JP4178108B2 - 処置器具および磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は核磁気共鳴現象を用いて被検体を撮像する技術に関し、特に被検体へ穿刺された又は挿入された器具と患部との位置関係をモニタリングする技術に関するものである。
背景技術
核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用して人体の断層画像を得るＭＲＩ装置は広く医療機関で使用されている。このＭＲＩ装置は、被検体を構成する主要物質プロトンの体内における密度分布や、被検体内における核スピンの緩和時間の空間分布を画像化するものである。
従来においては、ＭＲＩ装置は、被検体内の臓器の形態画像や機能画像を取得するために、また血流画像を取得するために主として用いられていた。
しかし最近になって、画像観察下で被検体の治療を行うインターベンショナル・ラジオロジー（Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ：ＩＶＲ）が進歩するに従って、被検者へ放射線被曝を伴わないＭＲＩ装置をＩＶＲへ適用することが有用であると認識されるに至っている。
ＩＶＲへＭＲＩ装置を適用した技術はインターベンショナルＭＲＩ（Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ ＭＲＩ）又はイントラオペラティブＭＲＩ（Ｉｎｔｒａｏｐｅｒａｔｉｖｅ ＭＲＩ）と称される（以下、これらをＩ−ＭＲＩと記す。）。Ｉ−ＭＲＩは手術又は治療のために被検体へ挿入された穿刺針、生検針、冷凍治療用プローブ更には腹腔鏡等の被検体内へ挿入された器具の病変部に対する位置をモニタリングするために用いられる。そして、Ｉ−ＭＲＩにおいては、被検体内へ挿入されつつある前記器具をそれらの器具の体内での時間と共に変化する位置をほぼリアルタイムで画像中に描出することが要求される。
従来のトンネル型磁石を用いたＭＲＩ装置による撮影のとき、患者は閉鎖された空間内に位置するので検査部位へ医師がアクセス出来ず、そのようなＭＲＩ装置はＩ−ＭＲＩには不向きであったが、オープン型磁石を用いたＭＲＩ装置は、医師が被検者の検査部位へ容易にアクセスできるので、Ｉ−ＭＲＩの研究開発はＥＰＩ法パルスシーケンスやフルオロスコピーパルスシーケンスの開発と相俟って進歩が著しい。
ところで、高速に撮影断面を撮影できても、撮影する断面を従来のように、先ず２面以上のスカウトビューを撮影し、それらのスカウトビューから設定する方法では、被検体へ挿入しつつある穿刺針や生検針等の先端をリアルタイムで画像により追跡確認することは困難である。そこで、スカウトビューを撮影することなく撮影断面を任意に設定する技術が要望されていた。
任意の撮影断面が設定でき、かつその設定された断面の画像がリアルタイムで観察できるようになると、穿刺針等の先端を病変部へ正確に案内することができるのでＩ−ＭＲＩが格段に容易に行われ得るようになり、検査時間の短縮がもたらされるとともに、画像観察下の治療が容易になり被検者の負担を減らすことができるからである。
ＭＲＩ装置で前記穿刺針等の器具を追跡する技術として、「Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ＭＲＩ ｏｎ ａ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｓｃａｎｎｅｒ；Ｂａｋｅｒ他、Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ：３８巻、ｐｐ．３５５−３６７（１９９７）」（文献１と記す。）や、米国特許５，５１２，８２７号、米国特許５，３６５，９２７号、米国特許６，０２６，３１５号がある。
また、光学的トラッキング技術を用いて穿刺断面を撮影する技術として、「Ｎｅｒｖｅ Ｒｏｏｔ Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ Ｓａｃｒａｌ Ｒｏｏｔ Ｗｉｔｈ ＭＲＩ Ｇｕｉｄａｎｃｅ；Ｒｉｓｔ Ｏｊａｔａ他、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ １２：ｐｐ．５５６−５６１（２０００）」（文献２と記す。）がある。この文献２には、Ｃ型磁石を用いたＭＲＩ装置のポールピースへ基準位置マーカを設けるとともに、穿刺針のホルダーへトラッキング部材を設け、両者をカメラで撮影する旨の開示が成されているが、それ以上の構成は定かではない。
本発明の第１の目的は、文献２に記載された技術をさらに実用に適した構成にすることにある。
本発明の第２の目的は、その信頼性を向上することにある。
本発明の第３の目的は、スカウトビューを用いることなく被検体の撮影断面を任意に設定することができる技術を提供することにある。
本発明の第４の目的は、前記穿刺針等の先端位置の断層像をほぼリアルタイムで撮像することができる技術を提供することにある。
本発明の第５の目的は、処置器具に沿ったスライス面の撮像位置決めをＭＲＩ装置へ自動設定することができる技術を提供することにある。
本発明の第６の目的は、オープンＭＲＩの利用分野を更に拡大することにある。
発明の開示
本発明は、上記課題を解決するために、一対の磁石を均一磁場から成る計測空間を間に挟んで支持して成るＭＲＩ装置用ガントリーと、ガントリー部またはその近傍に固定して設けられた少なくとも３個の発光体又は反射体からなる基準位置マーカと、少なくとも３つの発光体または反射体を保持し、前記計測空間内またはその近傍において任意にその位置を可変設定し得る撮影断面設定器と、前記基準位置マーカと前記撮影断面設定器との発光体または反射体の位置を検出する光学センサと、前記光学センサからの検出信号に基づいて前記撮影断面設定器の位置及び傾きを磁気共鳴イメージング装置の座標系に変換して出力する座標変換手段と、該座標変換手段から出力された信号を用いて撮影断面を設定して撮影シーケンスを実行する手段とを備えて磁気共鳴イメージング装置を構成したことを特徴としている。
前記ガントリーは、一対の磁石が上下方向に配置され１本又は２本の支柱によって支持された垂直磁場方式であり、前記基準位置マーカは上部磁石に取り付けられていることが望ましい。
そして、前記一対の磁石は前記計測空間を挟んだ２本の支柱によって支持され、前記基準位置マーカは前記２本の支柱によって区分された領域の前方及び後方の２箇所にそれぞれに設けられるか、または１個の基準位置マーカを前方と後方の２箇所に設けた固定具へ着脱自在に取り付けるようにしても良い。
また、前記光学センサは、前記ガントリーの上部磁石に設けられた支点から延び、磁石の周囲を旋回する旋回機構と、上下方向に移動する上下移動機構とを含むアーム式移動機構によって支持されていることが望ましい。
前記ガントリーは、一対の磁石が水平方向に配置された水平磁場方式であり、前記基準位置マーカは一対の磁石のいずれか一方の磁石に取り付けられても良い。前記光学センサは赤外線を発光する発光素子と、この発光素子から発せられ前記基準位置マーカ及び撮影断面設定器に設けられた反射体によって反射された赤外線を検出する２個の赤外線カメラから成るポジションセンサを用いることができる。
前記撮影断面設定器には、同一平面上に配置された３個の発光素子または反射体と、前記平面から所定距離離れた位置に配置された１個の発光素子または反射体を有するものとして良い。
また、前記撮影断面設定器は、前記計測空間内において前記被検体の四肢の動作を制限する器具に、さらには、前記被検体の体内へ挿入され、病変部の治療または検査を行う器具と組み合わせられても良い。
