JP4127868B2 - 対話型磁気共鳴作像システム - Google Patents

Description

【０００１】
【関連出願】
本出願は、１９９５年６月２日に出願されたＣ．Ｈａｒｄｙ及びＲ．Ｄａｒｒｏｗによる米国特許出願第０８／４５８，６０１号「画面に基づいたＭＲＩ用の対話型画像平面指定」（”Ｓｃｒｅｅｎ−Ｂａｓｅｄ ＩｎｔｅｒａｃｔｉｖｅＩｍａｇｅ−Ｐｌａｎｅ Ｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｆｏｒ ＭＲＩ”）、１９９５年６月２日に出願された米国特許出願第０８／４６０，０１８号「走査制御プラットホームに基づいたＭＲＩ用の対話型画像平面指定」（”Ｓｃａｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｌａｔｆｏｒｍ−Ｂａｓｅｄ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ｉｍａｇｅ Ｐｌａｎｅ Ｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆｏｒ ＭＲＩ”）、並びに１９９４年２月２８日に出願されたＣｌｉｎｅ等による米国特許出願第０８／２０３，０７９号「３次元ワークステーション・モデルにより制御された斜方ＭＲ画像」（”Ｏｂｌｉｑｕｅ ＭＲ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｆｒｏｍ ａ ３Ｄ Ｗｏｒｋｓｔａｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ”）に関連する。これらの出願はすべて、本出願と共通の譲受人に譲渡されており、ここに参照されるべきものである。
【０００２】
【産業上の利用分野】
本出願は、磁気共鳴（ＭＲ）作像システムに関し、具体的には、作像中に作像平面を対話型で選択することのできるＭＲ作像システムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来の磁気共鳴（ＭＲ）作像システムでは、作像されるべき患者の所望領域の３次元的位置を、画像を取得するよりも前にＭＲ作像システムに供給しなければならない。位置だけではなく、３次元的配向及びビュー領域（ｆｉｅｌｄ ｏｆｖｉｅｗ）も又、供給しなければならない。これらが一緒になって、１組の「作像パラメータ」を画定している。これらの作像パラメータは典型的には、手計算されており、又は過去に収集された画像上に線を引くことによる等、グラフィック式で指定されている。計算は困難ではないにせよ、様々な位置、配向及びビュー領域における多様な画像を生成するには面倒なものとなっている。
【０００４】
解剖中の被検体、例えば心臓の冠状動脈を探りながら、対話型で作像平面を調節することができると特に望ましい。１９９４年１１月２２日に発行されたＲｏｅｍｅｒ等の米国特許第５，３６５，９２７号「ポインティング装置付き磁気共鳴作像システム」（”Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ＩｍａｇｉｎｇＳｙｓｔｅｍ Ｗｉｔｈ Ｐｏｉｎｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ”）であって、本出願と共通の譲受人に譲渡されると共にここに参照されるべき米国特許に記載されているような新型の開放マグネット式（ｏｐｅｎ ｍａｇｎｅｔ）ＭＲ作像システムを用いれば、被検体に対して医療行為を行いながら、同時に一連の連続したＭＲ画像を収集することが可能である。外科手術のような医療行為が行われているときには、画像を収集するための「作像パラメータ」を算出するのに要求される時間を最短に抑えることが非常に望ましい。
【０００５】
又、対話型で作像平面を調節しながら、最新の作像平面とは異なる位置にある過去に走査された作像平面に素早く戻ることができることがしばしば望ましい。
現在、被検体の内部構造の中で選択された位置、配向及びビュー領域を用いたＭＲ画像を容易に提供し得るＭＲ作像システムが求められている。
【０００６】
【本発明の要約】
本発明の磁気共鳴（ＭＲ）作像システムは、医療行為を受けている患者の画像を対話型で提供する。
オペレータは、ポインティング（点指定）装置を介してインターフェイス装置と対話することにより、作像したい位置、配向及びビュー領域なる作像パラメータを対話型で選択する。これらの選択された作像パラメータは、ＭＲスキャナのパルス列発生器（パルス・シーケンサ）に送られる。
