JP4831445B2 - Mriシステム及びmri走査を行う方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明の分野は、核磁気共鳴イメージング(MRI)方法及びシステムである。より具体的には、本発明は、MRIガイドによる手順中に走査平面の設定を対話型で制御することに関する。
【0002】
【従来の技術】
人体組織のような物質が、デカルト座標系のz方向に沿う一様の磁場(分極磁場B0 )にさらされると、組織内の核スピンの個々の磁気モーメントは、この分極磁場に沿って整列しようとするが、各スピン固有のラーモア周波数でランダムな秩序で分極磁場の周りを歳差運動する。また、物質すなわち組織が、xy平面内に存在すると共にラーモア周波数に近い周波数を持つ磁場(励起磁場B1 )にもさらされると、整列した正味の磁気モーメントMz がxy平面に向かって回転すなわち「傾斜」して、正味の横磁気モーメントMt を生成する。励起信号B1 を停止させた後に、このように励起されたスピンによって信号が放出され、該信号を受信して処理することにより画像を形成することができる。
【0003】
これらの信号を用いて画像を形成するときには、磁場勾配(Gx 、Gy 及びGz )が用いられる。典型的には、撮像領域は、採用されている特定の局在化方法に応じてこれらの勾配が変化する一連の測定サイクルすなわち「ビュー」によって走査される。結果として得られる核磁気共鳴(NMR)受信信号の組をディジタル化すると共に処理して、多くの周知の再構成手法のうち1つを用いて画像を再構成する。
【0004】
医療的手順の際には、器具をガイドして医師を支援する施術中(intra-operative)MRイメージングが用いられる。例えば、穿刺針での生検時に、MRIシステムを実時間モードで動作させて、穿刺針が挿入されているときの針の位置を医師が監視し得るように高速で画像フレームを形成する。器具の位置を追跡し、MRIシステムに座標値を提供して各々の再構成画像に器具の位置を標識表示することを可能にするために、本出願人に譲渡された1993年12月21日に付与されたDumoulin等の米国特許第5,271,400号及び1994年5月3日に付与された同第5,307,808号に記載されているような位置検知装置(locator) を用いることができる。医療器具は、医師によって操作されその位置が周囲のセンサによって検出されるハンドピース(handpiece)に取り付けられている。例えば、ハンドピースは、2つ又はこれよりも多い発光ダイオードから発光することができ、この光を3つの静止カメラによって検知する。
【0005】
また、MRIシステムを利用して、医療装置に設けられている標識の位置を突き止める追跡装置も開発されている。本出願人に譲渡されたDumoulin等の米国特許第5,271,400号、同第5,307,808号及び同第5,318,025号、Souza 等の同第5,353,795号、並びにWatkins 等の同第5,715,822号に記載されているように、これらの追跡システムは、カテーテル又はその他の追跡したい医療装置に取り付けられた小型コイルを用いている。MRIパルス・シーケンスを実行して所望の磁場勾配を確立し、被追跡装置によって担持されている追跡コイルの位置に横磁化を生成する。追跡コイルの位置を決定し、同じMRIシステムによって取得された医用画像の対応する位置にスーパインポーズ(重ね合わせ表示)する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
対話型のMRI診断手順又は侵襲的手順の際には、操作者が走査平面の座標及び配向を頻繁に変更するのが通例である。また、実時間撮像用シーケンスの対話型制御の場合には特に、操作者が撮像用パルス・シーケンスのパラメータを修正すること又はMRスキャナに対するその他の制御を高速で実行することが望ましい。加えて、操作者がボア(中孔)内で、制御を行う装置内に組み込まれた画面上で画像形成の結果を観察することが望ましい。現状では、操作者のボア内作業でこれらのような動作を行うことを可能にする方法は存在していない。
【0007】
【課題を解決するための手段】
走査平面の設定を対話型で制御するためにMRIシステムのボア内で用いられる走査制御装置が、複数の追跡用RFコイルと、対応する複数のMR信号源とを格納する筐体(ハウジング)を含んでいる。MRIシステムは、MRI対話型手順中に追跡コイルのデータを取得する追跡コイル用NMRパルス・シーケンスを周期的に実行し、このデータから、走査制御装置の位置及び配向を決定し、次いで、この位置及び配向を用いて、実行されるNMR撮像用パルス・シーケンスの走査平面の設定を更新する。MRI対話型手順中に、操作者は、関心のある特定の解剖学的構造に照準(pointing)して所望の視線配向を示すように走査制御装置を操作する。追跡コイル用NMRパルス・シーケンスは、撮像用NMRパルス・シーケンスにインタリーブ(挿入)されて、取得された追跡コイル・データを用いて走査平面のパラメータを算出し、NMRパルス・シーケンスのパラメータを更新する。
【0008】
本発明のもう1つの面では、MRI対話型手順中に視覚的フィードバックを操作者に提供する。走査制御装置はまた、NMR撮像用パルス・シーケンスによって取得されたデータから再構成される画像を形成する表示装置を収納することができる。走査制御装置が患者の周囲で操作されるのに伴い、NMR撮像用パルス・シーケンスが間断なく更新されると共に表示装置上の再構成画像が更新されて、撮像されている解剖学的構造を操作者に対して即座に示す。
【0009】
本発明の更にもう1つの面では、MRI対話型手順中に走査設定を変更する能力を操作者に提供する。走査制御装置は、手動操作が可能なデータ入力装置を含むことができ、操作者はこの入力装置を用いて、NMR撮像用パルス・シーケンスの設定を変更することができる。例えば、送受信(TR)時間、励起パルスのフリップ角又は視野等のパラメータを、操作者がMRIシステムの磁石のボア内に留まっている間に調節することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明を組み込んだMRIシステムの主要な構成要素を示している。磁石系103が、磁石の「ボア」と通常呼ばれている領域に分極磁場を生成する。システムの動作は、キーボード及び制御パネル102と表示装置104とを含んでいる操作者コンソール100によって制御される。コンソール100はリンク116を介して独立したコンピュータ・システム107と連絡しており、コンピュータ・システム107により、操作者は表示装置104の画面上での画像の形成及び表示を制御することが可能になる。コンピュータ・システム107は、バックプレーン105を介して互いに連絡する幾つかのモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像プロセッサ・モジュール106と、CPU(中央処理ユニット)モジュール108と、画像データ・アレイ(配列)を記憶するフレーム・バッファとして当業界で公知のメモリ・モジュール113とが含まれている。コンピュータ・システム107は、画像データ及びプログラムを記憶するためのディスク記憶装置111及びテープ・ドライブ112に結合されており、また、高速パラレル・リンク115を介して別個のシステム制御部122と連絡している。
