JP3770177B2

JP3770177B2 - 核磁気共鳴を用いた検査装置

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Publication number: JP3770177B2
Application number: JP2002048939A
Authority: JP
Inventors: 陽谷口; 由香里山本; 久晃越智; 晋一郎梅村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2022-02-26
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，検査対象を見ながら撮影断面を直接指定できる核磁気共鳴を用いた検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置は，検査対象を横切る任意の平面（断層面）内の水分子に核磁気共鳴を起こさせ，発生する核磁気共鳴信号からその平面内における断層像を得る医用画像診断装置である。一般的には，検査対象の断層像を得ようとする平面を特定するスライス傾斜磁場を印加すると同時に，その平面内の磁化を励起させる励起パルスを与え，これにより励起された磁化が収束する段階で発生する核磁気共鳴信号（エコー）を得る。磁化に位置情報を与えるため，励起からエコーを得るまでの間に，断層面内で互いに垂直な方向の位相エンコード傾斜磁場とリードアウト傾斜磁場を印加する。計測されたエコーは，横軸をｋｘ，縦軸をｋｙとするｋ空間に配置される。１つのエコーは，ｋｘ軸に平行な１本のラインを占める。このｋ空間のデータに対して逆フーリエ変換することによって画像再構成が行われる。
【０００３】
エコーを発生させるためのパルスと各傾斜磁場は，予め設定されたパルスシーケンスに基づいて印加されるようになっている。このパルスシーケンスは，目的に応じて種々のものが知られている。例えば，一般的な撮影法の一つであるグラディエントエコー（ＧＥ）法は，そのパルスシーケンスを繰り返して作動させ，繰り返しごとに位相エンコード傾斜磁場を順次変化させることにより，１枚の断層像を得るために必要な数のエコーを順次計測していく方法である。
【０００４】
図１（Ａ）にＧＥ法のパルスシーケンスを示す。このパルスシーケンスの動作は以下のとおりである。ｚ方向のスライス傾斜磁場パルス２０１の印加とともにプロトンの共鳴周波数ｆ０の磁化励起用高周波磁場（ＲＦ）パルス２０２を印加し，対象物体内のあるスライスのプロトンに核磁気共鳴現象を誘起する。そして，磁化の位相に位相エンコード方向（ｙ方向）の位置情報を付加するための位相エンコード傾斜磁場パルス２０３と，ディフェーズ用リードアウト傾斜磁場２０６（ｘ方向）とを印加した後，リードアウト方向（ｘ方向）の位置情報を付加するためのリードアウト傾斜磁場パルス２０７を印加しながら核磁気共鳴信号（エコー）２０８を計測する。以上のスライス傾斜磁場パルス印加からエコー計測を含む手順を繰り返し時間ＴＲで繰り返し，１枚の画像を得るのに必要なエコーを計測する。各エコーは，図１（Ｂ）に示すようにｋ空間２０９上に配置され，２次元逆フーリエ変換によって画像再構成される。
【０００５】
ＭＲＩ撮影において撮影断面の指定は，通常，ディスプレイに表示された撮影画像を見ながら以下の手順で行われる。まず，関心領域全体を含む画像を基準画像として撮影しディスプレイに表示する。次に，基準画像上に線分を表示し，この線分の位置や角度をマウスやカーソルで移動させることにより撮影断面を指定して撮影を行う。必要に応じて基準画像を変更しながら断面指定と撮影を繰り返す（従来技術−１）。この時，マウスの代わりに板状ジョイスティックを用いて撮影断面を指定する方法がある。（特開平９−２３８９１５号公報：従来技術−２）この方法によると，撮影断面の傾斜を板状ジョイスティックの傾斜として指定できるため，マウスを用いた場合に比べて直感的な操作が可能になるとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
検査対象から離れた位置でディスプレイに表示された画像を見ながら間接的に撮影断面を指定する従来技術−２の撮影断面指定方法では，検査対象に対する撮影断面の位置の把握が困難であり，また，板状ジョイスティックを用いた従来技術−２では，撮影断面の傾斜は直接指定できるが，ジョイスティックが本来何かに固定されているものであるため，撮影断面の位置を直接指定することが不可能であるという課題があった。
【０００７】
本発明の目的は，検査者による撮影断面の直接指定操作が可能な核磁気共鳴を用いた検査装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の核磁気共鳴を用いた検査装置は，静磁場を発生する静磁場発生手段と，互いに直交する第１，第２，及び第３方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と，高周波磁場を発生する高周波磁場発生手段と，検査対象から発生する核磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と，検出された核磁気共鳴信号の演算処理を行なう演算処理手段と，検査対象の撮影断面を含む面を指定する断面位置指定装置と，傾斜磁場発生手段と高周波磁場発生手段と信号検出手段と演算処理手段を制御し，撮影断面の撮影のためのパルスシーケンスを制御する制御装置とを有する。断面位置指定装置により指定される平面内で所定の領域が撮影断面となるように，傾斜磁場発生手段の制御が行なわれる。
【０００９】
断面位置指定装置は，２個又は３個の基準点に配置される基準物体を内部に具備している。静磁場及び傾斜磁場が発生された空間内に置かれた検査対象の近傍で，検査者は断面位置指定装置を手に持って移動操作が可能である。この移動操作は，検査者が検査対象を見ながら，超音波診断装置における超音波探触子の操作と同様にして行なうことができる。検査者が検査対象を見ながら，断面位置指定装置を検査対象に接触させた状態で，又は，断面位置指定装置を検査対象に接触させない状態で撮影断面を含む面を指定することができる。
