム653に設けられる。より詳細には、第2フレーム653は、少なくとも、後述する第1の映写形式のための第1の角度と第2の映写形式のための第2の角度との間で切り替え可能に設けられると良い。第1の映写形式は、架台11外から反射板67を介さずにスクリーン63の映像を被検体Pが見る形式である。このため、第1の映写形式における反射板67の第1の角度は、架台11外にいる被検体P等の視界を遮らない角度、例えば、第2フレーム653と平行に設定されるとよい。このとき、第2フレーム653は、中心軸Zに沿って投影機側に移動、または第1フレーム651に沿って接続箇所66まで移動される。
第2の映写形式は、ボア53内において反射板67を介して被検体Pが映像を見る形式である。第1の映写形式から第2の映写形式への切り替え時において、第2フレーム653は、図4乃至図7のように被検体Pが仰臥位であれば、例えば、反射板67が被検体固定具137の直上に位置するように移動される。また、被検体Pが側臥位など仰臥位ではない場合、反射板67は、手動もしくは自動により、被検体Pの前面に移動される。また、被検体Pが伏臥位である場合、被検体Pの前面には移動体61もしくは天板131に設けられた下方ミラーが位置するため、反射板67は不動となる。なお、第2の映写形式における反射板67または下方ミラーの第2の角度は、観察者たる被検体Pの体格等に応じて、水平と垂直との間の任意の角度に設定されると良い。なお、反射板67は、プリズムミラーにより構成されてもよい。また、反射板67は、フレネル構造を有していてもよい。
以下、被検体Pの姿勢(または体勢)に応じて映像を回転させる処理(以下、映像回転処理と呼ぶ)について、図10を用いて説明する。図10は、映像回転処理における処理手順の一例を示すフローチャートである。
(映像回転処理)
(ステップS101)
処理回路39は、姿勢推定機能307により、スクリーン63に対する反射板67の位置または被検体Pの頭部の向きに基づいて、被検体Pの姿勢を推定する。具体的には、検査室300において静磁場磁石41の中心軸(Z軸)に交わる壁面と検査室300の天井と架台筐体51の内壁57とのうち少なくとも一つにカメラが設置されている場合、姿勢推定機能307は、反射板67と被検体Pとの少なくともひとつを撮影可能な当該カメラから出力された撮影データを用いて、被検体Pの姿勢を推定する。例えば、当該カメラが被検体Pを撮影する患者カメラ(および/または天井カメラ)である場合、姿勢推定機能307は、患者カメラから出力された撮影データを用いて被検体Pの頭部の向きを特定して、被検体Pの姿勢を推定する。
具体的には、処理回路39は、姿勢推定機能307により、撮影データに対して画像認識処理を実行し、被検体Pの姿勢を推定する。より詳細には、姿勢推定機能307は、撮影データにおける被検体Pの頭部の向きとスクリーン63との位置関係や、所定の位置における反射板67に対する被検体Pの頭部の向きなどを各種セグメンテーション処理などにより特定して、被検体Pの姿勢を推定する。被検体Pの姿勢は、例えば、仰臥位、側臥位、伏臥位などである。上記説明は、カメラによる被検体Pの撮影により、当該被検体Pの体勢を検知することに相当する。また、例えば、被検体Pの姿勢の推定後、反射板67は、被検体Pの前面に移動される。
上記説明では撮影データにおいて被検体Pの映像が必須となるが、被検体Pの姿勢の推定手法は、上記説明に限定されない。例えば、撮影データにおいて被検体Pの一部しか映っていない場合、または当該カメラが反射板67を撮影するカメラ(および/または天井カメラ)である場合、処理回路39は、姿勢推定機能307により、撮影データにおいてスクリーン63に対する反射板67の位置を各種セグメンテーション処理などにより特定する。次いで、姿勢推定機能307は、特定された反射板67の位置を被検体Pの正面(前頭面)として、被検体Pの姿勢を推定する。例えば、所定の位置から被検体Pの前面への反射板67の移動後、反射板67の位置が天板131の載置面に対して90°の方向に位置する場合、姿勢推定機能307は、被検体Pの姿勢を、側臥位として決定する。
