JP4342086B2

JP4342086B2 - 医用画像診断装置

Info

Publication number: JP4342086B2
Application number: JP2000174055A
Authority: JP
Inventors: 富美敏児島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: JP2001346773A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば磁気共鳴映像装置等の医用画像診断装置に関し、特に撮像動作を被検体の呼吸休止期間に同期して行ういわゆる呼吸同期機能を持った医用画像診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴映像装置やＸ線コンピュータ断層撮影装置等の医用画像診断装置で、被検体の特に胸部や腹部を撮像部位とするときは、被検体自身の呼吸運動によって撮像部位が動いてしまうと良好な画像を撮像することができなくなる。そのため従来では被検体の呼吸運動を検出し、呼吸動が安定している期間に同期して撮像を行うようにしていた。
【０００３】
さらに、磁気共鳴映像では、繰り返し期間（ＴＲ）が不安定になって画質が劣化することを回避するために、被検体に一時的に呼吸を休止してもらって、その期間中に撮像するいわゆる呼吸ナビゲート機能が、多くの装置に採用されている。
【０００４】
最近の呼吸ナビゲート機能の主流は、オートボイスと呼ばれている機能で、これは、予め被検体の呼吸周期を測定し、その標準値を求めておき、その標準値に従って一定の周期で、呼吸の休止及びその再開を自動的に音声でガイダンスするというものである。
【０００５】
しかし、このオートボイス機能では、被検体が自分の呼吸をガイダンスに合わせることを強いられるので、被検体が自分の本来の楽なリズムで呼吸運動ができ難くなり、呼吸運動が不規則になってしまうことも多々ある。このため繰り返し時間ＴＲの変動が大きくなって、結果的に画質（コントラスト）の劣化が生じることがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、被検体の呼吸運動を楽にし、それにより繰り返し時間ＴＲの安定化を図り、最終的には画質（コントラスト）の劣化を抑制することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による医用画像診断装置は、被検体を撮像する撮像手段と、前記被検体の呼吸運動を検出する手段と、前記検出した呼吸運動に従って撮像を繰り返すために前記撮像手段を制御する手段と、前記被検体に対して呼吸に関する指示を自動的に出力する指示出力手段と、前記検出した呼吸運動に基づく実際の呼吸周期と、所定の呼吸周期又は撮影前に測定した前記被検体の標準的な呼吸周期としての基準周期との差が所定の許容範囲内に収まっているときに前記基準周期に従って前記呼吸に関する指示を出力するように前記指示出力手段を制御する制御手段とを具備する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による装置を好ましい実施形態により説明する。なお、本発明は、撮像動作を被検体の呼吸休止期間に同期して行ういわゆる呼吸同期機能を持った、超音波診断装置、ガンマカメラ、ＳＰＥＣＴ（単光子放射型コンピュータ断層撮影装置）、ＰＥＴ（陽子放射型コンピュータ断層撮影装置）、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴスキャナ）、磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）等の医用画像診断装置全般に適用可能である。ここでは、磁気共鳴映像装置を例に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の好ましい実施形態を適用した磁気共鳴映像装置の構成を示すブロック図である。撮影時には被検体１０は撮影領域と呼ばれる空間に配置される。この撮影領域内部は、主磁場（静磁場）発生装置２１から発生した静磁場で満たされる。この静磁場には、空間的な位置情報を磁気共鳴信号に位相や周波数情報として与えるために、傾斜磁場発生装置２２から発生した傾斜磁場が重畳される。また、撮影領域内であって、被検体１０の近傍には、ＲＦ送信装置２６に駆動されることにより、被検体の目的原子核にスピンを与えるための高周波磁場（ＲＦ磁場とも呼ばれる）を発生する送信コイル２３と、被検体１０からの磁気共鳴信号を受信するための受信コイル２４とが配置される。なお、送信コイル２３と受信コイル２４とは別体であってもよいし、１つのコイルを送受信兼用で用いるようにしてもよい。