【００１０】
撮影断面の撮影のためのパルスシーケンスにより，２個又は３個の基準点に配置される基準物体から検出された核磁気共鳴信号を使用して，演算処理手段は，２個の基準点に配置される基準物体の中点を通り２個の基準物体を結ぶベクトルを法線ベクトルとする平面を，又は，３個の基準点に配置される基準物体を通る平面を，基準とする空間座標で求める演算処理を行なう。制御装置は，求められた平面内で所定の領域が撮影断面となるように，傾斜磁場発生手段の制御を行なう。
【００１１】
本発明の核磁気共鳴を用いた検査方法の特徴を以下に説明する。
（１）２個又は３個の基準点に配置される基準物体を具備し，静磁場及び傾斜磁場が発生される空間内に置かれた検査対象の近傍で，検査者が手に持って移動操作が可能であり，２個又は３個の基準点に配置される基準物体を具備する断面位置指定装置により，前記検査対象の撮影断面を含む面を指定する工程と，２個の前記基準点に配置される前記基準物体の中心位置の中点を通り２個の前記基準物体の中心位置を結ぶベクトルを法線ベクトルとする平面を，又は，３個の前記基準点に配置される前記基準物体の中心位置を通る平面を，基準とする空間座標で求める工程と，前記平面内で所定の領域が前記撮影断面となるように，前記傾斜磁場の発生の制御を行なう工程とを有することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査方法。
（２）（１）に記載の核磁気共鳴を用いた検査方法に於いて，２個又は３個の前記基準点に配置される前記基準物体は，球の形状を有し，水，及び，脂肪以外の物質を含有し，高周波磁場の印加に続く第１方向の傾斜磁場の印加，前記高周波磁場の印加に続く第２方向の傾斜磁場の印加，及び，前記高周波磁場の印加に続く第３方向の傾斜磁場の印加を行ない第１，第２，及び，第３方向の投影像を得る工程と，前記第１，第２，及び，第３方向の投影像を用いて，２個の前記基準点に配置される前記基準物体の中心位置，又は，３個の前記基準点に配置される前記基準物体の前記中心位置を求める工程を有することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査方法。
（３）（１）に記載の核磁気共鳴を用いた検査方法に於いて，前記断面位置指定装置は，前記制御装置に予め設定される撮影パラメータの中から前記撮影パラメータを選択する選択ボタンを有し，前記選択ボタンにより選択される前記撮影パラメータを用いてパルスシーケンスの制御を行ない，前記撮影断面の撮影を行なうことを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査方法。
（４）（１）記載の核磁気共鳴を用いた検査方法に於いて，２個又は３個の前記基準点に配置される前記基準物体が，互いに異なる周波数で点滅する発光ダイオードであり，テレビカメラにより撮影される前記各発光ダイオードの画像から，前記各発光ダイオードの発光面の中心位置を求める工程を有することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査方法。
（５）（１）記載の核磁気共鳴を用いた検査方法に於いて，電磁シールドルーム内に配置される第１の表示手段と，前記電磁シールドルーム外に配置される第２の表示手段とを有し，前記撮影断面の撮影像を前記第１及び第２の表示手段に同時に表示することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査方方法。
（６）（１）に記載の核磁気共鳴を用いた検査方法に於いて，電磁シールドルーム内に配置される第１の表示手段と，前記電磁シールドルーム外に配置される第２の表示手段とを有し，前記断面位置指定装置は，前記撮影断面の撮影を開始するための撮影スイッチを具備し，前記撮影スイッチが押されていない時に，前記撮影断面の撮影像を前記第１及び第２の表示手段に同時に表示し，前記撮影スイッチが押された時に，前記撮影スイッチが押されていない時に前記第１及び第２の表示手段に表示される前記撮影像の画素数よりも大きい画素数を持つ前記撮影像を前記第１及び第２の表示手段に表示することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査方法。
（７）（１）に記載の核磁気共鳴を用いた検査方法に於いて，前記断面位置指定装置を前記検査対象に接触させた状態で前記撮影断面を含む面を指定することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査方法。
（８）（１）に記載の核磁気共鳴を用いた検査方法に於いて，前記断面位置指定装置を前記検査対象に接触させない状態で前記撮影断面を含む面を指定することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査方法。
【００１２】
本発明の装置，方法によれば，検査者が検査対象を見ながら撮影断面を容易，迅速に直接指定できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の核磁気共鳴を用いた検査装置は，検査対象の撮影断面を含む面を指定する断面位置指定装置と，３方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と高周波磁場を発生する高周波磁場発生手段と検査対象から発生する核磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と検出された核磁気共鳴信号の演算処理を行なう演算処理手段を制御し，撮影断面の撮影のためのパルスシーケンスを制御する制御装置とを有する。断面位置指定装置により指定される平面内で所定の領域が撮影断面となるように，傾斜磁場発生手段の制御が行なわれる。
【００１４】