【0011】
システム制御部122は、バックプレーン118によって互いに接続されている一組のモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、CPUモジュール119とパルス発生器モジュール121とが含まれており、パルス発生器モジュール121はシリアル・リンク125を介して操作者コンソール100に結合されている。システム制御部122は、実行されるべき走査シーケンスを指示する命令(コマンド)をリンク125を介してシステム操作者から受け取る。パルス発生器モジュール121は、所望の走査シーケンスを実行するための一組の走査パラメータに従ってシステムの構成要素を動作させるものであり、発生されるべきRF(無線周波数)パルスのタイミング、大きさ及び形状、並びにデータ取得ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生する。パルス発生器モジュール121は一組の勾配増幅器127に結合されており、走査中に発生されるべき勾配パルスのタイミング及び形状を制御する。パルス発生器モジュール121はまた、患者に取り付けられている幾つかの異なるセンサからの信号、例えば、電極からのECG(心電図)信号又はベローズからの呼吸信号を受け取る生理学的取得制御器129から患者データを受け取る。パルス発生器モジュール121はまた、走査制御装置132とインタフェイスする位置検知システム133に結合されている。後に詳述するように、位置検知システム133は、走査制御装置132の位置及び配向を監視する機能、パルス発生器121用に更新後の走査パラメータを算出する機能、及び走査制御装置132上に設けられている表示装置134に画像データを供給する機能を含めた幾つかの機能を実行する。
【0012】
パルス発生器モジュール121によって発生される勾配波形は、Gx 増幅器とGy 増幅器とGz 増幅器とで構成されている勾配増幅器システム127に印加される。各々の勾配増幅器は、磁石系103内の対応する勾配コイルを励起して、取得された信号を位置エンコードするのに用いられる磁場勾配を発生する。システム制御部122内の送受信器モジュール150がパルスを発生し、これらのパルスはRF増幅器151によって増幅されて、送信/受信(T/R)スイッチ154によってRFコイル磁石系103へ供給される。この結果として、患者の体内の励起された核によって発生される信号は、同じRFコイルによって検知されて、送信/受信スイッチ154を介して前置増幅器153へ供給される。増幅されたNMR信号は、送受信器150の受信器部(図示されていない)において復調され、フィルタ処理され、ディジタル化される。送信/受信スイッチ154は、パルス発生器モジュール121からの信号によって制御されて、送信モード時にはRF増幅器151をRFコイルに電気的に接続し、受信モード時にはRFコイルを前置増幅器153に接続する。走査制御装置132は、走査制御装置の位置及び配向を示すNMR信号を取得する3つのRF追跡コイルを含んでいる。これらのNMR信号は3つ一組の前置増幅器152へ供給され、前置増幅器152は増幅した信号を送受信器モジュール150に印加する。
【0013】
磁石アセンブリ103内のRFコイルによって検知されたNMR信号は、送受信器モジュール150によってディジタル化されて、システム制御部122内のメモリ・モジュール160へ転送される。k空間データ(すなわち空間周波数空間データ)のアレイがメモリ・モジュール160内に取得されたときに、アレイ・プロセッサ161が動作して、このk空間データを画像データのアレイへフーリエ変換し、変換後の画像データは、走査制御装置132の一部を形成している表示装置134上で担当医師に対して表示される。この画像データはまた、パラレル・リンク115を介してコンピュータ・システム107へ伝送されて、ここで、ディスク・メモリ111に記憶される。操作者コンソール100から受信された命令に応答して、この画像データをテープ・ドライブ112に保管してもよいし、又は画像プロセッサ106によって更に処理して操作者コンソール100へ伝送して、表示装置104に表示してもよい。
【0014】
走査制御装置132内の追跡用RFコイルから取得されたデータは、所望の走査平面の位置を決定するために位置検知システム133によって用いられるプロファイルとして再構成される。位置検知システム133はこの情報を用いて、パルス発生器モジュール121によって用いられる走査パラメータを変更して、引き続き画像データを取得する。
【0015】
従来のMRIシステムを用いて本発明を具現化することもできるが、好適実施例では、医師の接近を可能にするように設計されているMRIシステムが用いられる。施術時MRIイメージング手順を行うときには、患者は磁石系103のボア内に載置され、患者の関心領域が、隔設されている2つの磁石環140及び142の間に位置するシステム・イソセンタの近くに整列するようにする。医師が磁石環140と磁石環142との間に立つと、患者の関心領域に自由に接近することができ、特定の解剖学的構造に照準するように磁石のボアの内部で走査制御装置132を各方向へ移動させることができる。
【0016】
MRIシステムによって形成される画像は、パルス発生器121によって実行されるべき適当なNMR撮像用パルス・シーケンスを選択することにより設定される。撮像されるべきスライス又は3次元領域の位置及び配向もまた設定され、手順が実行されている際に医師が観察したい患者の特定の解剖学的構造によって決定される。この画像は、患者及び医師と共に磁石系103のボア内に位置している走査制御装置132の一部である表示装置134上に形成される。走査制御装置132は、医師によって操作されて、患者の特定の解剖学的構造に「照準(pointing)」することができ、この「照準」は、追跡コイルによって検知されて、走査パラメータを更新するのに用いられる。結果として、医師にとって関心のある解剖学的構造を示す更新後の画像が取得され、再構成されて、表示装置134上に形成される。このようにして、医師は、患者の全体にわたって患者の周りで走査制御装置132を移動させることができ、MRIシステムは、関心のある解剖学的構造を示す表示装置134上の画像を間断なく更新する。