そして、本発明は上記第２の目的を達成するために、３個以上の発光体または反射体と、前記発光体または反射体をそれぞれ離間して支持する支持部材と、被検体へ挿入される部材の外形を挟み付けるように保持する第１の保持部材と、前記第１の保持部材へ圧力を付与して保持する第２の保持部材とを備えてＩ−ＭＲＩ用処置器具を構成したことを特徴としている。
そして、前記第１の保持部材は挿入部材を貫通させる貫通孔を有した円筒体であり、一端にテーパーが形成されるとともにそのテーパー部を越えて他端側へ伸びるスリットが形成され、前記第２の保持部材は前記第１の保持部材を収容する孔であって、その先端にテーパー部が形成された孔を有する本体と、前記収容された第１の保持部材に圧力を付与する締め付け用部材とから成り、前記支持部材と前記第２の保持部材とは着脱可能である。
また、前記第１の保持部材と第２の保持部材は、前記棒状部材を少なくとも３個の発光体または反射体が形成する面と平行な面内で前記挿入部材を保持することを特徴としている。
前記第２の保持部材の上面には柱状突起が形成され、前記支持部材に形成された挿入孔に前記柱状突起が嵌合して一体に形成され、前記柱状突起は支持部材へねじ込んだねじによって固定される。前記第２の保持部材の上面には、２個の柱状突起が形成され、それに対応して前記支持部材に２個の挿入孔が形成されても良い。
前記支持部材は前記発光体または反射体を離間して支持する複数のアームを有し、前記第２の保持手段は前記外伸部の少なくとも一つを係止する係止部を備えても良く、その係止部は前記アームの一つを挟み込む一対の突起であっても良い。さらに、前記一対の突起の一つに前記アームを他方のアームへ押し付けて位置決めするためのねじが設けられても良い。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態の磁気共鳴イメージング装置について、図１〜図６を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の全体構成を示す模式図、図２は図１に示す磁気共鳴イメージング装置の正面図、図３は図１に示す磁気共鳴イメージング装置の上面図である。
本実施形態のＭＲＩ装置は、例えば、垂直磁場方式０．３Ｔ永久磁石式ＭＲＩ装置であり、図１に示すように、垂直な静磁場を発生させる上部磁石３と下部磁石５、これら磁石を連結するとともに上部磁石３を支持する支柱７、位置検出デバイス９、アーム１１、モニタ１３、モニタ支持部１５、基準ツール１７、パーソナルコンピュータ１９、ベッド２１、制御部２３などを含んで構成されている。これらの構成要素のうち、上部磁石３と下部磁石５と支柱７とから成る静磁場発生用磁石と、この静磁場発生用磁石へ組み込まれたＲＦ送信コイル、傾斜磁場コイル（これらは図示省略されている。）との組立体をガントリー１と称する。ＭＲＩ装置の図示しない傾斜磁場発生部は、領斜磁場をパルス的に発生させ、最大傾磁場強度１５ｍＴ／ｍで、スルーレート２０ｍＴ／ｍ／ｍｓである。更に、本実施形態のＭＲＩ装置は、静磁場中の被検体２４に核磁気共鳴を生じさせるための図示しないＲＦ送信器、被検体２４からの核磁気共鳴信号を受信する図示しないＲＦ受信器を備え、これらは１２．８ＭＨｚの共振型コイルである。
位置検出デバイス９は、２台の赤外線カメラ２５と、赤外線を発光する図示しない発光ダイオードを含んで構成され、撮影断面を指示する断層面指示デバイスであるポインタ２７の位置及び姿勢を検出するもので、米国のＮＤＩ（Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｃ．）社から型式名称「ＰＯＬＡＲＩＳ」と称して販売されているポジションセンサーを使用することができる。この位置検出デバイス９は、アーム機構１１により磁石の全周囲方向への移動及び上下方向への移動が可能に上部磁石３に連結され、図２に示すように、ＭＲＩ装置に対する配置を適宜変更することができる。
モニタ１３は、図１に示すように、操作者２９が把持するポインタ２７により指示された被検体２４の断層面の画像を表示するもので、赤外線カメラ２５を指示するアーム機構１１と同様な機構を有したモニタ支持部１５により上部磁石３に連結され、支持されている。これによって、患者の治療部位に応じて位置を変える医師が観察しやすい場所へモニタ１３を位置決めすることができる。
基準ツール１７は、赤外線カメラ２５の座標系とＭＲＩ装置の座標系をリンクさせるもので、３つの反射球３５を備え、上部磁石３の側面に設けられている。パーソナルコンピュータ１９には、赤外線カメラ２５が検出し算出したポインタ２７の位置が、位置データとして、例えば、ＲＳ２３２Ｃケーブル３３を介して送信される。制御部２３は、ワークステーションで構成され、図示しないＲＦ送信器、ＲＦ受信器などを制御する。また、制御部２３は、パーソナルコンピュータ１９と接続されている。
ここで、本発明の特徴部であるＭＲ画像の撮影断面を決定するための基準ツール１７、ポインタ２７及び位置検出デバイス９について説明する。本発明のＭＲＩ装置は、位置検出デバイス９における２台の赤外線カメラ２５で、基準ツール１７及びポインタ２７を検出し、ポインタ２７の６次元の動き、つまり、位置と方向をリアルタイムで認識し、ポインタ２７により指示された被検体２４の断層面を撮影して断層像をモニタ１３へ表示するものである。
ポインタ２７は、図１に示すように、約直径１０ｍｍの３つの反射球３５が設けられている。このポインタ２７を操作者２９が把持して、被検体２４を指示して断層面を決定する。一方、２台の赤外線カメラ２５と図示しない発光ダイオードとで構成される位置検出デバイス９は、発光ダイオードから赤外線を発光し、この発光された赤外線が基準ツール１７及びポインタ２７の反射球３５により反射され、この反射された赤外線を２台の赤外線カメラ２５が検出する。
また、本実施形態のＭＲＩ装置は、図３に示すように、赤外線カメラ２５がＭＲＩ装置１の静磁場発生領域の中心から１ｍ〜１．５ｍ離れた距離に、アーム１１で吊り下げられており自在に向きや位置を変えられるようになっている。図３の検出領域３３が、赤外線カメラ２５から、基準ツール１７ａとポインタ２７の双方を安定的に検出できる範囲である。安定な検出範囲は、ＭＲＩ装置１の上部磁石３を中心として円弧状の領域である。その半径は、本実施形態の場合、１７０ｃｍ〜２９３ｃｍの範囲が適当である。また、カメラの高さは、９５ｃｍ〜１０７ｃｍ程度が適当である。この範囲で、赤外線カメラ２５が移動するように、上部磁石３の上部から下されたアーム１１は、赤外線カメラ２５を支持している。つまり、赤外線カメラ２５は、静磁場発生領域の中心から安定的に基準ツール１７及びポインタ２７を検出できる距離を保ちつつ任意に移動できる構成となっている。
また、支柱７は、上部磁石３の両側に設けられている。これらの支柱によって、医師が被検体へアクセスするために位置できる領域が２分割される。以下、本説明ではベッド２１が配置された領域側を前方または正面、その反対側を後方または背面と称する。ベッド２１は、２本の支柱７を結ぶ直線に対してほぼ直角に配置され、天板が長手方向に摺動して磁石内の計測空間へ被検体又は患者を搬送できるようになっている。
基準ツール１７は、上部磁石３の側面の周囲における正面と背面にそれぞれ第１の基準ツール１７ａ、第２の基準ツール１７ｂが固定して設けられている。これらの基準ツールにもポインタ２７と同様に、それぞれ３個の反射球３５が配置されており、具体的には先に述べたポインタと同じ部品を使用することができる。基準ツールが正面と背面の２箇所に設けられている理由は、医師が検査又は手術を部位に応じてガントリー１の正面側で行う場合と背面側で行う場合とがあるためである。基準ツールをガントリー１の正面と背面との２箇所に設けるとコストが上昇して問題となる場合には、ガントリー１の基準ツールを設けたい位置へ基準ツールの反射球支持部材を固定するための固定部材、例えば後に図１５で説明する固定ピン１１０１や、図１７で説明する固定ピン１４０４と突起１４０７を設け、医師が治療を行う位置に応じて、１個の基準ツールをそれらのいずれかの位置へ固定するようにしても良い。
