JP5654656B2 - Pulse detection device and magnetic resonance imaging device - Google Patents
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Description
この発明は、脈拍を検出して脈拍に同期した電気信号を生成する際に、脈拍の検出が正常になされていることを早期に確認し、患者およびオペレータの光センサ装着に伴う作業負担を軽減し、速やかに断層画像情報の収集を始めることが出来る利得制御装置および磁気共鳴撮像装置に関するものである。 The present invention, when detecting a pulse and generating an electrical signal synchronized with the pulse, confirms early that the pulse is normally detected, and reduces the work burden associated with mounting the optical sensor on the patient and the operator. In addition, the present invention relates to a gain control apparatus and a magnetic resonance imaging apparatus that can quickly start collecting tomographic image information.
従来より、磁気共鳴撮像装置では、被検体である人体の断層画像情報を取得する際に、人体の心臓の鼓動に同期して断層画像を取得することが行なわれることがある。これは、断層画像の取得中に被検体が動いた場合に、同期を取らずに断層画像を取得すると、この被検体のＮＭＲ信号から生成される断層像すべてにゴーストが発生し、断層画像を診断する上で不都合が生じるからである。そこで、心臓や呼吸等の繰り返し運動を検出し、この検出信号に同期して、断層画像情報を取得することにより、被検体が静止した状態と同等の断層画像を得ることができる。 Conventionally, in a magnetic resonance imaging apparatus, when acquiring tomographic image information of a human body as a subject, a tomographic image may be acquired in synchronization with the heartbeat of the human body. This is because if a subject moves during acquisition of a tomographic image, if the tomographic image is acquired without synchronization, a ghost is generated in all the tomographic images generated from the NMR signals of the subject, and the tomographic image is This is because inconvenience occurs in diagnosis. Therefore, a tomographic image equivalent to a state in which the subject is stationary can be obtained by detecting repetitive motions such as heart and respiration and acquiring tomographic image information in synchronization with the detection signal.
心臓の運動に対して、磁気共鳴撮像装置が同期を取る際には、ＥＣＧ（ＥｌｅｃｔｒｏＣａｒｄｉｏＧｒａｐｈ）ゲートが多用される。これは、人体に電極を装着して心電波形を検出し、その心電波形を同期信号とするものである。この方法は、確実に同期を行なうことができる反面、人体に電極を装着する煩雑な作業が必要であった。一方、心臓の運動に対して、簡易に同期をとる方法として、指先の脈拍を検出し、その検出信号を同期信号とするものがある。この方法は、簡便ではあるが、脈拍の検出がうまくいかず、同期を取ることができない場合が生じる。 When the magnetic resonance imaging apparatus synchronizes with the motion of the heart, an ECG (ElectroCardioGraph) gate is frequently used. In this method, an electrocardiogram waveform is detected by attaching electrodes to a human body, and the electrocardiogram waveform is used as a synchronization signal. Although this method can surely synchronize, it requires a complicated operation of mounting electrodes on the human body. On the other hand, as a method for easily synchronizing the motion of the heart, there is a method of detecting the pulse of the fingertip and using the detected signal as a synchronization signal. Although this method is simple, there are cases where pulse detection is not successful and synchronization cannot be achieved.
脈拍を検出して同期信号を生成することができない場合には、指先に装着された脈拍の検出部を再度装着し直すということが行なわれる。これは、検出される脈拍の同期信号が、検出部の指先への装着状態や、個人差に大きく依存するためである。 When the pulse cannot be detected and the synchronization signal cannot be generated, the pulse detection unit worn on the fingertip is re-mounted. This is because the detected pulse synchronization signal greatly depends on the wearing state of the detection unit on the fingertip and individual differences.
しかしながら、上述した脈拍を検出し、同期信号を発生させる装置では、指先の検出部を装着し直してから、安定した同期信号が得られるまでに１０秒程度の待ち時間が必要となり、この待ち時間が経過したあとで、脈拍の検出が出来たかどうかを判定するしかなかった。 However, in the above-described device for detecting a pulse and generating a synchronization signal, a waiting time of about 10 seconds is required until a stable synchronization signal is obtained after the fingertip detection unit is remounted. After elapse, there was no choice but to determine whether or not the pulse could be detected.
特に、緊急の患者を磁気共鳴撮像装置で撮像する場合には、患者の指先に光センサを装着する作業が繰り返し行なわれる。この時、安定した同期信号を得る迄の待ち時間があるため、光センサの装着作業から撮像を開始する迄の時間は、長いものになり、患者およびオペレータの双方にとって大きな負担となる。 In particular, when an emergency patient is imaged by a magnetic resonance imaging apparatus, an operation of mounting an optical sensor on the patient's fingertip is repeatedly performed. At this time, since there is a waiting time until a stable synchronization signal is obtained, the time from the mounting operation of the optical sensor to the start of imaging becomes long, which is a heavy burden on both the patient and the operator.