【0017】
走査制御装置132の好適実施例は、図3に示すように、筐体175に格納されている6×6インチの液晶表示装置134を含んでいる。
【0018】
筐体175は、形状が実質的に矩形であり、両側面の各々に装着された1対の把手177を含んでいる。担当医師は、把手177によって走査制御装置133を把持して、走査制御装置133を患者に「照準する(aim)」ことができる。筐体175の内部には、3つの追跡コイル200が装着されており、これらのコイル200はケーブル179を介して前置増幅器152(図1)に接続されている。追跡コイル200は1つの平面を画定し、上部の2つの追跡コイル200の間の仮想的な線が、この平面の配向を画定する。
【0019】
走査制御装置132は、各々の把手177の内側に装着されている一組の指押スイッチ180を含んでいる。指押スイッチは、医師によってトグル式で切り換えられて、走査パラメータの値を増加させたり減少させたりすることができ、表示装置134上に形成される画像を手順中に変化させることを可能にする。指押スイッチ180によって調節され得る具体的な走査パラメータは、操作者による構成が可能である。但し、指押スイッチのうち所定の1つのスイッチは常に、走査制御装置132の平面から画像平面182への視軸184に沿った距離を調節するように構成される。視軸は、表示装置の中心から、3つの追跡コイル200によって画定される平面に垂直に延在する。画像平面182は軸184を中心として、指押スイッチ180によって手動で調節が可能な距離に位置する。このようにして、医師は、所望の任意の角度及び配向から走査制御装置132を患者に照準することができ、指押スイッチ180のうち所定の1つのスイッチを調節して、走査平面182を適正な深さへ移動させることができる。
【0020】
指押スイッチ180のうち第2のスイッチは、1つの位置においては、走査制御装置132が磁石のボア内で各方向に移動するのに伴って走査平面182の位置及び配向を間断なく更新するように設定することができる。所望の位置が得られたときに、指押スイッチのこの第2のスイッチを第2の位置へトグル式で切り換えると、走査平面182を固定した配向及び位置にロックすることができる。次いで、医師は、構成済の他の指押スイッチ180を操作して、実行されている特定の医療的手順について最良の画像が得られるまで、視野、TR及びフリップ角等の走査パラメータを調節することができる。画像表示中に用いられるウィンドウ幅及びウィンドウ・レベル等のその他のパラメータも調節することができる。
【0021】
走査制御装置132は、ケーブル186によって位置検知システム133(図1)に接続されており、ケーブル186は、表示装置134へビデオ・データを伝送すると共に、指押スイッチ180から位置検知システム133へ信号を返送する。走査制御装置132は、MRIシステムのボア内の環境に適合した材料で構成され、当業界で公知のように電気信号に対する適当なフィルタ及び遮蔽が行われる。
【0022】
図2は、走査制御装置132(図3)に格納されている3つの小型RF追跡コイル200のうち1つを示している。これらのRF追跡コイルの各々は、サンプル202としてCuSO4 を混入した水の入った球状のガラス製容器(内径5ミリメートル)を収容しており、約10ミリ秒の「スピン−スピン」緩和時間又は横緩和時間T2 を提供する。各々のサンプル202は、緊密に球状に巻回されており63.9MHz(1.5テスラでの1HNMR用)に同調したRFコイル200内に収容されている。RFコイル200は受信コイルであり、MRIシステムのRF全身コイルによるRF送信中に減結合を行うように切り換え可能なピンダイオード204を含んでいる。
【0023】
追跡コイル200の勾配イソセンタに対する位置は、図4に示す位置測定用NMRパルス・シーケンスを用いて測定される。このグラディエント・リコールド・エコー・パルス・シーケンスは、読み出し勾配方向に沿ったコイル位置の投影の実質的なフーリエ変換である信号を発生する。追跡コイル200が小型であるものと仮定すると、コイル200の位置S1は次の式によってモデル化される。
【0024】
S1 =(Δω)/(γG1) (1)
ここで、ωはラーモア周波数ω0 に対するグラディエント・エコー信号の角周波数測定値であり、G1 は印加される読み出し勾配である。各々の追跡コイル200の3次元位置は、1次独立な3つのグラディエント・エコーから識別することができる。
【0025】
上で引用した1994年10月11日に付与されたSousa 等の米国特許第5,353,795号「多重化磁気共鳴検出を用いて装置の位置を監視する追跡システム(Tracking System To Monitor The Position Of A Device Using Multiplexed Magnetic Resonance Detection)」に記載されているように、共鳴オフセット条件から生ずる誤差のため、3つよりも多い追跡コイル測定値を取得することが必要となる。尚、上の特許はここに参照されるべきものである。誤差を含まない所要の追跡用NMRデータを得るためには、各々の勾配軸に沿って2つの測定値を取得することが可能であるが、このようなアプローチは、6つの別個の測定値を必要とする。好適実施例では、図4の測定用パルス・シーケンスを用いてアダマール式MR追跡用シーケンスが実行される。この追跡用シーケンスは、完全なNMR追跡コイル・データ集合を取得するのに4つの別個の測定値しか必要としない。
【0026】
図4に示すように、追跡コイル測定用パルス・シーケンスは、非選択的RF励起パルス250を含んでおり、このパルス250は、磁石系103(図1)内のMRIシステムの全身RFコイルに印加される。パルス250は、10°乃至60°のフリップ角を有し、磁石ボアの全体にわたって位置するスピンに横磁化を生成する。次いで、3つの勾配波形256、257及び258が磁石系103(図1)内のそれぞれの勾配コイルに印加されて、グラディエント・リコールドNMRエコー信号を発生する。各々のRF追跡コイルによって取得されたNMR信号は、送受信器モジュール150(図1)へ別個に供給される。3つの勾配波形256、257及び258は、磁石系のそれぞれのGx 勾配軸、Gy 勾配軸及びGz 勾配軸に沿って印加され、波形の各々が、それぞれの位相分散ローブ260、261及び262と、それぞれの読み出しローブ264、265及び266とを含んでいる。各々の位相分散ローブ260〜262の面積は、それぞれの読み出しローブ264〜266の面積の2分の1に等しい。