ポインタ２７は、医師が手のひらに持って操作するので、上部磁石３の中心近傍の下方に位置することになる。なお、図３において、モニタ１３、被検体２４、操作者２９などは省略されている。
次に、このように構成されたＭＲＩ装置を用いて、被検体２４のＭＲ画像を撮影する方法について説明する。被検体２４をポインタ２７で指示して撮影する断層面決定する以外は、一般的なＭＲＩ装置の断層面の撮影技術を使うことができる。
先ず、ポインタ２７の位置をＭＲＩ装置の座標で認識するため、ＭＲＩ装置の座標系と赤外線カメラ２５の座標系とをリンクさせる必要があり、そのために初期化が行われる。この初期化の手順を図４に示すフローチャートを用いて説明する。
初期化は、赤外線カメラ２５を固定して基準ツール１７を検出するステップＳ１、赤外線カメラ２５の座標系における基準ツール１７の座標を算出するステップＳ２、初期化ファントムによりＭＲＩ装置の座標系を設定するステップＳ３、赤外線カメラ２５の座標系とＭＲＩ装置の座標系との傾きを算出するステップＳ４、赤外線カメラ２５の座標系とＭＲＩ装置の座標系との傾きと赤外線カメラ２５の座標系における基準ツール１７の座標とからＭＲＩ装置の座標系における基準ツール１７の座標を算出するステップＳ４、初期値として保存するステップ５などの手順を含んでいる。
具体的には、ステップＳ１で、赤外線カメラ２５を一箇所に固定して、赤外線カメラ２５により基準ツール１７を撮影して、基準ツール１７を検出する。ステップＳ２で、予め設定された赤外線カメラ２５の座標系で、基準ツール１７の座標を算出する。ステップＳ３で、初期化ファントムを用いてＭＲＩ装置の座標系を設定する。初期化ファントムとは、ＭＲＩ装置で撮影して位置が解析できるようにしたファントムである。この初期化ファントムをＭＲＩ装置に設置して、初期化ファントムのある点を示すことにより指した位置がＭＲＩ装置の座標系のどの位置かが解析できる。つまり、初期化ファントムがＭＲＩ装置の座標系となる。このとき、ポインタ２７を初期化用のポインタ２７として使用する。例えば、ポインタ２７をＭＲＩ装置の座標系で（ｘ，ｙ，ｚ）＝（４０，０，０）という座標に置く。このときの座標を赤外線カメラ２５で検出する。これを３箇所で行う。
ステップＳ４で、ＭＲＩ装置の座標系と赤外線カメラ２５の座標系との傾きを計算で求める。ステップＳ５で、赤外線カメラ２５の座標系とＭＲＩ装置の座標系との傾きと、赤外線カメラ２５で検出された赤外線カメラ２５の座標系における基準ツール１７の座標から、基準ツール１７の座標系とＭＲＩ装置の座標系の回転がわかる。このとき、基準ツール１７は、ＭＲＩ装置に固定されているので、基準ツール１７とＭＲＩ装置の回転は一定となる。ステップＳ６で、この回転を初期データとして保存して、初期化が終了する。
ここで、赤外線カメラ２５の位置や向きが変わると、赤外線カメラ２５で検出される基準ツール１７の座標が変化するが、ＭＲＩ装置の座標系への変換のマトリックスは一定なので、赤外線カメラ２５が移動しても常にＭＲＩ装置の座標系での位置が検出できる。このようにして、基準ツール１７を介してＭＲＩ装置の座標系と赤外線カメラ２５の座標系とをリンクさせることにより、赤外線カメラ２５の移動に耐えることができる。
ここで、基準ツール１７は、３つの反射球３５を有する１つの剛体として検出される。このとき、３つの反射球３５の位置関係は予めインプットされているので、剛体としての原点と座標系があり、この座標系が赤外線カメラ２５の座標系に対してどのように傾いているかいった情報により、ＭＲＩ装置と赤外線カメラ２５の座標系をリンクすることができる。つまり、赤外線カメラ２５は、基準ツール１７を検出することによりＭＲＩ装置に対して、自分がどこにいるのか認識できる。ポインタ２７の位置を認識するため、赤外線カメラ２５は、基準ツール１７とポインタ２７とを両方検出していなければならない。このように、本実施形態では、２台の赤外線カメラ２５で、撮影断面を示すポインタ２７と基準ツール１７を同時に検出する。
初期化が終了したＭＲＩ装置で頭部を撮影する場合、患者である被検体２４は、図１に示すように、ベッド２１に乗せられ、オープン型のガントリー１の開口部３２に頭部を挿入される。ポインタ２７は、術者である操作者２９が手に持ち固定されている。撮影の開始は、制御部２３から入力され、撮影開始の入力が成されると、パーソナルコンピューッタ１９がポインタ２７の位置計測を開始する。計測されたポインタ２７の位置情報はパーソナルコンピュータ１９へ取り込まれ撮影断面の位置情報へ、そして傾斜磁場コイルの印加情報へ変換され、制御部２３へ計測タイミング毎に順次送られる。この傾斜磁場印加情報によって順次撮影が行われ、取得された画像はモニタ１３へ順次表示される。操作者２９は、モニタ１３へ表示された画像を観察しながら、検査部位を最もよく表すようにポインタ２７の位置を変えながら検査または治療をおこなう。操作者がポインタ２７の位置を変えると、ポインタ２７と基準ツール１７は、赤外線カメラ２５で常にその位置が計算される。このとき、データ更新レートは、２〜２０セット／ｓ程度が良い。ポインタ２７の位置データは、パーソナルコンピュータ１９に、例えばＲＳ２３２Ｃケーブル３３を介して送られる。位置データは、ＭＲＩフルオロスコピィシーケンスの撮影断面へ、例えば０．５ｓ以内に反映される。撮影シーケンスは、ＴＲＳＧシーケンスや、ＳＧシーケンス、マルチショットＥＰＩなどのフルオロスコピィ用シーケンスである。これらのシーケンスでは、０．５ｓ〜４ｓ毎に画像が更新できる。これによりポインタ２７で指示された新たな撮影断面で取得された画像は液晶モニタ１３に表示される
光学式のポインタ２７及び位置検出デバイス９の最大の難点は、手術時に術者や手術機器によって光路が遮断されることである。しかし、本実施形態のＭＲＩ装置によれば、赤外線カメラ２５を任意に動かすことができるので、操作者２９や被検体２４、モニタ１３の位置に応じて赤外線カメラ２５を移動でき、容易にポインタ２７を検出できる。また、どのようなポインタ２７や位置検出デバイス９を用いるかにより、ＭＲＩ装置の使い勝手は大きく左右されるが、本実施形態のように、コードレスのポインタ２７と移動可能な赤外線カメラ２５を用いれば、オープン性がある非対称２本支柱型のＭＲＩ装置のオープン性を損ねることなく、ポインタ２７で任意の位置を容易に指示して所望の断層像を得ることができる。
図３では、赤外線カメラ２５の配置について、ベッド２１が配置されているガントリー１の前方のみを検討したが、本実施形態のＭＲＩ装置は、非対称２本柱の構成であるためガントリー１の後方から被検体２４にアクセスすることができる。これに対応して、赤外線カメラ２５をアーム機構１１によってガントリーの背面へ旋回移動して、ポインタ２７を検出することもできる。このときは、第２の基準ツール１７ｂにより、赤外線カメラ２５は自分の位置を認識することができる。このように、予め複数の基準ツール１７ａ、１７ｂを備え、各基準ツール１７ａ、１７ｂについて初期設定を行っておくことで、赤外線カメラ２５の移動範囲を広げることができる。基準ツール１７に設けられた３個の反射球３５の相対位置を基準ツール１７ａ、１７ｂ毎に変更しておくと、赤外線カメラ２５を任意に動かし検出する基準ツール１７が変わっても、赤外線カメラ２５がどの基準ツール１７を検出しているのかを自動的に識別できる。したがって、予め複数の基準ツール１７の位置をそれぞれ記憶させておくことにより、検出している基準ツール１７の位置を自動的にパーソナルコンピュータ１９内のメモリーから読み出し、ＭＲＩ装置の座標系における撮影断面データを自動的に（内部処理で）求めることができる。