そして、脈拍を検出した同期信号は、間欠的な電気信号であるため、この電気信号の利得を調整するには、最低でも４〜５個程度の間欠的な電気信号を繰り返し入力する必要がある。この為、これを早期に行ない、安定した同期信号を得ることには、原理的な困難が伴っている。 And since the synchronous signal which detected the pulse is an intermittent electrical signal, in order to adjust the gain of this electrical signal, it is necessary to repeatedly input at least about 4 to 5 intermittent electrical signals. . For this reason, it is difficult in principle to do this early and to obtain a stable synchronization signal.
この発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、脈拍を検出して、磁気共鳴撮像装置のための同期信号を生成する際に、指先に検出部を装着したあと、磁気共鳴撮像装置のために同期信号が使用可能かどうかを早期に判定することにより、患者およびオペレータの光センサ装着に伴う作業負担を軽減し、速やかに断層画像情報の収集を始めることが出来る利得制御装置および磁気共鳴撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and when detecting a pulse and generating a synchronization signal for a magnetic resonance imaging apparatus, a magnetic resonance is applied after mounting a detection unit on a fingertip. A gain control device that can quickly start collecting tomographic image information by reducing the work burden associated with mounting the optical sensor on the patient and the operator by quickly determining whether or not the synchronization signal can be used for the imaging device It is another object of the present invention to provide a magnetic resonance imaging apparatus.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点にかかる利得制御装置は、電気信号を繰り返し測定するときに、間欠的な周期性で発生する前記電気信号の利得を制御する利得制御装置であって、前記電気信号の振幅を増幅する増幅手段と、前記増幅手段により増幅された電気信号の振幅を減衰率に基づいて減衰させる減衰手段と、前記減衰手段の減衰率を制御する制御手段と、前記増幅手段から出力された電気信号の振幅を表示する簡易表示手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the gain control device according to the first aspect controls the gain of the electric signal generated with intermittent periodicity when the electric signal is repeatedly measured. A gain control device for amplifying the amplitude of the electrical signal, an attenuating unit for attenuating the amplitude of the electrical signal amplified by the amplifying unit based on an attenuation rate, and controlling the attenuation rate of the attenuation unit And a simple display means for displaying the amplitude of the electric signal output from the amplifying means.
この第１の観点の発明によれば、電気信号の振幅を増幅する増幅手段と、増幅手段により増幅された電気信号の振幅を減衰率に基づいて減衰させる減衰手段と、減衰手段の減衰率を制御する制御手段と、増幅手段から出力された電気信号の振幅を表示する簡易表示手段と、を備えることとしているので、脈拍の検出部を装着しなおした際に、検出された脈拍の同期信号が磁気共鳴撮像装置の同期信号として使用できるかどうかを早期に判定することができる。 According to the first aspect of the invention, the amplifying means for amplifying the amplitude of the electric signal, the attenuating means for attenuating the amplitude of the electric signal amplified by the amplifying means based on the attenuation rate, and the attenuation rate of the attenuating means Since the control means for controlling and the simple display means for displaying the amplitude of the electric signal output from the amplifying means are provided, the pulse synchronization signal detected when the pulse detection unit is remounted It can be determined at an early stage whether or not can be used as a synchronization signal of the magnetic resonance imaging apparatus.
また、第２の観点の発明にかかる利得制御装置は、前記増幅手段として、固定の増幅率に基づいて、前記電気信号の振幅を増幅することを特徴とする。 The gain control apparatus according to the invention of the second aspect is characterized in that the amplification means amplifies the amplitude of the electric signal based on a fixed amplification factor.
この第２の観点の発明によれば、増幅手段として、固定の増幅率に基づいて、前記電気信号の振幅を増幅することとしたので、減衰器のみで間欠的な電気信号の利得を制御することができる。 According to the second aspect of the invention, as the amplification means, the amplitude of the electric signal is amplified based on a fixed amplification factor, so that the gain of the intermittent electric signal is controlled only by the attenuator. be able to.
また、第３の観点の発明にかかる利得制御装置は、前記減衰手段として、初期状態では、最大の減衰率を設定し、該減衰率を段階的に減衰率を切り下げることができることを特徴とする。 The gain control apparatus according to the invention of the third aspect is characterized in that, as the attenuation means, a maximum attenuation rate can be set in an initial state, and the attenuation rate can be gradually reduced. .