【0027】
図4の測定用パルス・シーケンスにおいては、勾配256〜258の全てが同じ極性を有しており、ここでは「−」と表記する。このデータ取得用パルス・シーケンスが、次の表1に示すように、Gx 勾配パルス、Gy 勾配パルス及びGz 勾配パルスの極性を選択的に反転させながら全部で4回実行される。
【0028】
上に示すように、各々の追跡コイル200(図3)からの4つのNMR追跡信号254がフーリエ変換されて、対応する4つの投影P1 、P2 、P3 及びP4 を形成する。これら4つの投影は合わせてNMR追跡用データ集合を形成し、このデータ集合から追跡コイル位置のx座標、y座標及びz座標を算出することができる。
【0029】
走査は、図5に示す一連の工程によって実行される。この手順が開始されると、ステップ270に示すように、操作者は、初期走査設定を入力する。このステップは、適当なNMR撮像用パルス・シーケンスの選択、及び撮像したいスライス平面又は3次元空間を位置決めすると共に配向させる特定の走査パラメータの選択を含んでいる。
【0030】
次のステップ272で、追跡コイル200の現在位置が測定される。このステップは、表1に示したアダマール式符号化によって上述のように4つの投影P1 〜P4 を取得することにより行われる。次いで、信号ピークの位置を次の式に従って結合する。
【0031】
Sx =−P1+P2+P3−P4 (1)
Sy =−P1+P2−P3+P4 (2)
Sz =−P1−P2+P3−P4 (3)
これにより、追跡コイル200の座標Sx 、Sy 及びSz が得られる。
【0032】
次に、ループに入り、画像データ及び追跡コイル・データをインタリーブ方式で取得し、実時間で表示画像を更新する。ステップ274に示すように、パルス発生器121(図1)用の走査パラメータが、追跡コイル位置データ、及び指押スイッチ180(図3)から操作者によって供給される走査パラメータの任意の変更を用いて変更される。
【0033】
図3を参照して前述したように、3つの追跡コイル200の位置が、表示装置134の平面の位置及び配向を画定している。所望の撮像平面182は、指押スイッチ180の操作によって決定される量だけ視軸184に沿ってこの表示平面からオフセットしている。この更新後の情報を用いて、斜方MR画像を形成するのに要求される適当な回転行列を算出する。また、この更新後の情報を用いて、MRIシステムのイソセンタに関して撮像平面182を配置するのに要求される適当な周波数オフセット及び位相オフセットを発生する。指押スイッチ180から供給される走査パラメータの他の任意の変更についても更新が行われ、パルス発生器121(図1)に適用される。
【0034】
走査パラメータが更新された後に、ステップ276において更新後の走査パラメータを用いて画像データが取得される。用いられている特定の画像パルス・シーケンスに応じて、全体画像の再構成のためのデータを取得することもできるし、又はk空間画像データの一部のみのためのデータを取得することもできる。いずれの場合にも、ステップ278に示すように、取得された画像データを用いて更新後の画像を再構成し、この更新後の画像が走査制御装置132(図1)上の表示装置134へ供給される。
【0035】
好適実施例では、ステップ279に示すように、走査制御装置132を表わすアイコンを表示画像上に重ね合わせて表示することができる。通常は走査制御装置132は画像内には存在せず、その代わりに、視軸184(図3)が横断する位置にカーソルが表示されている。
【0036】
ステップ280で決定される際に対話手順が完了していたら、処理は終了する。他の場合には、処理はループして戻り、ステップ282において走査設定の変更を入力し、ステップ284において追跡コイル位置を測定する。走査設定の変更は走査制御装置132から入力され、図4の位置測定用NMRパルス・シーケンスを実行することにより追跡コイルの位置が更新される。前述のように4回の測定用パルス・シーケンスを実行して、3つの追跡コイル200の各々について4つの更新後投影P1〜P4を提供することができる。代替的には、1998年11月25日に出願されており本出願人に譲渡されているDumoulin等の同時係属中の米国特許出願第09/199,405号「MRIシステムを用いた侵襲的装置の高速追跡(High Speed Tracking of Interventional Devices Using an MRI System)」に記載されているように、1つのみの投影を更新してもよい。尚、本特許はここに参照されるべきものである。次いで、処理はステップ274〜279に戻って、前述のように、走査パラメータを更新すると共に更新後の画像を取得する。
【0037】
以上に述べた好適実施例から、多くの変形が可能であることは明らかであろう。例えば、走査制御装置132が患者の周囲で移動するのに伴って表示装置134上の画像を間断なく更新する代わりに、更新後の画像を取得する前に、医師が動作させなければならないようなトリガを供給してもよい。これにより、表示画像を変更せずに走査制御装置132を移動させることが可能になる。走査制御装置132が適正に整列したら、医師がトリガを動作させて更新後の画像を取得し、この画像を再構成して表示することができる。また、手順中に2つの異なる撮像用パルス・シーケンスを用いることも可能である。第1のパルス・シーケンスは、走査制御装置132が移動するのに伴う画像の通常の対話型表示の際に用いることができる。これらのようなパルス・シーケンスは、極めて高速の取得を可能にするが、最適な診断画像を形成するものではない。しかしながら、装置132が所定の位置に配置されたら、医師がトリガを動作させて、異なるパルス・シーケンスを用いて高分解能画像を取得することができる。このように、医師は、ガイド用に表示装置134上に形成される実時間画像を用いて所望の配向になるように走査制御装置132を操作し、次いで、表示装置134上で高分解能の臨床画像を形成することができる。
【0038】
また、他の方法を用いて走査制御装置132の位置及び配向を決定することも可能である。例えば、筐体175(図3)上に3つの光源を装着して、これらの光源のMRIシステムのボア内での位置をカメラによって監視することができる。
【0039】
もう1つの変形として、MR活性物質の形態を有する標識を走査制御装置132に埋め込んでもよい。標識は、走査制御装置132が取得画像の視野内に位置しているときに容易に識別し得るような独特の形状を有するものとする。例えば、図3を参照しながら前述した球状ガラス・サンプル202を3つ、共に近接させて再構成画像内に配置することができる。
【0040】