図５に、本発明のＭＲＩ装置における第２の実施形態を示す。図５に示す第２の実施形態と第１の巣施形態との違いは、ポインタ２７が、ＭＲＩ装置で撮影される被検体２４の四肢、この場合、足を不随意的に動かすための固定器具３７に設置されていることにある。なお、本実施形態では、第１の実施形態と同一のものには同じ符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と相違する構成及び特徴部などについて説明する。
このような固定器具３７は、関節の疾患を診断する場合のものとして知られている。しかし、撮影を行いながら四肢を動かし、動態の解析を行う場合は、操作者２９が撮影したい位置をポインタ２７で指し示す方法で行うと、動きに合わせて同じ断面の断層像が得られるようにポインタ２７を追従させ、ＭＲＩ画像の撮影断面を更新するか、あるいは、四肢の動きを同じ撮影面内で行うように四肢の動きを制約するなどの方法をとらなければならず、撮影がわずらわしかった。しかし、本発明のＭＲＩ装置においてポインタ２７を固定器具３７に取り付けることにより、常に固定器具３７の動きにポインタ２７の位置、姿勢、回転が追従して、四肢が動いても、同じ断層面を撮影することができる。これにより、四肢の関節の診断におけるスループットを向上することができる。
図６に、本発明のＭＲＩ装置における第３の実施形態を示す。図６に示す第３の実施形態と第２の実施形態との相違点は、ポインタ２７を被検体２４の足にバンド等で直接装着した点にある。本実施形態によれば、自由自在に動く足の特定断面を制約なしに撮影することができる。
本実施形態のポインタ２７は、上記第１〜第３の実施形態のポインタ２７に代わり、患部を加熱して治療する加熱用デバイス、または患部を冷却して治療する冷却用デバイスと一体に構成することができる。また、ポインタ２７を各デバイスに固定して用いることもできる。要は、加熱もしくは冷却する部位が常に撮影断面に含まれるようにＭＲＩ画像の撮影断面を設定できれば良い。
治療部位は、通常直径２〜３ｃｍの球状、または、楕円球状なので、ポインタ２７を加熱冷却治療器具の先端近くに固定すれば、加熱・冷却治療領域を常に含むよう撮影断面を決定できる。この場合、加熱治療には、レーザファイバーを使った照射装置、または、マイクロ波を使った加熱装置、収束超音波を使った加熱装置などが適当である。また、冷却治療には、Ｈｅガスを使った局所冷却装置などが適当である。
また、本実施形態のポインタ２７及び位置検出デバイス９は、いわゆる、パッシブ型であるが、アクティブ型を用いることもできる。ただし、アクティブ型は発光のための電力供給機構を必要とするので、特にポインタへアクティブ型を用いるときは、磁場への影響を考慮することが求められる。なお、パッシブ型とは、発光ダイオードが位置検出デバイス９側についており、ポインタ２７に設けられた３つの反射球３５の反射光をカメラで検出するものである。一方、アクティブ型は、例えば赤外線発光ダイオードなどの発光体を少なくとも３つポインタに設け、これらを２個のカメラで検出するものである。本発明のＭＲＩ装置は、パッシブ型とアクティブ型、どちらを用いることもできるが、要は、ポインタ２７の６次元の動き、つまり、位置及び方向を認識するため、反射体または発光体が３個、これらの光を検出する光学センサが２台あれば良い。なお、本実施形態では、基準ツール１７、ポインタ２７に設けた反射球３５を３個で説明したが、４個以上設けるようにしてもよい。位置の検出には、最低３個の反射体または発光体からの情報が必要となるため、４個以上設けることにより、光学センサの位置や角度、反射体または発光体の位置や角度により、反射体または発光体が重なったり、隠れたりしても、最低３個は検出できるため、より精度が向上する。
また、本実施形態では、操作者２９がポインタ２７を把持して断層面を指示していたが、ポインタ２７は、非磁性の支持部材やスウィングアームで支持しても良い。
また、本実施形態においては、オープン型のＭＲＩ装置として、垂直磁場を発生する非対称２本支柱型で、ベッドに横たわった被検体２４の左右方向と頭頂部側の３方向からのアクセスが可能な装置を例に採って説明しだが、ＭＲＩ装置はこれに限らず、水平磁場を発生するダブルドーナツ型磁石や、上下の磁石を１本の支柱で支持し垂直磁場を発生するタイプの磁石を用いたＭＲＩ装置を用いることもできる。
また、本発明のＭＲＩ装置のＲＦコイルは、撮影部位、撮影目的に応じて各種使い分けることができる。例えば、局所的な部位を高感度で撮影する表面コイルを用いることができ、耳、顎間接、四肢の間接など、小視野で高画質が要求される部位の撮影用に局所コイルを用いることもできる。また、小型表面コイルを隣接して配置し、高感度と視野拡大を図ったマルチプルアレイコイル（フェイズドアレイコイルとも呼ばれる）を用いても良い。通常の頭部撮影や腹部撮影には、視野が広く感度分布が比較的均一なボリュームコイルが使われるが、マルチプルエレメントレゾネータやスロッテドチューブレゾネータ、ソレノイドコイルなどを用いることができる。また、本実施形態のＭＲＩ装置１は、パーソナルコンピュータ１９の送信用のケーブルに、ＲＳ２３２Ｃケーブル３３を用いたが、ＭＲ画像へのノイズ混入を防ぐには、光ファイバーケーブルが好ましい。
以上述べた本発明のＭＲＩ装置によれば、医師等はスカウトビューを撮影することなしに被検体の撮影断面を迅速に、かつ容易に設定して撮影を実行することができる。
次に、上記Ｉ−ＭＲＩ装置と組み合わせられ、患者の体内の病変部を治療または検査するためのポインタ付き処置器具の実施形態を説明する。
図７は処置器具の実施形態１の概略構成を示す図である。図７において、３０１ａ〜３０１ｄは第１〜第４の反射球（輝点手段）、３０２ａは反射球３０１ａ〜３０１ｃを所定位置において支持する第１の支持部材、３０２ｂは第１の支持部材３０２ｂに固定され第４の反射球を支持する第２の支持部材、３０３は保持部材、３０４は挿入部材（挿入部）、３０５は支柱孔を示す。
図７に示すように、実施形態１の処置器具２０２は、赤外線を反射する第１〜第４の反射球３０１ａ〜３０１ｄを有する構成となっている。それらの第１〜第３の反射球３０１ａ〜３０１ｃは、第１の支持部材３０２ａの中心部からそれぞれ１２０°の間隔で外側に向かって伸びる外伸部材（アーム）の端部の上面側に配置されている。このように、反射球を４個設けた理由は、前にも述べたように、反射球が３個の場合には赤外線カメラで３個の反射球を撮影したときに撮影方向によっては２つの反射球が重なり合って、検出情報が不足する事態が生ずるので、それを防ぐためである。第１の支持部材３０２ａの上面側（第１〜第３の反射球３０１ａ〜３０１ｃが配置される面側）には、第１の支持部材３０２ａの中心位置からその面と直行する上方向に伸びる第２の支持部材３０２ｂが配置されている。そして、この第２の支持部材３０２ｂの先端部分に第４の反射球３０１ｄが配置されている。このように、実施形態１の処置器具２０２では、４個の反射球３０１ａ〜３０１ｄと第１の支持部材３０２ａと第２の支持部材３０２ｂとによりポインタが形成される。以上の様に構成されたポインタは、Ｔｒａｘｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から「３／４ ＳＰＨＥＲＥ，ＰＡＳＳＩＶＥ ＴＲＡＣＫＩＮＧ ＦＲＡＭＥ」という型式名称で販売されているものである。