【０００７】
パルス列発生装置は、所定のＭＲパルス列（パルス・シーケンス）の修正に要求される幾何学的変換パラメータを算出して、前述の作像パラメータに対応する作像平面全体における当該被検体の画像を収集する。修正されたＭＲパルス列をＭＲスキャナにおいて実現すると、所望の作像平面における当該被検体のＭＲ画像が生成される。次いで、この画像は表示装置上に表示される。
【０００８】
「位置記憶」ボタンを選択すると、インターフェイス装置は、ＭＲ画像の寸法を縮小することによりＭＲ画像からアイコンを作成し、この画像アイコンを保存する。インターフェイス装置は又、この画像アイコンの作成に用いられたＭＲ画像に対応する作像パラメータを記憶する。新たな作像パラメータを選択すると、これらの作像パラメータも又、対応する画像アイコンと共に記憶され得る。
【０００９】
インターフェイス装置は、最新のＭＲ画像を複数の画像アイコンと共に画面上に継続的に表示する。オペレータは、ポインティング装置を用いてどの画像アイコンを選択することもできる。その結果、インターフェイス装置は、選択された画像アイコンに対応する作像パラメータをパルス列発生器に渡して、過去の作像平面を復元する。
【００１０】
パルス列発生器によって、選択された画像アイコンに対応する作像パラメータを用いたＭＲ画像が収集される。
【００１１】
【本発明の目的】
本発明の１つの目的は、画面上の画像アイコンを選択することにより、被検体の作像平面の画像を発生する磁気共鳴（ＭＲ）作像システムを提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、過去のＭＲ画像の作像パラメータを選択し、この選択された作像パラメータを用いて新たなＭＲ画像を素早く且つ容易に作成することにある。
【００１２】
本発明のもう１つの目的は、医師が過去に収集された画像の画像アイコンから、ＭＲ画像の位置、配向及びビュー領域を目で見て選択し得るようにすることにある。
本発明のもう１つの目的は、医師が心臓内の選択された構造の位置を知ってその構造を検分するのを助ける対話型ＭＲ画像を医師に提供することにある。
【００１３】
新規であると考えられる本発明の諸特徴は、「特許請求の範囲」に詳述してある。しかしながら、本発明そのものは、その仕組み及び操作方法に関して、更なる目的及び利点と併せて、実施例の記載を図面と共に参照すれば最もよく理解することができる。
【００１４】
【実施例】
本発明の磁気共鳴（ＭＲ）作像システムのブロック図を図１に示す。被検体１は、図１で２つの超電動式のリング（環）２及び４を有するものとして示されている主マグネットの内部に配置されている。主マグネットは、両リングの間の作像空間を覆う静的で空間的に均一な磁場を形成している。
【００１５】
磁気共鳴（ＭＲ）スキャナ１０の勾配増幅器１５は、リング２及び４の内部に配置された複数の勾配コイル・セットに電力を供給している。これらの勾配コイル・セットの各々は、特定の方向に磁場勾配を発生している。ＲＦ送信器１７は、作像空間内の患者の内部にある核スピンを章動させるのに必要な電力をＲＦコイルに供給している。リング２及び４内の勾配コイル・セットは、作像空間への接近、即ち作像空間内の患者への接近（アクセス）を制限することなく、作像空間を覆う磁場勾配を発生している。
【００１６】
オペレータ５は、ポインティング装置１００を介してインターフェイス装置と対話し、作像平面の位置、配向及びビュー領域なる１組の「作像パラメータ」を選択する。ポインティング装置１００は、トラックボールであってもよいが、「ジョイスティック」又はマウスのようなその他の公知の２次元入力装置であってもよい。
【００１７】
被検体１において画像が収集される平面は、「作像平面」として知られている。オペレータ５は、ポインティング装置１００及びインターフェイス装置９０を介して表示装置７０上で操作を行うことにより作像パラメータを選択する。
インターフェイス装置９０は、ＭＲスキャナ１０から画像を受け取り、その画像を表示装置７０に表示する。インターフェイス装置９０は又、オペレータ５が、求められる作像平面の新たな位置及び配向を、例えば１９９５年６月２日に出願されたＣ．Ｈａｒｄｙ及びＲ．Ｄａｒｒｏｗによる米国特許出願第０８／４５８，６０１号「画面に基づいたＭＲＩ用の対話型画像平面指定」（出願人控番号第ＲＤ−２４２３０号）に記載された方法によって選択することができるようにする。