また、走査制御装置132を用いて、医療的手順をガイドすることもできる。一実施例では、例えば、レーザ・ダイオードを筐体175(図3)の背面に装着して、視軸184に沿って可視レーザ・ビームを出射する。患者の上の視軸184が突き当たる箇所に可視スポットが形成され、このスポットが、生検針等の配置ガイドの役割を果たすことができる。走査制御装置132はまた、医療装置を配向させるのを支援することもできる。この場合には、筐体175の背面に、医療器具(例えば、生検針)を視軸184に沿って保持する機械的ガイド(図示されていない)が装着される。このようにして、表示装置134上の再構成画像内の標識によって指示される特定の解剖学的構造に対して作用する医療器具を配置すると共に所定の角度で配向させることができる。これにより、患者の治療を監視すると共に調節するための実時間フィードバックが医師に提供される。得られるシステムが、精度よく手動配置するのに不便であれば、制御装置132を関節式アーム(図示されていない)上に装着することも可能である。関節式アームを動作させて、表示装置134上に形成される実時間画像によって決定される際に適正な位置及び配向に走査制御装置132を移動させるためには、ジョイスティックが用いられる。
【0041】
本発明の幾つかの好ましい特徴についてのみ図解すると共に記述したが、当業者には多くの改変及び変形が想到されよう。従って、特許請求の範囲は、本発明の要旨の範囲内に含まれるような全ての改変及び変形を網羅することを意図しているものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を採用しているMRIシステムのブロック図である。
【図2】本発明を実施するのに用いられる追跡コイル及び関連するMR信号源の概略図である。
【図3】図2に示す追跡コイルを3つ用いた走査制御装置の見取り図である。
【図4】図2の追跡コイルの位置を測定するために図1のMRIシステムによって用いられるNMRパルス・シーケンスのグラフである。
【図5】本発明を実施するのに用いられる方法の流れ図である。
【符号の説明】
100 操作者コンソール
102 キーボード及び制御パネル
103 磁石系
104、134 表示装置
105、118 バックプレーン
111 ディスク記憶装置
112 テープ・ドライブ
115 高速パラレル・リンク
116 リンク
125 シリアル・リンク
132 走査制御装置
140、142 磁石環
175 筐体
177 把手
179、186 ケーブル
180 指押スイッチ
182 画像平面
184 視軸
200 追跡コイル
202 サンプル
204 ピンダイオード
250 非選択的RF励起パルス
254 NMR追跡信号
256、257、258 グラディエント・エコー発生用勾配波形
260、261、262 位相分散ローブ
264、265、266 読み出しローブ
Claims (9)
- 磁気共鳴イメージング(MRI)システムにおいて、
磁石ボア内に、MR測定のための分極磁場を発生する磁石系(103、140,142)と、
表示装置(134)が装備され、操作者の操作により前記MRIシステムのための走査パラメータの調整して更新する走査制御装置(132)であって、被検体が前記磁石ボア内に配置されているときに、該被検体に照準されるように、この走査制御装置(132)の前記磁石ボア内での位置と配向を手動で変更可能に構成された走査制御装置(132)と、
前記走査制御装置(132)に装着されている一組の追跡コイル(200,200,200)であって、前記走査制御装置(132)が前記磁石ボア内にあるときに前記磁石系(103、140,142)が生成する前記分極磁場に応答して一組の核磁気共鳴追跡信号(P1,P2,P3,P4)を発生する一組の追跡コイル(200,200,200)と、
一組の走査パラメータに従って当該磁気共鳴イメージング・システムのシーケンス動作を制御するための撮像用パルス・シーケンスを生成するパルス発生器(121)であって、このパルス発生器(121)が発生する前記パルスシーケンスは、核磁気共鳴イメージング信号の取得と共に、前記一組の追跡コイル(200,200,200)による核磁気共鳴追跡信号の取得を規定するところの、前記パルス発生器(121)と、
前記追跡コイル(200,200,200)が検出した核磁気共鳴追跡信号を信号処理して、前記走査制御装置(132)の前記磁石ボア内における位置及び配向を算出すると共に、前記パルス発生器(121)用に前記走査制御装置により更新された走査パラメータを形成する位置検知システムと、
前記撮像用パルス・シーケンスにより発生される核磁気共鳴イメージング信号を受信すると共に、前記ボア内の前記被検体の画像を、前記走査制御装置(132)の前記表示装置(134)上に表示するために、再構成する画像再構成手段と、
を備え、
前記画像再構成手段は、前記被検体の前記画像の前記表示装置(134)上の表示位置を、前記位置検知システム(133)により検出された前記走査制御装置(132)の位置並びに配向を基準として、前記走査制御装置により更新された走査パラメータにより決定されるようにすることを特徴とする磁気共鳴イメージング・システム。 - 前記一組の追跡コイル(200,200,200)は、前記走査制御装置にも受けられた少なくとも3つの追跡コイル(200,200,200)を含んでいる請求項1に記載の磁気共鳴イメージング・システム。
- 前記走査制御装置(132)は、前記走査パラメータのうち、前記表示装置(134)の画面中心から当該MRIシステムの走査平面(182)までの相対的距離としての1つのパラメータを変更するための手動操作が可能な入力装置(180)を含んでいる請求項1または2に記載の磁気共鳴イメージング・システム。
- 前記走査制御装置(132)は、手掌把持及び手動照準が可能な筐体(175)を含んでいる請求項1乃至3のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング・システム。
- 1対の把手(177)が前記筐体(175)の相対向する側面に装着されており、前記表示装置(134)が前記把手の間に装着されている請求項4に記載の磁気共鳴イメージング・システム。
- 手動操作が可能な複数の入力装置(180)が前記筐体(175)に装着されており、該入力装置の各々は、前記走査パラメータのうち前もって対応付けが決められた1つのパラメータを変更するように手動操作が可能である請求項4または5に記載の磁気共鳴イメージング・システム。
- 前記画像再構成手段は、
前記撮像用パルスシーケンスに従ってRFコイルを駆動する送受信器(150)と、
該送受信器に結合されているメモリ・モジュール(160)と、
該メモリ・モジュールに応答して前記被検体の前記画像を再構成するためのデータを供給するアレイ・プロセッサ(161)、