また、実施形態１の処置器具２０２では、第１の支持部材３０２ａの下面側（第１〜第４の反射球３０１ａ〜３０１ｄが配置される側とは反対の側）には、保持部材３０３が配置されている。この実施形態１では、後述するように保持部材３０３には支柱（第１の支柱）が形成されており、この支柱が第１の支持部材３０２ａに形成された支柱孔（第１の支柱孔）３０５に嵌合することにより、第１の支持部材３０２ａと保持部材３０３とが取り外し可能となっている。また、保持部材３０３には、例えば穿刺針，生検針，腹腔鏡，内視鏡，カテーテル，ガイドワイヤ，冷凍治療用プローブ等の挿入部材３０４をその外周方向から保持する狭持機構を有しており、この狭持機構を調整することにより挿入部材３０４の保持位置を、挿入部材３０４の長手方向に移動させることが可能である。すなわち、ポインタに対する挿入部材３０４の先端位置を可変設定することが可能である。
次に、図８に第１の実施形態における保持部材の概略構成を説明するための図を、図９に第１の実施形態における保持部材のインナーの概略構成を説明するための図を、図１０に第１の実施形態における保持部材のノブの製作手順を説明するための図を、図１１に第１の実施形態における保持部材のアウターの製作手順を説明するための図を、図１２に第１の実施形態における保持部材のクランプの製作手順を説明するための図を示し、以下、図８〜図１２に基いて第１の実施形態おける保持部材３０３の構成を説明する。ただし、図９（ａ）はインナーの上面図、図９（ｂ）はインナーの正面図、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＡ−Ａ線での断面図、図９（ｄ）はインナーの左側面図、図９（ｅ）はインナーの右側面図である。また、保持部材３０３の材質は、塩化ビニール等の非磁性材料が用いられている。さらには、保持部材３０３の他の部材も非磁性材料を用いることによって、断層像の画質の低下が防止されている。
図８〜図１２において、４０１はアウター、４０２はインナー、４０３はノブ、４０４はクランプ、４０５はシャフト、４０６はレバー、４０７はピン、４０８は第１の支柱、４０９は第２の支柱、４１０はシャフト孔、４１１は第２の支柱孔、４１２はピン孔、５０１はテーパー部、５０２は貫通孔、６０１は円筒体、６０２は雌ねじ部、６０３はテーパー孔、６０４は角柱体、６０５は結合部材、７０１はリング、７０２は円筒体を示す。
図８に示すように、第１の実施形態の保持部材３０３は、アウター４０１とインナー４０２とノブ４０３とにより挿入部材３０４を狭持する機構（狭持機構）が形成され、クランプ４０４とシャフト４０５とレバー４０６とピン４０７とが前記狭持機構を第１の支持部材３０２ａに固定する固定機構を形成している。
図９（ａ），（ｂ），（ｄ）に示すように、インナー４０２は工作機械等で用いられるコレットチャックのチャック部に当たるもので、外形は円柱体形状を成していて、図面の左側から右側に向かってテーパー部５０１が形成されると共に、少なくともこのテーパー部５０１を含み更に右側の部分までがインナー４０２の中心軸に対して４つに分割されるようにスリットが形成されている。そして、インナー４０２の図面右端部分は横断面が矩形に形成されている。また、図９（ｃ）〜（ｅ）に示すように、インナー４０２には中心軸に沿って貫通孔５０２が形成されている。この貫通孔５０２に挿入部材３０４が挿入される。この貫通孔５０２の直径が異なる複数種類のインナー４０２を用意しておくことにより、太さのことなる挿入部材３０４に対応することができる。
また図１０（ｈ）に示すノブ４０３の正面図及び図１０（ｉ）に示すノブ４０３の縦断面図に示すように、第１の実施形態におけるノブ４０３は、円筒体６０１と角柱体６０４と結合部材６０５とから成り、結合部材６０５によって円筒体６０１の外周面に角柱体６０４が配置される。図１０（ａ），（ｂ）に示すように、円筒体６０１の内部には、雌ねじ部６０２とテーパー孔６０３が同軸上に形成されている。雌ねじ部６０２は円筒体６０１の図面左側から右側に向かって円筒体６０１の長さの半分程度まで形成され、その右側にはテーパー孔６０３が雌ねじ側の径が右端よりも大きく形成されている。なお、雌ねじ部６０２の内径はインナー４０２のテーパー部５０１の最も大きい外径よりも大きく形成されている。また、テーパー孔６０３のテーパー及び径はインナー４０２のテーパー部５０１に合わせて加工されている。
図１０（ｃ），（ｅ）に示すように、結合部材６０５の中心部分には、角柱体６０４の太さに対応した角柱孔が形成されると共に、結合部材６０５の上面側は平坦に形成されており、対向面側は円筒体６０１の外周面に沿った凹面形状となっている。従って、円筒体６０１の外周面に結合部材６０５を接着し、この結合部材６０５の角柱孔に角柱体６０４を挿入し接着することによって、円筒体６０１の外周面から角柱体６０４が突出したノブ４０３を形成できる。なお、結合部材６０５は円筒体６０１へ角柱体６０４を固定するためのものであり、不要な場合には省略しても良く、さらに言えば円筒体６０１、角柱体６０４の外形を溶接又はロー付けや鋳造、鍛造によって一体構造としても良い。特に、処置器具を異なる患者に使用する場合には、滅菌消毒を必要とするので、なるべく部材数を減らすとともに、滅菌消毒に耐える固着法を採用することが望ましい。
次に、図１１によってアウター４０１を説明する。アウター４０１はインナー４０２をノブ４０３へ押し付けるためのもので、コレットチャックの締付け具に当たるものである、アウター４０１はリング体７０１と円筒体７０２とから成る。リング体７０１は円筒体７０２の外形よりも径が大きく形成され、アウター４０１を回転させやすくしている。円筒体７０２の外周の径が大きい部分にはノブ４０３に形成された雌ねじに合わせて雄ねじ７０４が形成されている。また、円筒体７０２は軸心に沿って、角穴７０５と円柱状の穴７０６が形成されている。角穴７０５はインナー４０２の矩形部に嵌合され、円柱状の孔７０６はインナー４０２の中央部の軸部分に嵌合される。なお、アウター４０１は棒状の部材へ旋盤加工を施し一体成形しても良い。
従って、図１１に示すように、第１の実施形態の狭持機構では、ノブ４０３とアウター４０１との内部にインナー４０２を配置することによって、アウター４０１を回転するとインナー４０２が押し込まれ、インナー４０２のテーパー部がノブ４０３のテーパー孔部分によって締め付けられ、インナー４０２の分割部分が締まり、貫通孔５０２に通された挿入部材３０４が固定される。また、アウター４０１を緩めることにより、挿入部材３０４への締付けが解除され、挿入部材３０４の移動が可熊となる。後述するように、複数種の処置器具を被検体へ挿入する場合には、被検体へ挿入された挿入部材からポインタ部分のみを取り外すことが可能である。従って、同一のポインタで複数の挿入部材３０４の挿入を順次行うことができる。
次にポインタと挟持機構との結合部を成すクランプについて説明する。図１２（ａ）、（ｂ）はクランプ４０４の側面図及び正面図である。側面図に示すようにクランプ４０４には、一方の側面から他方の側面に貫通するシャフト孔４１０が形成され、また正面視において、クランプ４０４には円形の第１の支柱孔８０１と角形の第２の支柱孔４１１とが形成されている。角形の第２の支柱孔４１１はシャフト孔４１０が形成された側の側面から第２支柱孔４１１を通り第１の支柱孔の手前にまで至るスリットによって２分割されている。ここで、第１の支柱孔８０１に、図１２（ｃ）示す一端側の外径が第１の支柱孔８０１の内径に嵌合するように形成された第１の支柱を挿入し接着することによって、図１２（ｆ）に示すように、クランプ４０８の上面側から第１の支柱が突出した固定機構が形成される。そして、第２の支柱孔４１１にはノブ４０３の第２の支柱４０９が挿入され、シャフト孔４１０にはシャフト４０５が差し込まれる。このシャフト４０５の一端にはピン４０７とレバー４０６とから成る締付機構が設けられ、これによって狭持機構の着脱を行う。