この第３の観点の発明によれば、減衰手段として、初期状態では、最大の減衰率を設定し、該減衰率を段階的に減衰率を切り下げることができることとしているので、減衰された電気信号を低い電圧から高い電圧に段階的に細かい調節をすることができる。 According to the third aspect of the invention, as the attenuation means, in the initial state, the maximum attenuation rate is set, and the attenuation rate can be stepped down in stages. Can be finely adjusted stepwise from low voltage to high voltage.
また、第４の観点の発明にかかる利得制御装置は、前記制御手段として、前記減衰手段により減衰された電気信号を検出し、該電気信号が所定電圧になるまで前記最大の減衰率から段階的に減衰率を下げることにより、利得を調整することを特徴とする。 Further, the gain control apparatus according to the invention of the fourth aspect detects, as the control means, the electric signal attenuated by the attenuation means, and stepwise from the maximum attenuation rate until the electric signal reaches a predetermined voltage. The gain is adjusted by lowering the attenuation factor.
この第４の観点の発明によれば、減衰手段により減衰された電気信号を検出し、該電気信号が所定電圧になるまで最大の減衰率から段階的に減衰率を下げることとしているので、減衰された電気信号を低い電圧から高い電圧に段階的に調節して、同期信号として使用可能な所定電圧に調節することができる。 According to the fourth aspect of the invention, the electrical signal attenuated by the attenuating means is detected, and the attenuation rate is gradually reduced from the maximum attenuation rate until the electrical signal reaches a predetermined voltage. The generated electrical signal can be adjusted stepwise from a low voltage to a high voltage to a predetermined voltage that can be used as a synchronization signal.
また、第５の観点の発明にかかる利得制御装置は、前記簡易表示手段として、前記増幅手段により増幅された電気信号の中から、所定電圧を越えた電気信号のみを表示することを特徴とする。 The gain control apparatus according to the fifth aspect of the invention is characterized in that as the simple display means, only the electric signal exceeding a predetermined voltage is displayed from among the electric signals amplified by the amplifying means. .
この第５の観点の発明によれば、増幅された電気信号の中から、所定電圧を越えた電気信号のみを表示することとしているので、減衰された電気信号が、所定電圧を越えるかどうかを、減衰器により利得調整する以前に判定することができる。 According to the fifth aspect of the invention, since only the electric signal exceeding the predetermined voltage is displayed from among the amplified electric signals, it is determined whether or not the attenuated electric signal exceeds the predetermined voltage. This can be determined before the gain is adjusted by the attenuator.
また、第６の観点の発明にかかる利得制御装置は、前記簡易表示手段として、前記所定電圧を超えた電気信号を可視可能な時間だけ表示し続けることを特徴とする。 Further, the gain control device according to the invention of the sixth aspect is characterized in that the simple display means continues to display the electric signal exceeding the predetermined voltage for a visible time.
この第６の観点の発明によれば、簡易表示手段として、所定電圧を超えた電気信号を可視可能な時間だけ表示し続けることとしたので、脈拍を検出した間欠的な電気信号のように、短時間のパルスでも、人間が可視的に捕らえることができる。 According to the sixth aspect of the invention, as the simple display means, since the electric signal exceeding the predetermined voltage is continuously displayed for a visible time, like the intermittent electric signal detecting the pulse, Even a short pulse can be captured by humans.
また、第７の観点の発明にかかる利得制御装置は、前記間欠的な周期性で発生する電気信号は、人体の脈拍を検出した電気信号であることを特徴とする。 The gain control device according to the seventh aspect of the invention is characterized in that the electrical signal generated with the intermittent periodicity is an electrical signal obtained by detecting a pulse of a human body.
この第７の観点の発明によれば、間欠的な周期性で発生する電気信号は、人体の脈拍を検出した電気信号であることとしているので、利得調整された電気信号を心臓の同期信号として使用することができる。 According to the seventh aspect of the invention, since the electrical signal generated with intermittent periodicity is an electrical signal that detects the pulse of the human body, the gain-adjusted electrical signal is used as the cardiac synchronization signal. Can be used.