断面位置指定装置は，２個又は３個の基準点に配置される基準物体と，撮影断面の撮影を開始する制御を行なう撮影スイッチとを具備する構成とする。更に，断面位置指定装置は，制御装置に予め設定される撮影パラメータの中から撮影パラメータを選択する選択ボタンを設け，制御装置は，選択ボタンにより選択される撮影パラメータを用いてパルスシーケンスの制御を行ない，影断面の撮影を行なう構成としてもよい。
【００１５】
断面位置指定装置に，平面扇状の光の検査対象への照射のオンオフを制御する制御スイッチを設け，平面扇状の光を検査対象の表面に照射して，撮影断面の位置を光により検査対象の表面に表示する構成とする。あるいは，検査対象へ照射する平面扇状の光を発生する光源と，平面扇状の光の照射の方向を制御する方向制御装置とを設けて，制御装置により，撮影断面に平面扇状の光を照射するように方向制御装置を制御して，撮影断面の位置を光により検査対象の表面に表示する構成としてもよい。
【００１６】
断面位置指定装置は，２個又は３個の基準点に配置される基準物体と，プローブと，撮影断面の撮影を開始する制御を行なう撮影スイッチとを具備する構成とする。
【００１７】
断面位置指定装置の撮影スイッチが押されていない時に，撮影断面の撮影像が表示手段に表示され，撮影スイッチが押された時に，撮影スイッチが押されていない時に表示手段に表示される撮影像の空間分解能よりも高い空間分解能を持つ撮影像が表示手段に表示される。
【００１８】
２個又は３個の基準点に配置される基準物体は，球の形状を有している。基準物体は，水，及び，脂肪以外の物質を含有している。高周波磁場の印加に続く第１の傾斜磁場の印加，高周波磁場の印加に続く第２方向の傾斜磁場の印加，及び，高周波磁場の印加に続く第３方向の傾斜磁場の印加により，第１，第２，及び，第３方向の投影像が得られる。これの投影像を用いて，２個の基準点に配置される基準物体の中心位置，又は，３個の基準点に配置される基準物体の中心位置が求められる。
【００１９】
本発明の核磁気共鳴を用いた検査装置は，電磁シールドルーム内に配置される第１の表示手段と，電磁シールドルーム外に配置される第２の表示手段とを有しており，撮影断面の撮影像が第１及び第２の表示手段に同時に表示される。
【００２０】
図２は，本発明の第１の実施例の核磁気共鳴を検査装置の概略構成を示すブロック図である。図２において，１０１は静磁場を発生するマグネット，１０２は傾斜磁場を発生するコイル，１０３は検査対象である。検査対象はマグネット１０１が発生する静磁場空間内に設置される。また，シーケンサ１０４は，傾斜磁場電源１０５に命令を送り傾斜磁場を発生させ，高周波磁場発生器１０６に命令を送り高周波磁場を発生させる。高周波磁場はプローブ１０７を通じて検査対象１０３に印加される。検査対象１０３から発生した信号はプローブ１０７によって受波され，受信器１０８で検波が行われる。検波の基準とする核磁気共鳴周波数（以下，検波基準周波数と記す）は，シーケンサ１０４によりセットされる。検波された信号は計算機１０９に送られ，ここで画像再構成などの信号処理が行われる。結果はディスプレイ１１０に表示される。必要に応じて，記憶媒体１１１に検波された信号や測定条件を記憶させることもできる。
【００２１】
また，静磁場空間内には計算機１０９に接続された撮影断面指定装置１１４があり，検査者が検査対象１０３に対して直接撮影断面を指定できる。静磁場均一度を調整する必要がある時は，シムコイル１１２を使う。シムコイル１１２は複数のチャネルからなり，シム電源１１３により電流が供給される。静磁場均一度調整時には各シムコイルに流れる電流をシーケンサ１０４により制御する。シーケンサ１０４はシム電源１１３に命令を送り，静磁場不均一を補正するような付加的な磁場をコイル１１２より発生させる。
【００２２】
なお，シーケンサ１０４は通常，予めプログラムされたタイミング，強度で各装置が動作するように制御を行う。これらのプログラムのうち，特に高周波磁場，傾斜磁場，信号受信のタイミングや強度を記述したものはパルスシーケンスと呼ばれている。
【００２３】
図３は本発明の第１の実施例の検査装置を用いた検査の様子を示す斜視図である。検査対象１０３はマグネット１０１が生成する静磁場空間内に設置されたベッド１１６の上に置かれ，検査者１２５は撮影断面指定装置１１４を手に持って診断したい部位を直接指示している。撮影された断層像は，ベッド１１６の近傍の位置に置かれたディスプレイ１１０に表示され，検査者が容易に観察可能である。
【００２４】
図４は本発明の第１の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置１１４の第１の例を説明する斜視図，平面図である。図４（Ａ）では検査対象１０３を模式的に円柱として示す。図４（Ａ）は撮影断面指定装置１１４と検査対象１０３の撮影断面の関係を示し，撮影断面指定装置１１４の向きを変えると撮影断面２００もそれに応じて変化する。撮影断面指定装置１１４には撮影スイッチ１１５が備えられ，このスイッチ１１５を押すことにより，計算機１０９に接続されたケーブル１１７を通じて撮影指示が計算機からシーケンサ１０４に伝達され，撮影断面の特定と撮影が実行される。
【００２５】
図４（Ｂ）に示すように，撮影断面指示装置１１４の内部には，撮影断面を特定するために３個の球状の物体Ａ，Ｂ，Ｃが配置されている。この球状物体には水や脂肪の共鳴周波数と異なる共鳴周波数ｆ１の物質（例えば，クレアチンやコリン，又は，標準物質であるテトラメチルシアンなどのいずれか）が満たされている。また，物体Ａ，Ｂ，Ｃにおける物質の濃度比はＣＡ：ＣＢ：ＣＣ＝１：２：４となっている。
【００２６】
図５は本発明の第１の例の撮影断面指定装置を使用して撮影断面を特定するパルスシーケンスを示す図である。
【００２７】
図６は図５のパルスシーケンスの実行の結果得られる球状物体の投影像を説明する図である。
【００２８】
撮影断面の特定は，図５に示すパルスシーケンスを用いて図４（Ｂ）に示す球状物体からの核磁気共鳴信号を計測することにより行う。図５に示すパルスシーケンスでは，まず，周波数ｆ１でＲＦパルス３０１を照射し，球状物体を励起し，ｘ方向のリードアウト傾斜磁場３０２によってエコー３０３を計測する。この時，検査対象内に存在する共鳴周波数がｆ１の物質も励起されるが，検査対象内には含有量が極めて少ないためエコーには影響しない。エコー３０３をフーリエ変換すると図６（Ａ）に示すような球状物体のｘ軸上への投影像が得られる。この投影像の強度は物質濃度に比例する。