以上の構成によって、第１の実施形態においては、第１の支持部材３０２ａが形成する面と平行に挿入部材３０４が保持されるので、処置器具２０２の占める空間の大きさを低減することができる。その結果、一度に使用することが可能な処置器具２０２あるいは挿入部材３０３の数を増やすことが可能となる。その結果、診断や治療に要する時間を低減することができるので、被検体１０１や術者２０３の負担を低減することができる。
図１３は第１の実施形態に好適なファントムの概略構成を説明するための図である。このファントムは、第１の実施形態における磁気共鳴イメージング装置の図示しないファントム設置部にファントムを固定するための台座部９０１と、処置器具２０２を種々の向きに設定するための複数の差込孔９０３を有する調整部９０２とから構成されている。
このファントムでは、台座部９０１を予め設定された位置に設置した場合に各差込孔９０３の装置本体の座標系での位置が登録された構成となっているので、術者２０３が計測を行う前に、ファントムとピボッティング処理を行った処置器具（ピボッティング処理用の処置器具）を用いて、装置本体の座標軸での位置を処置器具でポイントし、そのポイント位置を検出カメラ１１３で位置検出することによって、装置座標系での座標値と検出カメラ１１３で検出された座標値との関係から検出カメラ１１３で検出された座標位置を装置本体での座標位置に変換する変換データを生成することが可能となる。
図１４は磁気共鳴イメージング装置に用いる処置器具の第２の実施形態における保持部材の概略構成を説明するための図である。図１４において、１００１はアウター、１００２はインナー、１００３はノブである。ただし、以下の説明では、第１の実施形態における保持部材と構造が異なるアウター１００１とノブ１００３について説明する。
第２の実施形態における保持部材では、ノブ１００３は直接にポインタを形成する第１の支持部材３０２ａの支柱孔３０５に取り付けられる。すなわち、図１５（ａ）及び図１５（ａ）中のＡ−Ａ線での断面図である図１５（ｂ）に示すように、ノブ１００３の本体部分を形成する際に第１の支柱１１０１を一体に形成すると共に、第１の支柱１１０１の外周面に凹部１１０２が形成される。そして、前述の第１の実施形態におけるノブ４０３と同様にその内部に、雌ねじ部１１０３とテーパー孔１１０４を加工する。
一方、アウター１００１は角材を用いて外形を一体で形成し、アウター４０１と同様に外周には雄ねじを、そして内部にはインナーの収容スペースを加工する。
この構成によって、第２の実施形態の保持部材は、図１４に示すように、ノブ１００３とアウター１００１との内部にインナー１００２を挿入し、アウター１００１とノブ１００３をねじによって締め付けるとインナー１００１のテーパー部がノブ１００３のテーパー孔に押し込まれるので、インナー１００１の分割部分が締まり、インナー１００１の図示しない貫通孔に通される挿入部材が固定される。
第１の支柱１１０１の外周面に形成された凹部１１０２は、支持部材３０２ａに支柱孔３０５に向けて加工された止めねじ孔と位置が合うようになっており、ポインタに保持部材を取り付けた後に止めねじによって締め付けることで、保持部材の抜け防止及び回転による位置ずれ防止計っている。その結果、処置器具の位置精度が向上する。
図１６は本発明の第３の実施形態における磁気共鳴イメージング装置に用いる処置器具の概略構成を説明するための図である。図１６において、１２０１は保持部材を示す。ただし、この実施形態の処置器具２０２は、保持部材１２０１が異なるのみで他の構成は第１の実施形態の処置器具２０２と同様となるので、以下の説明では保持部材１２０１についてのみ説明する。
この第３の実施形態の保持部材１２０１は、挿入部材３０４を狭持する２枚の狭持板１２０１ａ，１２０１ｂと、これらの狭持板の一端側を閉じる弾性部材１２０１ｃとから構成されている。狭持板１２０１ａと１２０１ｂには挿入部材を所定長さにわたって挟むのに好適な形状、例えば凹凸が形成され、さらに図示を省略されているが２枚の板が開閉するように組み合わせられている。そしてそれらの２枚の板の間に弾性体１２０１ｃ、例えば板ばね、コイルスプリング、ゴム等が配置され、狭持板１２０１ａ，１２０１ｂの間に挿入部材３０４が保持されるようになっている。ただし、この実施形態において、狭持板や弾性部材も非磁性体の材質を用いる。この構成によって、狭持板の開閉のみで挿入部材３０４の脱着ができるので、診断効率をさらに向上することができる。
図１７は本発明の第４の実施形態における磁気共鳴イメージング装置に用いる処置器具１４０１の概略構成を説明するための斜視図、図１８（ａ）は保持部材の側面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）中のＡ−Ａ線の断面図、図１９（ａ）は保持部材の上面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）中のＢ−Ｂ線の断面図である。
なお、本実施形態における処置器具は、保持部材１４０１の構造が異なるのみで他の構成は第１の実施形態の処置器具２０２と同様となるので、以下の説明では保持部材１４０１についてのみ説明する。また、前述する第１乃至第３の実施形態の処置器具と同様に、本実施形態の処置器具（特に、保持部材）においても、ＭＲＩ装置の磁場内で使用してもＭＲ画像に影響しないように、例えばプラスチックや塩化ビニール等の非磁性材料や非磁性の金属１８−８ステンレス、銅、アルミニウム等で形成する。
図１７及び図１８に示すように、第４の実施形態の保持部材１４０１は、第２の実施形態の保持部材と同様に、ノブ１４０３を第１の支持部材３０２ａに取り付ける構成となっている。
すなわち、図１９（ｂ）に示すように、ノブ１４０３の本体部分を形成する際に、第１の支柱１４０４が一体に形成されると共に、第１の支柱１４０４の外周面に凹部１４０５が形成される構成となっている。一方、ポインタ側の支柱孔３０５には、図示しない止めねじ用のねじが加工されている。これは第２の実施形態と同様である。
また、保持部材１４０１は、図１７及び図１８（ａ）に示すように、第２の実施形態の保持部材と同様の形状をなすノブ１４０３の上面側（第１の支柱１４０４が形成される側）が挿入部材３０４の挿入方向とは反対の側に延在された延長部１４０６と、この延長部１４０６の端部の両側に上面方向に突出した一対の係止部１４０７と、延長部１４０６の撓みを防止するための補強部１４０８とが一体に形成された構成となっている。
そして、図１８（ａ）に示すように、ノブ１４０３の上面と延長部１４０６の上面とが平坦となるように形成されており、それらの上面が図７に示す第１の支持部材３０２ａへ共に接する構成となる。また、延長部１４０６はその下面側と挿入部材３０４とが接触しないように適度の隙間を持つように形成される。
さらには、第１の支柱１４０４を第１の支持部材３０２ａに挿入したときに、延長部１４０６が第１の支持部材３０２ａのアーム部分に達する長さを有すると共に、一対の係止部１４０７が第１の支持部材３０２ａのアーム部に嵌め合わされるようになっている。このときの嵌め合わせ状態を示したのが図２０である。この図２０から明らかなように、この係止部１４０７で第１の支持部材３０２ａのアーム部を両側から挟むようにして保持するので、例えば第１の支持部材３０２ａの側面部分から支柱孔３０５に貫通するネジ止め機構のみで第１の支柱１４０４を支持する場合の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