なお、被検体Pの姿勢の推定は、上記カメラによる撮影データに基づくものに限定されない。例えば、反射板67、第2フレーム653、または接続フレーム655に傾きセンサが設けられた場合、処理回路39は、姿勢推定機能307により、傾きセンサから出力された傾斜データを用いて、被検体Pの姿勢を推定する。具体的には、姿勢推定機能307は、所定の位置から被検体Pの前面への反射板67の移動後、無線または有線により傾きセンサから処理回路30に出力された傾きデータを用いて、被検体Pの姿勢を推定する。例えば、傾き情報が90°である場合、姿勢推定機能307は、被検体Pの姿勢を、側臥位として推定する。
また、被検体Pの姿勢の推定は、上記説明に限定されない。例えば、処理回路39は、姿勢推定機能307により、被検体Pに対して設定された撮像条件(例えば、撮像プロトコル、および/またはシーケンスなど)を用いて被検体Pの頭部の向きを特定し、被検体Pの姿勢を推定してもよい。なお、姿勢推定機能307は、通信インターフェース34を介して放射線科情報システム(Radiology Information System:RIS)から出力された被検体Pの検査オーダにおける検査目的をさらに用いて、被検体Pの姿勢を推定してもよい。このとき、被検体Pは、当該撮像条件に応じた姿勢、すなわち推定された姿勢で、天板131に載置される。その後、反射板67は、被検体Pの前面に移動される。
例えば、入力インターフェース36を介して被検体Pに関する撮像条件が入力されると、姿勢推定機能307は、撮像条件と被検体Pの姿勢とが関連付けられた対応表を用いて、入力された撮像条件に対応する被検体Pの姿勢を推定する。なお、撮像条件の入力において、撮像における被検体Pの姿勢として、伏臥位、仰臥位、側臥位など、被検体Pの姿勢が入力された場合、姿勢推定機能307は、対応表を用いることなく、入力に応じて被検体Pの姿勢を推定してもよい。
(ステップS102)
処理回路30は、回転量決定機能309により、ステップS101において推定された被検体Pの姿勢に基づいて、スクリーン63に投影される映像の回転量を決定する。回転量の基準としては、映像における鉛直方向がY軸に等しい時の角度を0°とするものである。例えば、被検体Pの姿勢が伏臥位である場合、回転量決定機能309は、回転量として180°を決定する。このとき、スクリーン63に投影される映像は、上下に反転した画像となる。また、被検体Pの姿勢がX軸の正の方向を向いた右向きの側臥位である場合、回転量決定機能309は、回転量として270°を決定する。このとき、スクリーン63に投影される映像は、右側に90°傾斜した画像となる。
(ステップS103)
処理回路30は、投影機制御機能311により、決定された回転量に従ってスクリーン63に投影される映像を回転させるように、投影機100を制御する。例えば、投影機100が回転軸に沿って回転駆動機構により回転可能である場合、投影機制御機能311は、決定された回転量に従って回転駆動機構を制御する。また、投影機100が映像を回転させるアプリケーションプログラムを有する場合、投影機制御機能311は、決定された回転量に従って映像を回転させるように、当該アプリケーションプログラムを実行させる。これらにより、スクリーン63に投影される映像は、回転軸周りに、決定された回転量だけ回転する。
(ステップS104)
撮像制御回路31は、被検体Pに関する撮像プロトコルを実行する。これにより、被検体Pに対してMR撮像が実行される。続いて、処理回路30は、再構成機能303により、受信回路25からのMRデータに基づいて、被検体Pに関するMR画像を再構成する。処理回路30は、システム制御機能301により、再構成されたMR画像を、メモリ37に記憶する。
(ステップS105)
同一被検体に対して次のMR撮像があれば(ステップS105のYes)、ステップS106の処理が実行される。同一被検体に対して次のMR撮像がなければ(ステップS105のNo)、映像回転処理は終了する。
(ステップS106)
次のMR撮像に関して、被検体Pの姿勢に変化があれば(ステップS106のYes)、ステップS101の処理が実行される。次のMR撮像に関して、被検体Pの姿勢に変化がなければ(ステップS106のNo)、ステップS104の処理が実行される。本ステップにおける判定は、例えば、カメラによる被検体Pと反射板67との相対的な位置関係の変化により、例えば、姿勢推定機能307により決定される。なお、本ステップは省略されて、ステップS105の後においてステップS101以降の処理が実行されてもよい。