【００２９】
次に，周波数ｆ１でＲＦパルス３０４を照射して球状物体を励起し，ｙ方向のリードアウト傾斜磁場３０５によってエコー３０６を計測する。この時，検査対象内に存在する共鳴周波数がｆ１の物体も励起されるが，検査対象内には含有量が極めて少ないためエコーには影響しない。エコー３０６をフーリエ変換すると図６（Ｂ）に示すような球状物体のｙ軸上への投影像が得られる。この投影像の強度は物質濃度に比例する。
【００３０】
次に，周波数ｆ１でＲＦパルス３０７を照射して球状物体を励起し，ｚ方向のリードアウト傾斜磁場３０８によってエコー３０９を計測する。この時，検査対象内に存在する共鳴周波数がｆ１の物体も励起されるが，検査対象内には含有量が極めて少ないためエコーには影響しない。エコー３０９をフーリエ変換すると図６（Ｃ）に示すような球状物体のｚ軸上への投影像が得られる。この投影像の強度は物質濃度に比例する。
【００３１】
３個の球状物体の物質濃度がそれぞれ異なっているため，図６に示す投影像の強度から球状物体Ａ，Ｂ，Ｃを区別することが可能であり，それぞれの球状物体の座標を投影像から直接求めることができる。例えば，図６（Ａ）の場合，物体Ａ，Ｂ，Ｃの中心のｘ座標がそれぞれｘａ，ｘｂ，ｘｃであることが分かる。また，物体Ａ，Ｂ，Ｃにおける物質の濃度ＣＡ，ＣＢ，ＣＣが，どの２個の和も他の１個の濃度と等しくないため，図６（Ｃ）に示すように投影像にピーク位置が２個しか現われない場合にも強度の比が３：４であることから，左側のピークは物体Ａと物体Ｂが重なった結果であることが分かる。即ち，ｚａ＝ｚｂであることが分かる。なお，座標系は任意であり，例えば，ｘ，ｙ，ｚ軸は，図３に示すｘ，ｙ，ｚの向き，原点はベッド上面の中心位置としてよい。
【００３２】
以上のようにして，球状物体Ａ，Ｂ，Ｂの中心座標がＰＡ（ｘａ，ｙａ，ｚａ），ＰＢ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ），ＰＣ（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）として求められれば，この３点（ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ）を通る平面ＡＢＣが決まる。この平面ＡＢＣを撮影断面として撮影が実行される。
【００３３】
計算機は，平面ＡＢＣの法線ベクトルｎ＝（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を計算してシーケンサに送る。平面ＡＢＣの法線ベクトルｎは，ベクトルＡＢ（ｘｂ−ｘａ，ｙｂ−ｙａ，ｚｂ−ｚａ）＝（ｘａｂ，ｙａｂ，ｚａｂ）とベクトルＡＣ（ｘｃ−ｘａ，ｙｃ−ｙａ，ｚｃ−ｚａ）＝（ｘａｃ，ｙａｃ，ｚａｃ）に垂直なベクトル（ｙａｂ×ｚａｃ−ｚａｂ×ｙａｃ，ｚａｂ×ｘａｃ−ｘａｂ×ｚａｃ，ｘａｂ×ｙａｃ−ｙａｂ×ｘａｃ）＝（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）として求められる。シーケンサは高周波磁場パルスを印加して磁化を励起する際に，傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚの強度比がＧｘ：Ｇｙ：Ｇｚ＝ｎｘ：ｎｙ：ｎｚとなるように傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを印加して指定された撮影断面内の磁化を励起して撮影を実行する。撮影法，撮影断面の視野（図４に示す斜線部内の所定の領域）の大きさ，スライス厚などの撮影パラメータは予め計算機又はシーケンサに対して与えておく。
【００３４】
投影像の領域と空間分解能は，撮影断面を特定する精度に影響する。実用的な精度を実現するには，例えば，投影像の領域を５０ｃｍ，エコー計測時のサンプリング点数を５１２とすればよい。この場合，投影像の空間分解能はおよそ１ｍｍ（＝５０ｃｍ／５１２）となり，物体Ａ，Ｂ，Ｃの位置検出もおよそ１ｍｍの精度が得られる。
【００３５】
図７は本発明の第１の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置１１４の第２の例を説明する側面図，平面図，及び，図５のパルスシーケンスの実行の結果得られる球状物体の投影像を説明する図である。図７（Ａ），図７（Ｂ）に示すように，撮影断面指定装置の内部構造の他の例として，第１の例の撮影断面指定装置１１４における３個の球状物体Ａ，Ｂ，Ｃに代えて，撮影断面２００に対して垂直な方向に並べられた２個の球状物体Ｄ，Ｅを用いても撮影断面の特定が可能である。球状物体Ｄ，Ｅには水や脂肪の共鳴周波数と異なる共鳴周波数ｆ１の物質（例えば，クレアチンやコリン，又は，標準物質であるテトラメチルシアンなどのいずれか）が満たされている。物体Ｄ，Ｅにおける物質のの濃度ＣＤ，ＣＥは等しくなくする（例えば，１：２とする）。
【００３６】
この場合にも，撮影断面の特定は図５に示すパルスシーケンスを用いて球状物体ＤとＥのｘ，ｙ，ｚ軸への投影像（例えば，図７（Ｃ），図７（Ｄ），図７（Ｅ））を取得し，球状物体ＤとＥの投影像のピーク位置の座標を求めることにより行う。例えば，図７（Ｃ），図７（Ｄ）に示すように２個のピークが得られている場合には強度の違いから球状物体Ｄ，Ｅの中心座標を求めることができる。また，図７（Ｅ）に示すように像が１個の場合には両者の座標が等しいことを示す。
【００３７】
以上のようにして，球状物体Ｄ，Ｅの中心座標がＰＤ（ｘｄ，ｙｄ，ｚｄ），ＰＥ（ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ）として求められれば，点（（ｘｄ−ｘｅ）／２，（ｙｄ−ｙｅ）／２，（ｚｄ−ｚｅ）／２）を通りベクトル（ｘｄ−ｘｅ，ｙｄ−ｙｅ，ｚｄ−ｚｅ）を法線ベクトルとする平面が決まり，この平面を撮影断面として撮影が実行される。