とを含んでいる請求項1に記載の磁気共鳴イメージング・システム。 - 前記一組の追跡コイルの各々は、
コイル本体(200)と、CuSO4 を混入した水を封入したサンプル容器(202)とを含む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・システム。 - 前記パルス発生器(121)は、
前記走査制御装置(132)の位置と配向が3軸で表される場合に、前記撮像用パルス・シーケンスとして、
Gx 勾配パルスとGy 勾配パルスとGz勾配パルスとが同タイミングに発生するパターンのパルス列を4回発生させ、各回のパルス列は前記Gx 勾配パルスとGy 勾配パルスとGz勾配パルスの夫々の極性を選択的に反転させたパターンであることを特徴とする請求項1乃至8に記載の磁気共鳴イメージング・システム。
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Families Citing this family (46)
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---|---|---|---|---|
JPH11513602A (ja) * | 1995-10-25 | 1999-11-24 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 医療用診断装置のための画像システム |
US6778850B1 (en) * | 1999-03-16 | 2004-08-17 | Accuray, Inc. | Frameless radiosurgery treatment system and method |
JP4653270B2 (ja) * | 1999-08-25 | 2011-03-16 | 東芝医用システムエンジニアリング株式会社 | 磁気共鳴イメージング装置 |
DE10009166A1 (de) * | 2000-02-26 | 2001-08-30 | Philips Corp Intellectual Pty | Verfahren zur Lokalisierung von Objekten in der interventionellen Radiologie |
US6690961B1 (en) * | 2000-05-12 | 2004-02-10 | Toshiba America Mri, Inc. | Apparatus and method for transition between fluoro-mode and diagnostic mode magnetic resonance imaging |
US6668184B1 (en) * | 2000-12-19 | 2003-12-23 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | System for and method of synchronizing an image data receiver and an MR imaging acquisition slice |
WO2002067202A1 (en) * | 2001-02-16 | 2002-08-29 | The Government Of The United States Of America, Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services | Real-time, interactive volumetric mri |
US20040092813A1 (en) * | 2001-03-01 | 2004-05-13 | Masahiro Takizawa | Magnetic resonance imaging apparatus |
US6845261B2 (en) * | 2001-04-23 | 2005-01-18 | General Electric Company | System for correlation of MR images with physiological data |
JP5002099B2 (ja) * | 2001-08-31 | 2012-08-15 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴イメージング装置 |
CN100366217C (zh) * | 2001-09-19 | 2008-02-06 | 株式会社日立医药 | 处置器具和磁共振成像装置 |
US6728569B2 (en) * | 2001-10-25 | 2004-04-27 | Evanston Northwestern Healthcare Corp. | Scoutless whole-body imaging with fast positioning |
DE10155559B4 (de) * | 2001-11-12 | 2009-01-22 | Universität Duisburg-Essen | Elektrodenanordnung und Anordnung zur funktionalen Kernspintomographie-Untersuchung |
JP4127998B2 (ja) * | 2001-11-15 | 2008-07-30 | 株式会社日立メディコ | 磁気共鳴イメージング装置 |
WO2003070103A1 (en) | 2002-02-20 | 2003-08-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A diagnostic apparatus with an automatic visualization of scan planes |
JP3701616B2 (ja) * | 2002-03-06 | 2005-10-05 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 磁気共鳴撮影装置 |
US7894877B2 (en) | 2002-05-17 | 2011-02-22 | Case Western Reserve University | System and method for adjusting image parameters based on device tracking |
AU2003244949A1 (en) * | 2002-07-25 | 2004-02-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Viewing system |