本実施形態の変形例として、処理回路30は、姿勢推定機能307により、カメラから出力された撮影データ、傾きセンサから出力された傾きデータ、または被検体Pに関する撮像条件に基づいて、スクリーン63に対する被検体Pの前面の位置関係を推定してもよい。このとき、回転量決定機能309は、スクリーン63に対する被検体Pの前面の位置関係に基づいて、回転量を決定する。
以上に述べた実施形態に係る医用画像診断装置10は、スクリーン63に対する反射板67の位置または被検体Pの頭部の向きに基づいて、被検体Pの姿勢を推定し、推定された姿勢に基づいてスクリーン63に投影される映像の回転量を決定し、決定された回転量に従ってスクリーン63に投影される映像を回転させるように投影機100を制御する。例えば、実施形態に係る医用画像診断装置10は、反射板67と被検体Pとの少なくともひとつを撮影可能なカメラから出力された撮影データを用いて、被検体Pの姿勢を推定する。また、医用画像診断装置10は、反射板67または第2フレーム653に設けられた傾きセンサから出力された傾斜データを用いて、被検体Pの姿勢を推定してもよい。また、医用画像診断装置10は、被検体Pに対する撮像条件を用いて被検体Pの頭部の向きを特定し、被検体Pの姿勢を推定してもよい。また、医用画像診断装置10における天板131または移動体61には、スクリーン63に投影された映像を伏臥位の被検体Pが視認可能な反射板(下方ミラー)が設けられる。すなわち、実施形態に係る医用画像診断装置10によれば、ミラーの位置を被検体Pの顔に合わせることができる。
これらのことから、実施形態に係る医用画像診断装置10によれば、天板131に載置された被検体Pの姿勢に応じて回転された映像を、スクリーン63に投影することができる。すなわち、実施形態に係る医用画像診断装置10によれば、被検体Pは、映像における鉛直方向と被検体P自身の頭尾方向とが一致した映像を、被検体Pの姿勢にかかわらず(すなわち被検体Pの顔の向きによらずに)視認することができる。このため、実施形態に係る医用画像診断装置10によれば、例えば、MR撮像の実行中の第2の映写形式において、移動式スクリーン装置15に対する圧迫感および装着感を被検体Pが意識することを低減させることができるため、スクリーン63に投影されたリラックスできる映像を、広く臨場感のある状態で被検体Pに提供することができる。これにより、実施形態に係る医用画像診断装置10によれば、ボア内での圧迫感及び閉塞感を軽減することができ、映像に対する被検体Pの没入感を向上させることができる。すなわち、本医用画像診断装置10によれば、被検体Pを十分にリラックスさせることができる検査環境を、被検体Pに提供することができる。
以上のことから、本医用画像診断装置10によれば、ボア内に配置された被検体Pに対する不安を軽減し、かつ被検体Pに対して検査時間を実際の長さよりも短く感じさせることができるため、撮像の実行中において被検体Pを静置させることができる。このため、本医用画像診断装置10によれば、安定して画像を収集することができ、被検体Pに関する画像の品質を向上させることができ、被検体Pに対する検査のスループットを向上させることができる。
実施形態における技術的思想を映像投影装置700で実現する場合、当該映像投影装置700は、例えば、移動式スクリーン装置15と、投影機100と、投影機制御装置200とを有する。投影機制御装置200は、映像回転処理を実行可能な各種機能を有する。投影機制御装置200は、例えばコンピュータにより実現される。当該コンピュータにおける処理回路は、例えば、姿勢推定機能307と、回転量決定機能309と、投影機制御機能311とを有する。なお、映像投影装置700は、移動式スクリーン装置15と、投影機制御装置200とにより構成されてもよい。また、映像回転処理を実行可能な各種機能が投影機100における処理回路に搭載されている場合、映像投影装置700は、移動式スクリーン装置15と、投影機100とにより構成されてもよい。
例えば、映像投影装置700は、被検体Pの撮像に関する医用撮像機構を装備する架台11に形成されたボア53の中心軸Zに沿ってボア53内を移動可能な移動体61と、移動体61に設けられ、映像が投影されるスクリーン63と、映像をスクリーン63に投影する投影機100と、移動体61に接続され、スクリーン63に対して投影機100側に配置された第1フレーム651と、反射板67を支持し、第1フレーム651に沿って移動可能な第2フレーム653と、スクリーン63に対する反射板67の位置または被検体Pの頭部の向きに基づいて、被検体Pの姿勢を推定する姿勢推定部と、推定された姿勢に基づいて、映像の回転量を決定する回転量決定部と、決定された回転量に従って映像を回転させるように投影機100を制御する投影機制御部と、を有する。本映像投影装置700における構成要素および映像回転処理の手順および効果は、実施形態と同様なため、説明は省略する。