第１の効果としては、第１の支柱１４０４及び一対の係止部１４０７の３点で第１の支持部材３０２ａに対する保持部材１４０１の位置決めができるので、検者により異なることとなるネジ止め機能の締め付け強さが原因となる、第１の支持部材３０２ａに対する保持部材１４０１（処置器具２０２に対する支持部材３０２）の位置ずれを防止することができる。
第２の効果として、第１の支持部材３０２ａに対する保持部材１４０１（処置器具２０２に対する支持部材３０２）の位置ずれを防止することができるので、処置器具２０２（挿入部材３０４）の先端位置のずれを防止することができる。
図２１は第４の実施形態の保持部材を用いた場合における計測画像への影響を説明する図である。図２１（ａ）は第１の支持部材に対する保持部材のずれの原因となる挿入部材３０４の回転移動量（角度ａで示す）を説明する図、図２１（ｂ）〜（ｄ）は各回転移動量での第１の支持部材３０２ａと平行となる断層面（ＴＲＳ）と、このＴＲＳに直交する断層面（ＣＯＲ）とにおける挿入部材の先端部分での計測画像である。ただし、図２１（ｂ）〜（ｄ）は回転移動量ａが０（ゼロ）、２〜３°、約５°の場合に、ＴＲＳ及びＣＯＲの計測画像に共に挿入部材３０４の先端が映像される位置でのＴＲＳ及びＣＯＲの計測画像である。
図２１（ｂ）から明らかなように、回転移動量ａが０（ゼロ）の場合には、ＴＲＳ及びＣＯＲの計測画像共に挿入部材３０４の先端が映像される。
これに対して、図２１（ｃ）に示すように、回転移動量ａが２〜３°の場合にはＴＲＳの計測画像には挿入部材３０４の先端が映像される。これに対して、ＣＯＲの計測画像には挿入部材３０４の先端位置が映像されず、見かけ上の挿入部材３０４の先端位置が実際の挿入量よりも少なく、すなわち挿入部材３０４の先端位置が実際の位置よりも手前に映像されてしまう。
同様に、図２１（ｄ）に示すように、回転移動量ａが５°の場合にはＴＲＳの計測画像には挿入部材３０４の先端が映像される。これに対して、ＣＯＲの計測画像には挿入部材３０４の先端位置が映像されず、見かけ上の挿入部材３０４の先端位置が実際の挿入量よりもさらに少なく、すなわち挿入部材３０４の先端位置が実際の位置よりもさらに手前に映像されてしまう。
図２２は本発明の第４の実施形態における保持部材の効果を説明するための図である。図２２（ａ）は第２の実施形態の保持部材と第４の実施形態の保持部材による取り付け位置の再現性を計測した図で、ＣＯＲの計測画像を用いて取り付け位置の再現性を計測した結果である。また、図２２（ｂ），（ｃ）は直径が異なるプローブを挿入部材３０４として用いた場合の、第２の実施形態の保持部材と第４の実施形態の保持部材でのＴＲＳ及びＣＯＲの計測画像を用いたずれ量の計測結果を示した図である。ただし、これらの図において、Ａ〜Ｅは第２の実施形態の同一形状に製作された複数の保持部材を、そしてＦは第４の実施形態の保持部材を用いた場合である。
図２２（ａ）に示すように、第２の実施形態の保持部材を用いたとき、Ａは３回の取り付けの内で、最初の１回目のみが中央スライスに針先が映像されたのみであり、他の２回は針先の位置が中央からずれてしまった。また、Ｂは３回の取り付けの内で、最初の１回目のみが針先の位置が中央からずれてしまい、他の２回は中央スライスと隣接するスライスの両方に撮像される程度にずれてしまった。さらには、Ｃ，Ｄ，Ｅの３個は３回の取り付けの全てで針先の位置が中央からずれてしまった。
これに対して、第４の実施形態の保持部材（土手付きと記す）では、３回の取り付けの全てで中央スライスのみに針先が映像され、ずれは生じなかった。
また、図２２（ｂ）に示すｔｈｉｃｋｎｅｓｓ＝ｉｎｔｅｒｖａｌ＝１０，８，６，４ｍｍでの撮像から推定した針先のずれ量からも明らかなように、ＴＲＳの計測画像に対しては、第２の実施形態の保持部材も第４の実施形態の保持部材１４０１も、検査や治療等に十分適用可能なずれ量であった。一方、ＣＯＲの計測画像に対する針先のずれ、すなわち図２１（ａ）に示す角度ａ方向のずれに対しては、図２２（ｃ）から明らかなように、図２２（ａ）に示す比較的再現性がよかったＡの保持部材は、直径が３．４ｍｍ、２．４ｍｍの挿入部材３０４を用いた時のずれ量が４〜５ｍｍと比較的大きくなってしまった。また、Ｂの保持部材においても、直径が３．４ｍｍ、１．３ｍｍの挿入部材３０４を用いた時のずれ量が２ｍｍ程度であった。
これに対して、第４の実施形態の保持部材２４０１を用いた場合には、直径が３．４ｍｍ、２．４ｍｍ、１．３ｍｍの全ての挿入部材３０４でのずれ量がほぼ０ｍｍとなり、明らかに第１の支持部材３０２ａに対する挿入部材の取り付け時のずれを防止できる。
図２３は本発明の第５の実施形態における磁気共鳴イメージング装置に用いる処置器具の概略構成を説明する図である。本実施形態においてもポインタ部は第１の実施形態と同じであるので、保持部材のみを説明する。また、本実施形態の保持部材は第４の実施形態に似た部分が多いので、それと異なる部分のみ説明する。
図２３に示すように、この実施形態の保持部材は、第４の実施形態の保持部材における一対の係止部１４０７と同様に、２つの係止部２００１が対向するように形成されている。そして一対の係止部２００１の間隔が第１の支持部材３０２ａの幅と同じか、あるいはその幅よりも若干広い間隔に形成され、係止部の一方には貫通したねじ孔２００２が形成されている。このねじ孔２００２に係止ねじ２００３をねじ込んで、第１の支持部材３０２ａの一側面に圧力をあたえてそれを固定する構成となっている。このときの取り付け状態を示したのが図２４である。このように、実施の形態５の保持部材では、第１の支柱１４０４での支持に加えて、係止ねじ２００３の先端部分と他方の係止部２００１との２点を加えた３点で、第１の支持部材３０２ａを支持する。
その結果、前述する第４の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
図２５は本発明の第６の実施形態における磁気共鳴イメージング装置に用いる処置器具の概略構成を説明するための図である。本実施形態においてもポインタ部は第１の実施形態と同じであるので、保持部材のみを説明する。図２５に示すように、本実施形態の保持部材には、第１の延長部２２０２ａ及び第２の延長部２２０２ｂが形成され、それらの延長部には、それぞれ第１の係止部２２０３ａ、は第２の係止部２２０３ｂが形成されている。
この保持部材とポインタ部とを組み合わせたとき、図２６に示すように、第１の支持部３０２ａを形成する３つのアームの２つが係止部２２０３ａ，２２０３ｂに接触して位置決めされる。なお、第１及び第２の係止部２２０３ａ，２２０３ｂの形成位置は、図示の位置に限定されることはなく、２つのアームの各１箇所に接する位置に設ければ良い。
以上の構成によっても、前述の第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図２７は本発明の第７の実施形態における磁気共鳴イメージング装置に用いる処置器具の概略構成を説明するための図である。本実施形態は保持部材にＵ字状の係止部２４０１を設けたもので、係止部２４０１の突起２４０１ａを形成して、それによってポインタ部のアームを固定する。
この構成でも、前述の第４の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
図２８は本発明の第８の実施形態における磁気共鳴イメージング装置に用いる処置器の概略構成を説明するための図である。本実施形態は保持部材へ第２の支柱２５０１を受け設け、第１の支柱１４０４と第２の支柱２５０１とで保持部材をポインタへ位置決めする。そのために、第１の支持部材３０２ａに第２の支柱２５０１が挿入される挿入孔を形成することが必要となる。