【００１８】
インターフェイス装置９０は、図３と関連付けて記述すると、オペレータ５からポインティング装置１００を介して指図されたときには、ＭＲ画像を小さな画像アイコンに縮小して、この画像アイコンを記憶する。インターフェイス装置９０は同時に、この画像に対応する作像パラメータを記憶する。
画像アイコンは、被検体のビューを指示するように表示装置上に表示される。次いでオペレータ５は、所望のビューを有している画像アイコンを選択することができる。
【００１９】
次に、選択された画像アイコンに対応している記憶された作像パラメータがパルス列発生器２０に供給され、このパルス列発生器２０は、勾配パルス列のｘ成分、ｙ成分及びｚ成分を混成して、作像パラメータによって画定された作像平面を磁気共鳴的に励起する。
パルス列発生器２０は、勾配増幅器１５及びＲＦ送信器１７が磁場勾配及びＲＦ電磁波を発生するタイミング及び作動を制御し、その結果、被検体１の作像平面内の組織によるＭＲ応答信号が放出される。
【００２０】
受信器１３は、患者１の作像平面から放出されたＭＲ応答信号を受け取ると共に、この信号を再構成ユニット１１に供給する。再構成ユニット１１は、選択された作像平面における患者１のＭＲ画像についてのデータを発生する。この画像データは、インターフェイス装置９０に供給されて、表示装置７０上に表示される。
【００２１】
図２は表示装置７０上に表示されている被検体１の画像７１を示しており、画像の中心には被検体の心臓７３がある。インターフェイス装置９０は、ＭＲ画像を受け取ると共に、この画像を縮小してアイコン形態にし、これらの画像アイコン７５、７９、８１及び８３を表示装置７０上に表示する。これらの画像アイコンは、図２に示すようなスクロール形式又はその他の形式で画面上に配列され得る。各々の画像アイコンは、このアイコンの元となったＭＲ画像に対応する作像パラメータと共に記憶される。
【００２２】
画面ボタン８９を用いて、最新のＭＲ画像に関する画像アイコンの作成及び記憶、並びに作像パラメータの記憶を開始する。オペレータ５は、ポインティング装置１００を用いて画面ボタンを選択する。表示可能な数よりも多い画像アイコンが存在するとき、この場合には、画面の下辺に沿って表示されているが、矢印アイコン８５及び８７を選択して画像アイコンをそれぞれ左右にスクロールさせることができる。矢印アイコン８５を選択したならば、画像アイコン７５は左に移動して消え、一方、画像アイコン８３の位置に新たな画像アイコンが現れる。画像アイコン７９、８１及び８３も又、左に移動する。逆に、矢印アイコン８７を選択したときには、すべての画像アイコンは右に移動して、画像アイコン８３は視野から消える。
【００２３】
同図からわかるように、画像アイコンは、あるアイコンを選択する場合に収集されるＭＲ画像の小さな縮小ビューを表示している。これらの画像アイコンは、過去に収集されたＭＲ画像をそれぞれ元とする静的な画像なのであって、アイコンが作成されて以降に生じた差異又は変化を何ら表すものではない。しかしながら、画像アイコンのうちの１つが選択されるときに収集される新たなＭＲ画像は、同一の位置におけるこの新たな画像が収集された時点での被検体を表示する。
【００２４】
画像アイコンを用いることにより、オペレータ５は今や、画像アイコンが指示しているビューから収集される新たな画像を選択することができる。
図３はインターフェイス装置９０の更に詳細なブロック図を示している。再構成ユニット（図１の参照番号１１）からのＭＲ画像は、アイコン生成器（ｉｃｏｎｉｚｅｒ）９１に供給される。アイコン生成器９１は、この画像を縮小して、より小さな画像アイコンにする。これには、５つごとにピクセルを選択し、これを用いて実際のＭＲ画像の５分の１の寸法の画像アイコンを作成すればよい。スキップされるピクセル数はいくつでもよいし、作成されるアイコンの寸法も自由である。但し、アイコン画像の見え方の鮮明さと、アイコン画像が画面上に要求する面積との間には背反性（トレードオフ）があることを銘記されたい。
【００２５】
制御ユニット９３は、パルス列発生器２０からの、又は用いられている場合には選択により大域（グローバル）変換装置１１０からの最新の画像に対する作像パラメータを受け取る。次いで、制御ユニット９３は、アイコンと、最新の画像を作成した対応する作像パラメータとを記憶装置９５内に記憶する。制御ユニット９３は又、画像アイコン及び画像アイコンの表示の制御に用いられるその他のアイコンを重ね合わせ（ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置９７に供給する。