CN1989527B (zh) * | 2004-07-27 | 2011-10-05 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 成像几何参数的自动确定 |
US7787935B2 (en) * | 2004-09-27 | 2010-08-31 | General Electric Company | System and method for correcting motion artifacts in imaging |
JP4871505B2 (ja) * | 2004-12-09 | 2012-02-08 | 株式会社日立メディコ | 核磁気共鳴撮像装置 |
US8644336B2 (en) * | 2005-01-26 | 2014-02-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Diagnostic imaging apparatus, medical system and protocol managing method |
US7643864B2 (en) * | 2005-02-03 | 2010-01-05 | Case Western Reserve University | Adaptive imaging parameters with MRI |
US20070055138A1 (en) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Edelman Robert R | Accelerated whole body imaging with spatially non-selective radio frequency pulses |
US7622920B2 (en) * | 2006-07-06 | 2009-11-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic resonance imaging apparatus capable of automatically determining RF coil positions |
US20080027306A1 (en) * | 2006-07-31 | 2008-01-31 | General Electric Company | System and method for initiating a diagnostic imaging scan |
US7777485B2 (en) * | 2006-08-15 | 2010-08-17 | General Electric Company | Method for multiplexed MR tracking |
US8175679B2 (en) * | 2007-12-26 | 2012-05-08 | St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. | Catheter electrode that can simultaneously emit electrical energy and facilitate visualization by magnetic resonance imaging |
US9675410B2 (en) | 2007-12-28 | 2017-06-13 | St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. | Flexible polymer electrode for MRI-guided positioning and radio frequency ablation |
US9687170B2 (en) * | 2008-03-11 | 2017-06-27 | General Electric Company | System and method for performing magnetic resonance imaging scan operations from within a scan room |
DE102008044828B3 (de) * | 2008-08-28 | 2010-04-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Verwendung eines Magnetresonanz-Sequenzmodells zur formalen Beschreibung einer Messsequenz |
JP5397673B2 (ja) * | 2009-01-08 | 2014-01-22 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 血流動態解析装置、磁気共鳴イメージング装置、およびプログラム |
DE102009007045A1 (de) * | 2009-02-02 | 2010-08-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Steuerung einer Magnetresonanzanlage und Magnetresonanzanlage |
US8758263B1 (en) | 2009-10-31 | 2014-06-24 | Voxel Rad, Ltd. | Systems and methods for frameless image-guided biopsy and therapeutic intervention |
US9066673B2 (en) * | 2010-09-01 | 2015-06-30 | Mark A. Griswold | Wireless/intervention-independent scan plane control for an MRI to track a catheter in a body |
CN103228210B (zh) * | 2010-11-24 | 2016-08-10 | 美国医软科技公司 | 基于解剖图的用于软器官的交互式三维手术引导系统的系统和方法 |
WO2012117314A1 (en) | 2011-03-01 | 2012-09-07 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Determination of a magnetic resonance imaging pulse sequence protocol classification |