【００３８】
この場合には，法線ベクトルが（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）＝（ｘｄ−ｘｅ，ｙｄ−ｙｅ，ｚｄ−ｚｅ）として求められているため，計算機はこの値をそのままシーケンサに送る。シーケンサは高周波磁場パルスを印加して磁化を励起する際に，傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚの強度比がＧｘ：Ｇｙ：Ｇｚ＝ｎｘ：ｎｙ：ｎｚとなるように傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを印加して指定された撮影断面内の磁化を励起して撮影を実行する。撮影法，撮影断面の視野（図４に示す斜線部内の所定の領域），スライス厚などの撮影パラメータは予め計算機又はシーケンサに対して与えておく。
【００３９】
以上の第１，第２の例の撮影断面指定装置の説明では，撮影スイッチ１１５が押されるまでは撮影が行われない。これに対して，撮影スイッチ１１５が押されなくても撮影断面の特定と撮影をリアルタイムに繰り返しディスプレイ上に表示することにより，より容易な撮影断面の確認が可能になる。この場合，撮影断面指定装置が示す断面とディスプレイに表示される断層像が一致するように高速に撮影を行う必要がある。例えば，ＧＥ法を用いる場合には，ＴＲを２ｍｓ，画素数を６４×６４とすれば，撮影時間は１２８ｍｓとなり，表示のフレームレートは約８フレーム／秒を実現できる。但し，６４×６４の画素数では精密な診断には不十分であるため，撮影スイッチ１１５が押された時には２５６×２５６程度のより高精細な断層像を撮影する。これらの撮影パラメータは，予め計算機又はシーケンサに対して与えておく。
【００４０】
また，断面位置指定装置に，撮影断面の撮影を開始するための撮影スイッチ１１５の他に，計算機又はシーケンサに予め設定される複数の撮影パラメータの中から撮影パラメータを選択する選択ボタン１１５’（図示せず）を設ける構成としてもよく，この構成では，計算機又はシーケンサは，選択ボタンにより選択された撮影パラメータを用いてパルスシーケンスの制御を行ない，撮影断面の撮影を行なう。
【００４１】
図８は本発明の第１の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置の第３の例を説明する図である。図８に示す撮影断面指定装置４０５によって指定される撮影断面はＣＣＤカメラを用いて特定される。３個のＣＣＤカメラ４０１，４０２，４０３が支柱４０４によって保持され，ベッド１１６の上に置かれた検査対象１０３の近傍に配置されている。また，撮影断面指定装置４０５には３個の発光ダイオードＡ（４０６），Ｂ（４０７），Ｃ（４０８）が配列されており，各ＣＣＤカメラは発光ダイオードが視野に入るよう設置されている。第１，第２の撮影断面指定装置では，核磁気共鳴信号を用いて撮影断面の特定を行っていたのに対し，第３の例の撮影断面指定装置では，発光ダイオードとＣＣＤカメラによって撮影断面の特定を行う。
【００４２】
図９は本発明の第１の実施例の検査装置で使用される第３の例の撮影断面指定装置４０５の斜視図である。図９（Ａ）に示すように，撮影断面指定装置４０５の上部には，発光部が同一平面上にある３個の発光ダイオードＡ（４０６），Ｂ（４０７），Ｃ（４０８）が内蔵されており，その周囲の筐体４０９は透明になっている。発光ダイオードはそれぞれ異なる周期で点滅している。また，撮影断面指定装置は２個の撮影スイッチ４１１，４１２を備えており，撮影スイッチ４１１が押された場合はプロトン密度像撮影の指示，撮影スイッチ４１２が押された場合はＴ２強調像撮影の指示が，ケーブル４１０を通して計算機１０９に伝えられる。プロトン密度像やＴ２強調像を撮影するための撮影パラメータは予めシーケンサ１０４にセットされている。この他，撮影断面の直感的な把握を容易にするために上記の同一平面ＡＢＣに一致するように補助板４１３を備えている。検査者は図９（Ｂ）に示すように撮影断面指定装置４０５を手に持って撮影断面指定の操作を行う。
【００４３】
撮影スイッチが押されることにより，以下の一連の処理が開始される。まず，３個のＣＣＤカメラによって撮像された発光ダイオードの画像は計算機に転送される。計算機は，発光ダイオードの点滅周期が異なることから各発光ダイオード輝点を区別し，それぞれの画像内での発光ダイオードの発光部の中心座標が算出される。そして算出された座標をもとに最尤推定法により各発光ダイオードの発光部の中心の３次元座標が計算される。計算された３点の３次元座標から，３点の座標を含む発光ダイオードＡ（４０６），Ｂ（４０７），Ｃ（４０８）の発光部の各中心を通る平面ＡＢＣが決定され，平面ＡＢＣを撮影断面として撮影が実行される。
【００４４】
図１０は本発明の第１の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置の第４の例を説明する図である。第３の例の撮影断面指定装置４０５の発光ダイオードＡ（４０６），Ｂ（４０７），Ｃ（４０８）に代えて，図１０に示すように，２個の発光ダイオードＤ（４１４），Ｅ（４１５）を備えた場合でも平面を特定することが可能である。図１０は，撮影断面指定装置４０５を上から見た図であり，補助板４１３に垂直な方向に２個の発光ダイオードＤ，Ｅが配置されている。この場合も，３個の発光ダイオードを備えた第３の例の撮影断面指定装置を使用する場合と同様に，発光ダイオードＤ，Ｅのそれぞれの発光部の中心の３次元座標Ｄ（ｘｄ，ｙｄ，ｚｄ），Ｅ（ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ）を計算し，点（（ｘｄ−ｘｅ）／２，（ｙｄ−ｙｅ）／２，（ｚｄ−ｚｅ）／２）を通りベクトル（ｘｄ−ｘｅ，ｙｄ−ｙｅ，ｚｄ−ｚｅ）を法線ベクトルとする平面を撮影断面として撮影が実行される。
【００４５】