【００１０】
検波回路２８は、受信コイル２４を介して受信装置２７で受信された磁気共鳴信号を検波するために構成されている。この検波信号は、Ａ／Ｄ変換器２９を介してホストコンピュータ３０に取り込まれる。ホストコンピュータ３０は、収集した磁気共鳴信号に対して２次元フーリエ変換等の画像再構成処理を施す。これにより目的原子核の体内分布等のコントラスト画像（磁気共鳴画像）が生成される。この磁気共鳴画像のコントラストは、高周波磁場や傾斜磁場等を印加するタイミングや磁気共鳴信号を収集するタイミング、さらには繰り返し時間ＴＲ等の様々な撮影パラメータを記述したパルスシーケンスデータの種類により任意に変更可能である。このパルスシーケンスデータに従ってＲＦ送信装置２６、傾斜磁場発生装置２２及び受信装置２７をシーケンス制御するのがシーケンスコントローラ２５である。
【００１１】
この装置には、さらに呼吸同期機能に必要な構成要素を備えている。被検体の呼吸運動は、呼吸検出器４１により検出され得る。現在の呼吸検出方法の主流は、呼吸による腹部の動きを検出するタイプであるが、この方法には限定されず、任意の検出方法を採用され得る。このタイプであれば呼吸検出器４１からは腹部の動きに応じて振幅変調するアナログの呼吸信号が出力される。この呼吸信号はＡ／Ｄ変換器４２を介してデジタル信号として微分回路４３に送られる。微分回路４３は、デジタルの呼吸信号の微分を求める。この微分処理により、呼吸信号の変化量（変化率）、つまり呼吸による腹部の動きの強弱が求められる。被検体１０が呼吸を休止すると、腹部の動きは小さくなり、それに伴って呼吸信号の変動は少なくなり、また、吸気時には大きくなり、呼気時には吸気時とは逆の方向に大きくなる。
【００１２】
心拍同期撮影では、呼吸による体動アーチファクトを低減するために、呼吸信号の変化率が所定値よりも小さい期間、つまり呼気期でも吸気期でもない呼吸休止期間に合わせて、高周波磁場印加、傾斜磁場印加及び磁気共鳴信号収集の一連の撮影動作が繰り返される。すなわち、心拍同期撮影は、既定の周期で信号収集を繰り返すのではなく、被検体１０の呼吸運動に合わせて自動的に信号収集を繰り返すものである。従って、被検体１０の呼吸運動が乱れると、それに合わせて撮影動作の周期、ここでは繰り返し時間ＴＲが変動してしまう。
【００１３】
本実施形態では、この繰り返し時間ＴＲの変動を抑えるために、呼吸運動を安定化するものであり、さらにこの呼吸運動を安定化するために、被検体１０にとって楽な呼吸を促すためのオートボイス機能を提供している。オートボイス機能とは、被検体１０に対して、呼吸に関する指示、つまり吸気を促すメッセージ、呼吸休止（息止め）を促すメッセージ及び呼気を促すメッセージを、音声出力スピーカー、ランプ又は映像装置等の伝達手段を使って被検体１０に伝える機能である。なお、ここでは、吸気メッセージ及び呼気メッセージを音声でスピーカーから発するものと仮定して説明するが、他のランプや映像装置等の伝達手段であってもかまわない。
【００１４】
このオートボイス機能は、スピーカー装置４６と、スピーカー装置４６から吸気メッセージ（例えば“息を吸って”）、呼吸休止メッセージ（例えば“息を止めて”）及び呼気メッセージ（例えば“息をはいて”）を発生するためにスピーカー装置４６に制御信号を出力する呼吸ナビゲーションコントローラ４５とにより実現される。
【００１５】
呼吸ナビゲーションコントローラ４５は、所定の周期で、又は撮影前の事前測定により求めた被検体１０の標準的な呼吸周期（以下、基準周期という）に従って、スピーカー装置４６から吸気メッセージ、呼吸休止メッセージ及び呼気メッセージを発生させる。このような一定の基準周期でメッセージを発生させるだけでなく、呼吸ナビゲーションコントローラ４５は、基準周期に固定するのではなく、呼吸運動測定回路４４で検出した呼吸周期の変動に応じて、呼吸に関するメッセージを出力する周期を変動する機能を特徴的に備えている。
【００１６】
図２にこの呼吸ナビゲーションコントローラ４５によるメッセージ出力周期変動機能の処理の流れを示し、図３に呼吸運動及び呼吸同期信号に対する呼吸休止メッセージの出力タイミングを示している。呼吸同期信号は、例えば腹部の拡張がピークに達した吸気期の終端で呼吸運動測定回路４４から呼吸ナビゲーションコントローラ４５に繰り返し出力される（Ｓ１）。