【００２６】
重ね合わせ装置９７は又、最新のＭＲ画像を受け取る。重ね合わせ装置９７は、図２に示したものと同様にして、複合画像を作成し、これを表示装置７０に供給する。
オペレータ５がポインティング装置１００を作動させると、ポインティング装置１００は、画像アイコンを前後にスクロールさせると共に矢印アイコン８５及び８７又は「位置記憶」アイコン８９のような選択された画面アイコンを指示する入力を制御ユニット９３に供給する。スクロール動作は、表示すべき画像アイコンを選択し、複合画像内で各々の画像アイコンを重ね合わせる（スーパーインポーズする）位置を調節することにより実行される。この情報は、制御ユニット９３から重ね合わせ装置９７へ渡される。現状で好適なスクロール方法は、表示装置の一方の側に画像アイコンを加えると共に、画面の他方の側から１つの画像アイコンを押し出すものである。例えば、「位置記憶」アイコン８９が選択されたとする。すると、最新のＭＲ画像の新たな画像アイコンが作成されて、画面の下方右手に表示される。画像アイコンはすべて、左に１つずつ移動し、最も左にあった画像アイコンが消える。新たに画像アイコンが加わるたびにこれを繰り返せば、画像アイコンの「時系列（ｔｉｍｅｌｉｎｅ）」が形成されて、より古いアイコンは、最も左にあるアイコンとなる。
【００２７】
いったん画像アイコンが選択されたら、制御ユニット９３は、記憶装置９５に記憶されている対応する作像パラメータを読み込んで、これをパルス列発生器２０に供給し、代替的には、用いられているならば大域変換装置１１０に供給する。その結果、新たなＭＲ画像が収集されて、表示装置７０上に表示される。
図４には、大域座標系、即ち作像座標系が示されており、この座標系は、ＭＲスキャナに対して固定されている。Ｉ_x 軸は、ＭＲ作像マグネット２及び４の軸を貫通している。作像平面１２０は、平面の中心点と、（Ｉ_x ，Ｉ_y ，Ｉ_z ）軸の周りの回転を画定する配向角とを定めることにより選択される。変位ベクトルｒは、大域座標系に対する作像平面１２０の中心点１２１の変位を示している。
【００２８】
オペレータ５は先ず、作像平面１２０の中心点１２１の位置、並びに作像平面１２０の配向及びビュー領域を決定する。これらの作像パラメータは、ＭＲスキャナに対して固定されている座標軸に関して提供され得る。選択により、作像パラメータは過去に収集した画像に対して画定され、大域変換装置１１０を用いて、この入力を、ＭＲスキャナに対して固定されている大域座標に変換することもできる。
【００２９】
図５はＭＲスキャナに対する大域座標のＩ_x −Ｉ_y 平面内に配向した作像平面を励起する従来のパルス列を示す。９０°ＲＦ励起パルス１５１は、Ｉ_z 方向のスライス選択パルス１５３の第１のローブと同時に印加される。スライス選択パルス１５３の第２のローブは、Ｉ_y 方向の位相エンコーディング・パルス１５７と同時に印加される。次いで、１８０°再収束ＲＦパルス１５９が印加され、続いてＩ_x 方向の読み出しパルス１６１の第１のローブが印加される。読み出し勾配１６１の第２ローブが印加されると共に、Ｉ_x −Ｉ_y 平面からＴ_s の時間内のＭＲ信号１６７が収集される。
【００３０】
このパルス列を修正して、斜め方向の作像平面を励起することもできる。図６の例では、Ｉ_x 軸及びＩ_z 軸に関して４５°に配向した作像平面が、図５のＩ_x 方向及びＩ_z 方向に沿った勾配パルスを混成して図６の勾配パルス１５４及び１５５とすることにより作成されている。又、読み出し勾配パルス１６１を用いて読み出しパルス１６３及び１６５が構成されている。図５では、Ｉ_x 方向のスライス選択勾配パルス及びＩ_z 方向の読み出しパルスは、ゼロである。図５の記載とは別のパルスを印加した図６のパルス列によって、ＭＲ応答信号１６８は、Ｉ_x 軸及びＩ_z 軸に関して４５°の角度で配向した作像平面によって放出されると共に作像される。作像平面の配向に関する更に詳細な議論については、１９９１年８月１３日発行のＣ．Ｌ．Ｄｕｍｏｕｌｉｎの米国特許第５，０３８，７８３号「ＮＭＲ血管造影像の収集に関する多重勾配エコー・パルス列」（”Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｆｏｒ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ＮＭＲ Ａｎｇｉｏｇｒａｍｓ”）を参照されたい。