また、第８の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、電気信号を繰り返し測定するとき、間欠的な周期性で発生する前記電気信号の利得を制御する磁気共鳴撮像装置であって、前記電気信号の振幅を増幅する増幅手段と、前記増幅手段により増幅された電気信号の振幅を減衰率に基づいて減衰させる減衰手段と、前記減衰手段により減衰された電気信号を検出し、該電気信号が同期可能電圧になるまで前記最大の減衰率から段階的に減衰率を下げるよう制御する制御手段と、前記増幅手段から出力された電気信号の振幅を表示する簡易表示手段とを備え、前記減衰手段により減衰された電気信号を、画像情報を取得する際の同期信号とすることを特徴とする。 The magnetic resonance imaging apparatus according to the invention of the eighth aspect is a magnetic resonance imaging apparatus for controlling the gain of the electrical signal generated with intermittent periodicity when the electrical signal is repeatedly measured. Amplifying means for amplifying the amplitude of the signal; attenuating means for attenuating the amplitude of the electric signal amplified by the amplifying means based on an attenuation factor; and detecting the electric signal attenuated by the attenuating means, Control means for controlling the attenuation rate to decrease stepwise from the maximum attenuation rate until reaching a synchronizable voltage; and simple display means for displaying the amplitude of the electric signal output from the amplifying means, the attenuation means The electrical signal attenuated by the above is used as a synchronization signal for acquiring image information.
この第８の観点の発明によれば、電気信号の振幅を増幅する増幅手段と、増幅手段により増幅された電気信号の振幅を減衰率に基づいて減衰させる減衰手段と、減衰手段により減衰された電気信号を検出し、該電気信号が同期可能電圧になるまで最大の減衰率から段階的に減衰率を下げるよう制御する制御手段と、増幅手段から出力された電気信号の振幅を表示する簡易表示手段とを備え、減衰手段により減衰された電気信号を、画像情報を取得する際の同期信号とすることとしているので、心臓の動きによるゴーストのない磁気共鳴断層画像を取得することができる。 According to the eighth aspect of the invention, the amplifying means for amplifying the amplitude of the electric signal, the attenuating means for attenuating the amplitude of the electric signal amplified by the amplifying means based on the attenuation rate, and the attenuation means Simple display for detecting the electrical signal and controlling the amplitude of the electrical signal output from the amplifying unit to control the electrical signal to decrease gradually from the maximum attenuation rate until the electrical signal reaches a synchronizable voltage. And the electrical signal attenuated by the attenuating means is used as a synchronization signal when acquiring image information, so that it is possible to acquire a magnetic resonance tomographic image free from ghosts caused by heart motion.
本発明によれば、脈拍を検出した間欠的な電気信号を増幅し、この増幅された電気信号を同期可能電圧と比較し、この結果を表示するようにしているので、被検体の脈拍を検出する光センサを装着し直した際に、検出された脈拍の同期信号が磁気共鳴撮像装置の同期信号として使用できるかどうかを早期に判定することができる。この為、被検体に脈拍を検出する光センサを装着するのに必要な作業時間を減らすことができ、さらに被検体が磁気共鳴撮像装置内に設置されてから撮像を開始する迄の時間を短縮できるという効果を奏する。 According to the present invention, an intermittent electrical signal that detects a pulse is amplified, the amplified electrical signal is compared with a synchronizable voltage, and the result is displayed, so that the pulse of the subject is detected. It is possible to determine at an early stage whether or not the detected pulse synchronization signal can be used as the synchronization signal of the magnetic resonance imaging apparatus when the optical sensor is mounted again. For this reason, it is possible to reduce the work time required to mount the optical sensor for detecting the pulse on the subject, and further reduce the time from when the subject is installed in the magnetic resonance imaging apparatus until the start of imaging. There is an effect that can be done.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる利得制御装置、および磁気共鳴撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態である磁気共鳴撮像装置の全体構成を示したもので、被検体から検出された脈拍の電気信号を、断層画像情報の取得を行なう際の同期信号として用いるようにした磁気共鳴撮像装置を例示している。 Exemplary embodiments of a gain control device and a magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of a magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. An electrical pulse signal detected from a subject is used as a synchronization signal when acquiring tomographic image information. A magnetic resonance imaging apparatus as described above is illustrated.
まず、本実施の形態にかかる磁気共鳴撮像装置の全体構成について説明する。図１は、この発明の実施の形態である利得制御装置を使用した磁気共鳴撮像装置の全体構成を示す模式図である。図１において、この磁気共鳴撮像装置は、大きくは、マグネット部１０１、テーブル部１０２、制御処理部１０３、および脈拍検出部１０４から構成される。 First, the overall configuration of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a magnetic resonance imaging apparatus using a gain control apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the magnetic resonance imaging apparatus mainly includes a magnet unit 101, a table unit 102, a control processing unit 103, and a pulse detection unit 104.