【００１７】
呼吸ナビゲーションコントローラ４５では、前回の呼吸同期信号から今回の呼吸同期信号までの時間幅（実際の呼吸周期）を測定し、この測定した実際の呼吸周期を、上述した基準周期と比較する（Ｓ２）。ここで、測定した実際の呼吸周期が、上述した基準周期（ナビゲータともいう）に対して、完全に一致、又は測定した上述した基準周期に対する実際の呼吸周期の差分が所定許容範囲内に収まっているとき、基準周期に従ってナビゲータ出力、つまり呼吸休止メッセージを出力させる（Ｓ３）。そして呼吸同期撮影により、スキャン、つまり呼吸休止期間に撮影が行われる（Ｓ４）。
【００１８】
一方、ステップＳ２で、測定した実際の呼吸周期が、上述した基準周期に対して、完全に一致していない、しかも測定した上述した基準周期に対する実際の呼吸周期の差分が所定許容範囲内に収まっていないとき、呼吸ナビゲーションコントローラ４５は、ナビゲータの出力タイミングを補正し、呼吸休止メッセージの出力タイミングを、基準周期によるタイミングから若干ずらす（Ｓ５）。具体的には、測定した実際の呼吸周期が、基準周期よりも所定許容範囲以上に長いとき、その超過時間だけ、又はその超過時間よりも若干短くてしかもその超過時間に応じた時間だけ休止メッセージを出力するタイミングを基準周期タイミングよりも遅らせる。また、逆に、測定した実際の呼吸周期が、基準周期よりも所定許容範囲を超えて短いとき、その短縮時間だけ、又はその短縮時間より若干長くてしかもその短縮時間に応じた時間だけ休止メッセージを出力するタイミングを基準周期タイミングよりも早める。
【００１９】
このように休止メッセージを出力する周期を、基準周期で固定するのではなくて、被検体の実際の呼吸運動の変動に合わせて変動させることで、被検体１０は呼吸を楽な比較的自分のペースで行い得る。従って、呼吸運動が安定化するので、繰り返し時間ＴＲの変動が抑えられ、従って画質（コントラスト）の劣化が抑制され得る。さらに、基準周期タイミングに対して休止メッセージの出力タイミングを遅らせる時間幅及び早める時間幅を、測定した上述した基準周期に対する実際の呼吸周期の差分時間よりも、若干短くてしかもその超過時間に応じた時間に設定することで、呼吸運動の変動が拡大していくことを抑制し、基準周期に収束させていくという効果もある。
【００２０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、呼吸に関する指示を被検体の呼吸運動に合わせて出していくことで、被検体の呼吸運動を楽にすることができる。それにより被検体の呼吸運動が比較的自分のペースで行い得るので、呼吸運動が安定化していく。この呼吸運動の安定化により、繰り返し時間ＴＲの変動が抑えられ、従って画質（コントラスト）の劣化が抑制され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る医用画像診断装置（磁気共鳴映像装置）の構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態の動作を示す流れ図。
【図３】本実施形態において、呼吸同期信号の変動に応じて呼吸休止メッセージの出力周期が変動する様子を示す図。
【符号の説明】
１０…被検体、
２１…主磁場発生装置、
２２…傾斜磁場発生装置、
２３…送信コイル、
２４…受信コイル、
２５…シーケンスコントローラ、
２６…ＲＦ送信装置、
２７…受信装置、
２８…検波回路、
２９…Ａ／Ｄ変換器、
３０…ホストコンピュータ、
４１…呼吸検出器、
４２…Ａ／Ｄ変換器、
４３…微分回路、
４４…呼吸周期測定装置、
４５…呼吸ナビゲーションコントローラ。

Claims

被検体を撮像する撮像手段と、
前記被検体の呼吸運動を検出する手段と、
前記検出した呼吸運動に従って撮像を繰り返すために前記撮像手段を制御する手段と、
前記被検体に対して呼吸に関する指示を自動的に出力する指示出力手段と、
前記検出した呼吸運動に基づく実際の呼吸周期と、所定の呼吸周期又は撮影前に測定した前記被検体の標準的な呼吸周期としての基準周期との差が所定の許容範囲内に収まっているときに前記基準周期に従って前記呼吸に関する指示を出力するように前記指示出力手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする医用画像診断装置。