第１，第２，第３，及び，第４の例の撮影断面指定装置は，検査対象の近傍，即ち，静磁場空間内で用いられるため，その材質は必ず非磁性でなければならない。ブラウン管ディスプレイは磁場の影響で表示がひずんでしまうため，検査者の近傍に配置されるディスプレイ１１０は，例えば，磁場の影響をほとんど受けない液晶ディスプレイなどが望ましい。
【００４６】
図１１は本発明の第２の実施例の核磁気共鳴を用いた検査装置を用いた検査の様子を示す斜視図である。第２の実施例の核磁気共鳴を用いた検査装置では，第１，第２，第３，及び，第４の例の何れかの撮影断面指定装置が使用できる。図１１に示す検査装置では，図３の検査装置におけるマグネット１０１の上半分がなくなり，検査対象１０３に対する解放性が大幅に向上している。検査対象１０３はマグネット１０１の上部空間に発生する静磁場空間内に設置されたベッド１１６の上に置かれ，検査者１２５は撮影断面指定装置１１４を手に持って診断したい部位を直接指示している。撮影された断層像は，ベッド１１６の近傍の位置に置かれたディスプレイ１１０に表示され，検査者が容易に観察可能である。図１１に示すマグネット１０１から構成された検査装置を用いた場合，検査対象の上面に障害物が全くないため，本発明の撮影断面指定装置を用いて撮影断面を指定する際の操作性が格段に向上する。
【００４７】
次に，撮影断面の位置を検査対象の表面に表示するための構成について説明する。第１の構成では，第１，第２，第３，及び，第４の例の何れかの撮影断面指定装置の構成に加えて，平面レーザー光を照射する光源を含む撮影断面指定装置を使用する。
【００４８】
図１２は本発明の第１，第２の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置の第５の例を説明する斜視図である。図１２に示すように，第５の例の撮影断面指定装置１１４の先端部の内部には，扇状の平面レーザー光２１０を照射する光源が内蔵されている。扇状のレーザー光２１０による平面は，撮影断面指定装置１１４によって指定される平面２００と一致している。レーザー光照射のオン・オフはスイッチ１１８によって切り替えることができる。スイッチ１１８をオンにしてレーザー光を照射することにより，検査対象１０３（図１２，図４と同じように，検査対象１０３を模式的に円柱として示す。）の表面と撮影面２００の交線２１６が表示され，検査者は撮影断面の位置を容易に把握できる。
【００４９】
撮影断面の位置を検査対象の表面に表示するための第２の構成では，第１，第２，第３，及び，第４の例の何れかの撮影断面指定装置を使用して，ベッドサイドに取り付けられたガイドレールに設置されているレーザー光源からの平面レーザー光を検査対象に照射して，検査対象の表面に撮影面を表示する。
【００５０】
図１３は本発明の第２の実施例の検査装置で使用され，撮影断面の位置を検査対象の表面に表示するための構成例を説明する斜視図，図１４は図１３において平面レーザー光を照射する方向を変化させる構成例を示す斜視図である。図１３，図１４に示すように，撮影面を表示するための扇状の平面レーザー光２１０を照射するレーザー光源２１１はベッドサイドに取り付けられたガイドレール２１２に設置されている。ガイドレール上の継ぎ手２１３の位置，継ぎ手２１４の角度，支柱２１５，及び，光源２１１の角度は，図示していない小型の駆動装置によって任意に変化させることができる。この駆動装置は，照射されるレーザー光の平面と撮影面が一致するよう計算機１０９，又は，シーケンサ１０４によって制御される。図１４は図１３に示す例では，撮影断面指定装置にレーザー光源が内蔵されている場合と比較して，より広範囲に平面レーザー光を照射できるため，検査者がより容易に撮影断面位置を把握することが可能になる。
【００５１】
第１，第２，第３，第４，及び，第５の例の何れかの撮影断面指定装置にプローブを内蔵させることができる。
【００５２】
図１５は本発明の第１，第２の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置の第６の例を説明する平面図，正面図である。図１５では，第１の例の撮影断面指定装置を例にとり説明する。図１５に示すように，図４に示す撮影断面指定装置１１４の構成に，更に，ループ型のプローブ２１３が内蔵されており，プローブ２１３はケーブル２３２によって図１５には図示されていない受信器１０８に接続されている。
【００５３】
撮影断面の特定は，第１の例の撮影断面指定装置と同じように，図５に示すパルスシーケンスを用いて球状物体からの核磁気共鳴信号を計測することにより行う。図５に示すパルスシーケンスでは，まず，周波数ｆ１でＲＦパルス３０１を照射し，球状物体を励起し，ｘ方向のリードアウト傾斜磁場３０２によってエコー３０３を計測する。ＲＦパルスの照射は撮影断面指定装置１１４の外にあるプローブ１０７によって行われるが，エコーの計測は，撮影断面指定装置１１４に内蔵されたプローブ２３１によって行われる。シーケンサは，先に説明と同じようにして，高周波磁場パルスを印加して磁化を励起する際に，傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚの強度比がＧｘ：Ｇｙ：Ｇｚ＝ｎｘ：ｎｙ：ｎｚとなるように傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを印加して，指定された撮影断面内の磁化を励起して撮影を実行する。
【００５４】
第６の例の撮影断面指定装置を使用する，核磁気共鳴を用いた検査装置では，ＲＦパルスの照射は撮影断面指定装置１１４の外にあるプローブ１０７によって行われるが，エコーの計測は，撮影断面指定装置１１４に内蔵されたプローブ２３１によって行われる。このため，受信用プローブは常に撮影断面の近傍に位置する。一般にプローブの感度は距離が短いほど大きくなる。従って，より高いＳＮ比での信号取得が可能になる。
【００５５】
なお，第１，第２，第３，第４，第５，及び，第６の例の何れかの撮影断面指定装置において，赤外線を利用して信号を送信することにより，操作性を向上させることが可能である。
【００５６】