US20130055222A1 (en) * | 2011-08-31 | 2013-02-28 | Robert David Darrow | Magnetic resonance imaging system with programmable subsystem and method for programming |
US20130090946A1 (en) * | 2011-10-05 | 2013-04-11 | Thomas Kwok-Fah Foo | Systems and methods for imaging workflow |
DE102011087265A1 (de) * | 2011-11-29 | 2013-05-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Medizinische Bildgebungsvorrichtung |
US9523752B2 (en) * | 2012-05-24 | 2016-12-20 | The General Hospital Corporation | Interface for medical imaging device |
JP6427488B2 (ja) * | 2012-07-05 | 2018-11-21 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | 磁気共鳴システム及び磁気共鳴方法 |
US9741104B2 (en) * | 2015-05-18 | 2017-08-22 | Toshiba Medical Systems Corporation | Apparatus, method, and computer-readable medium for quad reconstruction using hybrid filter convolution and high dynamic range tone-mapping |
CN109073726B (zh) * | 2016-01-22 | 2021-02-26 | 皇家飞利浦有限公司 | 随后的mri配置依赖性涡流补偿 |
US11478662B2 (en) | 2017-04-05 | 2022-10-25 | Accuray Incorporated | Sequential monoscopic tracking |
US10806339B2 (en) | 2018-12-12 | 2020-10-20 | Voxel Rad, Ltd. | Systems and methods for treating cancer using brachytherapy |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0685784B2 (ja) * | 1987-03-30 | 1994-11-02 | 株式会社東芝 | 手術用3次元ピユ−ア−システム |
US5526812A (en) * | 1993-06-21 | 1996-06-18 | General Electric Company | Display system for enhancing visualization of body structures during medical procedures |
US5694142A (en) * | 1993-06-21 | 1997-12-02 | General Electric Company | Interactive digital arrow (d'arrow) three-dimensional (3D) pointing |
US5590655A (en) * | 1993-09-20 | 1997-01-07 | Hussman; Karl L. | Frameless laser guided stereotactic localization system |
US5365927A (en) * | 1993-11-02 | 1994-11-22 | General Electric Company | Magnetic resonance imaging system with pointing device |
DE19542605A1 (de) * | 1994-11-17 | 1996-05-23 | Gen Electric | Anzeigesystem zur Verbesserung der Darstellung von Körperstrukturen während medizinischer Verfahren |
US5512827A (en) * | 1995-06-02 | 1996-04-30 | General Electric Company | Scan control platform-based interactive image plane prescription for MRI |
US5512826A (en) * | 1995-06-02 | 1996-04-30 | General Electric Company | Screen-based interactive image-plane prescription for MRI |
EP0918491B1 (en) * | 1997-01-24 | 2003-06-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Image display system |
DE19727081A1 (de) * | 1997-06-25 | 1999-01-07 | Siemens Ag | Verfahren zur Ortsbestimmung eines positionierbaren Objekts in einem Untersuchungsobjekt mittels magnetischer Resonanz und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
US6021342A (en) * | 1997-06-30 | 2000-02-01 | Neorad A/S | Apparatus for assisting percutaneous computed tomography-guided surgical activity |
US5947900A (en) * | 1998-04-13 | 1999-09-07 | General Electric Company | Dynamic scan plane tracking using MR position monitoring |
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