前述した第４乃至第７の実施形態の保持部材では、第１の支持部材３０２ａを３点で支持する構成であったが、実施の形態８の保持部材では、２点で第１の支持部材３０２ａを支持する構成となる。その結果、保持部材の構造が簡素となるので、前述する実施の形態４の保持部１４０１と同様の効果を得ることができると共に、保持部材を一体で形成する際の加工が容易にできるという効果が得られる。
なお、本実施形態では、第２の支柱２５０１を保持部材の側に形成することとしたが、第１の支持部材３０２ａの側に第２の支柱２５０１を形成し、保持部材の側に挿入孔を形成しても良いことはいうまでもない。
以上、本発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
以上に開示された本発明によって得られる代表的な効果を簡単に記述すれば、下記の通りである。
（１）処置器具の先端位置の断層像をリアルタイムで撮像することができる。
（２）術者の負担を低減することができる。
（３）被検体の負担を低減することができる。
（４）診断効率及び治療効率を向上することができる。
（５）支持部材に対する保持部材の位置ずれを防止することができる。
（６）処置器具の先端位置のずれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施形態のＭＲＩ装置の概略構成を説明するための図である。図２は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置の正面図である。図３は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置の平面図である。図４は、初期化の手順を示すフローチャートである。図５は、本発明の第２の実施形態のＭＲＩ装置の概略構成を説明するための図である。図６は、本発明の第３の実施形態のＭＲＩ装置の概略構成を説明するための図である。図７は、本発明の第１の実施形態の処置器具の外観を示す斜視図である。図８は、図７に示す保持部材の構成部品を示す図である。図９は、実施の形態１の保持部材のインナーの概略構成を説明するための図である。図１０は、実施の形態１の保持部材のノブの作製手順を説明するための図である。図１１は、実施の形態１の保持部材のアウターの作製手順を説明するための図である。図１２は、実施の形態１の保持部材のクランプの作製手順を説明するための図である。図１３は、実施の形態１のファントムの概略構成を説明するための図である。図１４は、実施の形態２の処置器具の保持部材の概略構成を説明するための図である。図１５は、実施の形態２のノブの概略構成を説明するための図である。図１６は、実施の形態３の処置器具の概略構成を説明するための図である。図１７は、実施の形態４の処置器具の概略構成を説明するための図である。図１８は、実施の形態４の保持部材の詳細構成を説明するための図である。図１９は、実施の形態４の保持部材の詳細構成を説明するための図である。図２０は、実施の形態４の処置器具の概略構成を説明するための上面図である。図２１は、実施の形態４の保持部材を用いた場合における計測画像への影響を説明するための図である。図２２は、実施の形態４の保持部材の効果を説明するための図である。図２３は、実施の形態５の処置器具の概略構成を説明するための図である。図２４は、実施の形態５の処置器具の概略構成を説明するための上面図である。図２５は、実施の形態６の処置器具の概略構成を説明するための図である。図２６は、実施の形態６の処置器具の概略構成を説明するための上面図である。図２７は、実施の形態７の処置器具の概略構成を説明するための図である。図２８は、実施の形態８の処置器具の概略構成を説明するための図である。

Claims (10)

1. 一対の磁石を均一磁場から成る計測空間を間に挟んで支持して成るＭＲＩ装置用ガントリーと、ガントリー部またはその近傍に固定して設けられた少なくとも３個の発光体又は反射体からなる基準位置マーカと、少なくとも３つの発光体または反射体を保持し、前記計測空間内またはその近傍において、位置可変に設定された撮影断面設定器と、前記基準位置マーカと前記撮影断面設定器との発光体または反射体の位置を検出する光学センサと、前記光学センサからの検出信号に基づいて前記撮影断面設定器の位置及び傾きを磁気共鳴イメージング装置の座標系に変換して出力する座標変換手段と、該座標変換手段から出力された信号を用いて撮影断面を設定して撮影シーケンスを実行する手段とを備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置において、
   前記ガントリーは、一対の磁石が上下方向に配置され１本または２本の支柱によって支持された垂直磁場方式であり、前記基準位置マーカは上部磁石に取り付けられていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記基準位置マーカは、複数個設けられていることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記基準位置マーカは前記２本の支柱によって区分された領域の前方及び後方の２箇所にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記一対の磁石は前記計測空間を挟んだ２本の支柱によって支持され、前記２本の支柱によって区分された領域の前方及び後方に設けられた固定具へ１個の基準位置マーカが着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項２又は３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記光学センサは、前記ガントリーの上部磁石に設けられた支点から延び、磁石の周囲を旋回する旋回機構と、上下方向に移動する上下移動機構とを含むアーム式移動機構によって支持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記ガントリーは、一対の磁石が水平方向に配置された水平磁場方式であり、前記基準位置マーカは一対の磁石のいずれか一方の磁石に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記光学センサは赤外線を発光する発光素子と、この発光素子から発せられ前記基準位置マーカ及び撮影断面設定器に設けられた反射体によって反射された赤外線を検出する２個の赤外線カメラから成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記撮影断面設定器には、同一平面上に配置された３個の発光素子または反射体と、前記平面から所定距離離れた位置に配置された１個の発光素子または反射体を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記撮影断面設定器は、前記計測空間内において前記被検体の四肢の動作を制限する器具に設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記撮影断面設定器は、前記被検体の体内へ挿入され、病変部の治療または検査を行う器具と組み合わせられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。

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