以上説明した少なくとも1つの実施形態等によれば、ボア内での圧迫感及び閉塞感を軽減することができる。
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1 医用画像診断システム(磁気共鳴イメージングシステム)
10 医用画像診断装置(磁気共鳴イメージング装置)
11 架台
13 寝台
15 移動式スクリーン装置
17 撮像制御ユニット
21 傾斜磁場電源
23 送信回路
25 受信回路
27 コンソール
30 処理回路
31 撮像制御回路
34 通信インターフェース
35 ディスプレイ
36 入力インターフェース
37 メモリ
41 静磁場磁石
43 傾斜磁場コイル
45 RFコイル
51 架台筐体
53 ボア
55 レール
57 内壁
61 移動体
63 スクリーン
66 接続箇所
67 反射板
100 投影機
131 天板
133 基台
135 寝台駆動装置
137 被検体固定具
200 投影機制御装置
300 検査室、
301 システム制御機能
303 再構成機能
305 画像処理機能
307 姿勢推定機能
309 回転量決定機能
311 投影機制御機能
400 制御室
500 壁
510 窓
651 第1フレーム
653 第2フレーム
655 接続フレーム
657 固定機構
658 押しつけ部材
659 レバー
D1 ドア
D2 ドア
D3 ドア
G1 隙間
RR1 回転軸

Claims (6)

  1. 被検体の撮像に関する医用撮像機構を装備する架台に形成されたボアの中心軸に沿って、前記ボア内を移動可能な移動体と、
    前記ボア内へ挿入可能な天板と、
    前記移動体に設けられ、投影機からの映像が投影されるスクリーンと、
    前記移動体に接続され、前記スクリーンに対して前記投影機側に配置された第1フレームと、
    反射板を支持し、前記第1フレームに沿って移動可能な第2フレームと、
    前記スクリーンに対する前記反射板の位置または前記被検体の頭部の向きに基づいて、前記被検体の姿勢を推定する姿勢推定部と、
    前記姿勢に基づいて、前記映像の回転量を決定する回転量決定部と、
    前記回転量に従って前記映像を回転させるように前記投影機を制御する投影機制御部と、
    を備えた医用画像診断装置。
  2. 前記姿勢推定部は、前記反射板と前記被検体との少なくともひとつを撮影可能なカメラから出力された撮影データを用いて、前記姿勢を推定する、
    請求項1に記載の医用画像診断装置。
  3. 前記姿勢推定部は、前記反射板または前記第2フレームに設けられた傾きセンサから出力された傾斜データを用いて、前記姿勢を推定する、
    請求項1に記載の医用画像診断装置。
  4. 前記姿勢推定部は、前記被検体に関する撮像条件を用いて前記頭部の向きを特定し、前記姿勢を推定する、
    請求項1に記載の医用画像診断装置。
  5. 前記天板または前記移動体には、前記スクリーンに投影された前記映像を伏臥位の前記被検体が視認可能な反射板が設けられる、
    請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置。
  6. 被検体の撮像に関する医用撮像機構を装備する架台に形成されたボアの中心軸に沿って前記ボア内を移動可能な移動体と、
    前記移動体に設けられ、映像が投影されるスクリーンと、
    前記映像を前記スクリーンに投影する投影機と、
    前記移動体に接続され、前記スクリーンに対して前記投影機側に配置された第1フレームと、
    反射板を支持し、前記第1フレームに沿って移動可能な第2フレームと、
    前記スクリーンに対する前記反射板の位置または前記被検体の頭部の向きに基づいて、前記被検体の姿勢を推定する姿勢推定部と、
    前記姿勢に基づいて、前記映像の回転量を決定する回転量決定部と、
    前記回転量に従って前記映像を回転させるように前記投影機を制御する投影機制御部と、
    を備える映像投影装置。
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