図１６は本発明の第１，第２の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置において赤外線を利用して信号を送信する構成例を説明する斜視図である。図１６に示す例では，第１，第２，第５，及び，第６の例の何れかの撮影断面指定装置１１４の構成において，ケーブル１１７に代えて赤外線発光部２２０をもたせる構成とする。第３又は第４の例の撮影断面指定装置４０５の構成では，ケーブル４１０に代えて赤外線発光部をもたせ，赤外線を利用して撮影スイッチ４１１，４１２の信号を送信する。更に，何れの構成においても，検査装置が設置された部屋の天井又は壁には，計算機１０９に接続された赤外線受光部２２１が取り付けられている。撮影スイッチ１１５，４１１，４１２の信号，撮影パラメータを選択する選択ボタン１１５’の信号は，赤外線発光部２２０から発信され，赤外線受光部２２１で受信され，計算機１０９に伝達される。計算機１０９に伝達された信号に基づいて，撮影指示が計算機からシーケンサ１０４に伝達され，撮影断面の特定と撮影が実行される。これにより，ケーブル取回しの不便さから開放されるため，操作性が向上する。
【００５７】
【発明の効果】
以上，詳細に説明したように，本発明によれば，超音波診断装置における超音波探触子の操作と同様にして，検査者が検査対象を見ながら撮影断面を直接指定でき，必要な診断を容易，迅速にできるという顕著な効果が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のＧＥ法のパルスシーケンスを示す図。
【図２】本発明の第１の実施例の検査装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第１の実施例の検査装置を用いた検査の様子を示す斜視図。
【図４】本発明の第１の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置の第１の例を説明する斜視図，平面図。
【図５】本発明の第１の例の撮影断面指定装置を使用して撮影断面を特定するパルスシーケンスを示す図。
【図６】図５のパルスシーケンスの実行の結果得られる球状物体の投影像を説明する図。
【図７】本発明の第１の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置の第２の例を説明する側面図，平面図，及び，図５のパルスシーケンスの実行の結果得られる球状物体の投影像を説明する図。
【図８】本発明の第１の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置の第３の例を説明する図。
【図９】本発明の第１の実施例の検査装置で使用される第３の例の撮影断面指定装置の斜視図。
【図１０】本発明の第１の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置の第４の例を説明する図。
【図１１】本発明の第２の実施例の検査装置を用いた検査の様子を示す斜視図。
【図１２】本発明の第１，第２の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置の第５の例を説明する斜視図。
【図１３】本発明の第２の実施例の検査装置で使用され，撮影断面の位置を検査対象の表面に表示するための構成例を説明する斜視図。
【図１４】図１３において平面レーザー光を照射する方向を変化させる構成例を示す斜視図。
【図１５】本発明の第１，第２の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置の第６の例を説明する平面図，正面図。
【図１６】本発明の第１，第２の実施例の検査装置で使用される撮影断面指定装置において赤外線を利用して信号を送信する構成例を説明する斜視図。
【符号の説明】
１０１…静磁場発生マグネット，１０２…傾斜磁場発生コイル，１０３…検査対象，１０４…シーケンサ，１０５…傾斜磁場電源，１０６…高周波磁場発生器，１０７…プローブ，１０８…受信器，１０９…計算機，１１０…ディスプレイ，１１１…記憶媒体，１１２…シムコイル，１１３…シム電源，１１４…撮影断面指定装置，１１５…撮影スイッチ，１１６…ベッド，１１７…ケーブル，１１８…スイッチ，１２５…検査者，２００…撮影断面，２０１…スライス傾斜磁場パルス，２０２…磁化励起用高周波磁場パルス，２０３…位相エンコード傾斜磁場パルス，２０６，２０７…リードアウト傾斜磁場パルス，２０８…エコー，２０９…ｋ空間，２１０…扇状の平面レーザー光，２１１…レーザー光源，２１２…ガイドレール，２１３，２１４…継ぎ手，２１５…支柱，２１６…検査対象の表面と撮影面の交線，２２０…赤外線発光部，２２１…赤外線受光部，２３１…プローブ，２３２…ケーブル，３０１，３０４，３０７…ＲＦパルス，３０２，３０５，３０８…リードアウト傾斜磁場パルス，３０３，３０６，３０９…エコー，４０１，４０２，４０３…ＣＣＤカメラ，４０４…支柱，４０５…撮影断面指定装置，４０６，４０７，４０８…発光ダイオード，４０９…筐体，４１０…ケーブル，４１１，４１２…撮影スイッチ，４１３…補助板，４１４，４１５…発光ダイオード。

Claims

静磁場を発生する静磁場発生手段と，
互いに直交する第１，第２，及び第３方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と，
高周波磁場を発生する高周波磁場発生手段と，
検査対象から発生する核磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と，
検出された前記核磁気共鳴信号の演算処理を行なう演算処理手段と，
前記検査対象の撮影断面を含む面を指定する断面位置指定装置と，
前記傾斜磁場発生手段と前記高周波磁場発生手段と前記信号検出手段と前記演算処理手段を制御し，前記撮影断面の撮影のためのパルスシーケンスを制御する制御装置とを有し，
前記断面位置指定装置は，２個又は３個の基準点に配置される基準物体を具備し，前記静磁場及び前記傾斜磁場が発生された空間内に置かれた前記検査対象の近傍で，検査者が手に持って移動操作が可能であり，