【００３１】
新規な本発明に関する現状で好適な様々な実施例をここで詳細に述べたが、当業者には今や、多くの改変及び変更が明らかとなることであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定されるものであって、例示的な方法によって提示された特定の細部によって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気共鳴（ＭＲ）作像システムの実施例のブロック図である。
【図２】被検体の心臓の画像とそのＭＲ画像の下方に表示された画像アイコンとの図である。
【図３】図１のインターフェイス装置の更に詳細なブロック図である。
【図４】ＭＲスキャナに対して固定されている座標系を示す図である。
【図５】Ｉ_z 軸に直交して配向された作像平面を励起するＭＲパルス列のグラフである。
【図６】Ｉ_x 軸及びＩ_z 軸に対して斜方に配向された作像平面を励起するＭＲパルス列のグラフである。
【符号の説明】
１ 被検体
２、４ 超伝導マグネットのリング
１０ 磁気共鳴スキャナ
１１ 再構成ユニット
１３ 受信器
１５ 勾配増幅器
１７ ＲＦ送信器
２０ パルス列発生器
７０ 表示装置
７１ 被検体の画像
７３ 被検体の心臓
７５、７９、８１、８３ 画像アイコン
８５、８７ 矢印アイコン
８９ 画面ボタン
９０ インターフェイス装置
１００ ポインティング装置
１２０ 作像平面
１２１ 作像平面１２０の中心点
１５１ ９０°ＲＦ励起パルス
１５３ スライス選択パルス
１５４、１５５ 勾配パルス
１５７ 位相エンコーディング・パルス
１５９ １８０°再収束ＲＦパルス
１６１、１６３、１６５ 読み出しパルス
１６７、１６８ ＭＲ応答信号

Claims (1)

1. （ａ） 供給された作像パラメータにより画定された作像平面における被検体の磁気共鳴画像を収集する磁気共鳴スキャナと、
   （ｂ） 所望の作像平面における供給された磁気共鳴画像及び画像アイコンを表示する表示装置と、
   （ｃ） オペレータと対話して該表示装置上に表示された前記画像アイコンを選択するポインティング装置と、
   （ｄ） 前記磁気共鳴スキャナ、前記表示装置及び前記ポインティング装置に接続されているインターフェイス手段であって、該供給され、前記表示装置上に表示された所望の作像平面における磁気共鳴画像から前記画像アイコンを作成し、各々の画像アイコンに対応する各々の磁気共鳴画像を作成するのに用いられた前記作像パラメータをオペレータが修正可能な状態にし、画像アイコンを前記表示装置上に表示し、オペレータが修正した前記作像パラメータを前記磁気共鳴スキャナに供給して、該磁気共鳴スキャナに、選択された前記作像パラメータを用いて新たな磁気共鳴画像を収集させるインターフェイス手段と
   を備えており、
   前記インターフェイス手段が、
   （ｄ１） 前記磁気共鳴スキャナに接続されており、前記オペレータが前記ポインティング装置を介して指図したことに応答して、前記供給され前記表示装置上に表示された所望の作像平面における磁気共鳴画像に対応する画像アイコンを作成するアイコン生成器と、
   （ｄ２） 作像パラメータ及び該作像パラメータに対応する画像アイコンを記憶することが可能な記憶装置と、
   （ｄ３） 前記表示装置に接続されており、供給された画像及びアイコンの複合画像を前記表示装置上に表示する重ね合わせ装置と、
   （ｄ４） 前記記憶装置、前記アイコン生成器、前記磁気共鳴スキャナ及び前記ポインティング装置に接続されている制御ユニットであって、前記画像アイコン及び対応する前記作像パラメータを前記アイコン生成器及び前記磁気共鳴スキャナからそれぞれ受け取り、該画像アイコン及び該対応する作像パラメータを前記記憶装置に記憶させ、前記記憶装置に記憶された前記画像アイコンを表示のために前記重ね合わせ装置に供給し、選択された画像アイコンを指示する前記ポインティング装置からの入力を受け取り、選択された該画像アイコンに対応する前記記憶装置に記憶された前記作像パラメータを前記磁気共鳴スキャナに供給して、該磁気共鳴スキャナに新たな磁気共鳴画像を収集させる制御ユニットと
   を含んでいる、対話型磁気共鳴作像システム。

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