前記基準物体は、水及び脂肪と異なる共鳴周波数の物質を含有し、
前記演算処理手段は，前記制御装置による、前記高周波磁場の印加に続く第１方向の傾斜磁場の印加、前記高周波磁場の印加に続く第２の方向の傾斜磁場の印加、前記高周波磁場の印加に続く第３の方向の傾斜磁場の印加を行うことの制御により前記信号検出手段によって検出された信号から得られる、第１、第２、第３の方向の投影像を用いて、２個の前記基準点に配置される前記基準物体の中心位置、又は、３個の前記基準点に配置される前記基準物体の中心位置を求め、２個の前記基準点に配置される前記基準物体の中点を通り２個の前記基準物体を結ぶベクトルを法線ベクトルとする平面を，又は，３個の前記基準点に配置される前記基準物体を通る平面を，基準とする空間座標で求める演算処理を行ない，
前記制御装置は，前記平面内で所定の領域が前記撮影断面となるように，前記傾斜磁場発生手段の制御を行なうことを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，２個又は３個の前記基準点に配置される前記基準物体に含有される前記物質の濃度は互いに異なることを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，３つの前記基準点に配置される前記基準物体のうちの２つの前記基準物体に含有される前記物質の濃度の和は，他の前記基準物体に含有される前記物質の濃度と異なることを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，前記断面位置指定装置は，前記撮影断面の撮影を開始するための撮影スイッチを有することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項４に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，前記演算処理手段に接続される赤外線受光手段を具備し，前記撮影断面指定装置は赤外線発光手段を有し，前記撮影スイッチの信号は前記赤外線発光手段および前記赤外線受光手段を通して前記演算処理手段に伝達されることを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，前記断面位置指定装置は，前記撮影断面の撮影を開始するための撮影スイッチと，前記制御装置に予め設定される撮影パラメータの中から前記撮影パラメータを選択する選択ボタンとを有し，前記制御装置は，前記選択ボタンにより選択される前記撮影パラメータを用いて前記パルスシーケンスの制御を行ない，前記撮影断面の撮影を行なうことを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項６に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，前記演算処理手段に接続される赤外線受光手段を具備し，前記撮影断面指定装置は赤外線発光手段を有し，前記撮影パラメータ選択ボタン及び前記撮影スイッチの信号は前記赤外線発光手段および前記赤外線受光手段を通して前記演算処理手段に伝達されることを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，電磁シールドルーム内に配置される第１の表示手段と，前記電磁シールドルーム外に配置される第２の表示手段とを有し，前記撮影断面の撮影像が前記第１及び第２の表示手段に同時に表示されることを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，前記断面位置指定装置を前記検査対象に接触させた状態で前記撮影断面を含む面を指定することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，前記断面位置指定装置を前記検査対象に接触させない状態で前記撮影断面を含む面を指定することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，表示手段を有し，前記断面位置指定装置は，前記撮影断面の撮影を開始するための撮影スイッチを具備し，前記撮影スイッチが押されていない時に，前記撮影断面の撮影像が前記表示手段に表示され，前記撮影スイッチが押された時に，前記撮影スイッチが押されていない時に前記表示手段に表示される前記撮影像の空間分解能よりも高い空間分解能を持つ前記撮影像が前記表示手段に表示されることを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項１１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，前記演算処理手段に接続される赤外線受光手段を具備し，前記撮影断面指定装置は赤外線発光手段を有し，前記撮影スイッチの信号は前記赤外線発光手段および前記赤外線受光手段を通して前記演算処理手段に伝達されることを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，前記断面位置指定装置は，扇状の光の前記検査対象への照射のオンオフを制御する制御スイッチを具備し，前記扇状の光を前記検査対象の表面に照射することにより，前記撮影断面の位置を前記光により前記検査対象の表面に表示することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，前記検査対象へ照射する扇状の光を発生する光源と，前記扇状の光の照射の方向を制御する方向制御装置とを具備し，前記制御装置は，前記撮影断面に前記扇状の光を照射するように前記方向制御装置を制御し，前記撮影断面の位置を前記光により前記検査対象の表面に表示することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。
請求項１に記載の核磁気共鳴を用いた検査装置に於いて，前記断面位置指定装置は，プローブを具備することを特徴とする核磁気共鳴を用いた検査装置。