マグネット部１０１は、上下に対向配置される一対の静磁場発生部４、勾配コイル部３、および送信コイル部２を有している。対向配置された二つの送信コイル部２間には、被検体５が配置される空間が形成される。上下二つの勾配コイル部３は、勾配駆動部１４を介してスキャンコントローラ部１３に接続される。また、上下二つの送信コイル部２は、送信部１５を介してスキャンコントローラ部１３に接続される。 The magnet unit 101 includes a pair of static magnetic field generation units 4, a gradient coil unit 3, and a transmission coil unit 2 that are opposed to each other in the vertical direction. A space in which the subject 5 is arranged is formed between the two transmitting coil units 2 arranged to face each other. The two upper and lower gradient coil units 3 are connected to the scan controller unit 13 via the gradient drive unit 14. The two upper and lower transmission coil units 2 are connected to the scan controller unit 13 via the transmission unit 15.
テーブル部１０２には、送信コイル部２間に形成された空間を移動するクレードル部６が設けられ、このクレードル部６上には、被検体５が載置される。クレードル部６は、被検体５の撮像部位がマグネット部１０１の中心部に位置するように移動制御される。 The table unit 102 is provided with a cradle unit 6 that moves in a space formed between the transmission coil units 2, and the subject 5 is placed on the cradle unit 6. The cradle unit 6 is controlled to move so that the imaging region of the subject 5 is located at the center of the magnet unit 101.
制御処理部１０３には、核磁気共鳴を励起し、この励起された核磁気共鳴信号を受信検波する制御部と、この核磁気共鳴信号を処理し画像化する画像処理部を有する。受信コイル１は、テーブル部１０２に配設されており、マグネット部１０１の中心近傍に位置されている。この受信コイル１は、受信部７、検波部８、およびＡ／Ｄ変換部９を介して計算機１０に接続される。計算機１０には、操作部１１および表示部１２が接続されるとともに、スキャンコントローラ部１３が接続される。スキャンコントローラ部１３は、受信部７、ＲＦ発振部２０、Ａ／Ｄ変換部９、勾配駆動部１４、および送信部１５の各部を制御する。ＲＦ発振部２０は、検波部８に接続される。 The control processing unit 103 includes a control unit that excites nuclear magnetic resonance, receives and detects the excited nuclear magnetic resonance signal, and an image processing unit that processes and images the nuclear magnetic resonance signal. The receiving coil 1 is disposed on the table unit 102 and is located near the center of the magnet unit 101. The reception coil 1 is connected to a computer 10 via a reception unit 7, a detection unit 8, and an A / D conversion unit 9. The calculator 10 is connected to the operation unit 11 and the display unit 12 and to the scan controller unit 13. The scan controller unit 13 controls each of the reception unit 7, the RF oscillation unit 20, the A / D conversion unit 9, the gradient drive unit 14, and the transmission unit 15. The RF oscillation unit 20 is connected to the detection unit 8.
脈拍検出部１０４は、被検体５の指先から脈拍を検出する光センサ２６と、検出された光信号を伝送する光ファイバケーブル２１と、検出された光信号を電気信号に変換する光検出部２２と、この電気信号からスキャンコントローラ部１３で使用するための同期信号を生成する利得制御部２３と、脈拍が検出されたことを確認する簡易表示器２４と、同期信号がスキャンコントローラ部に出力されていることを確認する信号表示器２５とからなる。ここで、簡易表示機２４は、オペレータが被検体５に対し光センサ２６の脱着を行なう際に、見やすい位置、例えばクレードル部６の近傍に配設される。また、信号表示器２５は、被検体５に装着された光センサ２６からの同期信号が、スキャン中も継続的に出力されていることをオペレータが確認できるように表示部１２の近傍に配設されることが好ましい。さらに、信号表示器２５をもう一つ用意して、クレードル部６の近傍に配設すれば、信号表示器２５は、被検体５に対して行なわれる医学的な処置の際に患者監視モニター的な補助器具として使用することもできる。 The pulse detection unit 104 includes an optical sensor 26 that detects a pulse from the fingertip of the subject 5, an optical fiber cable 21 that transmits the detected optical signal, and an optical detection unit 22 that converts the detected optical signal into an electrical signal. A gain control unit 23 that generates a synchronization signal for use in the scan controller unit 13 from the electrical signal, a simple display 24 that confirms that a pulse is detected, and a synchronization signal is output to the scan controller unit. A signal indicator 25 for confirming that the Here, the simple display device 24 is disposed at an easy-to-see position, for example, in the vicinity of the cradle unit 6 when the operator attaches / detaches the optical sensor 26 to / from the subject 5. The signal display 25 is arranged in the vicinity of the display unit 12 so that the operator can confirm that the synchronization signal from the optical sensor 26 attached to the subject 5 is continuously output during the scan. It is preferred that Further, if another signal indicator 25 is prepared and disposed in the vicinity of the cradle unit 6, the signal indicator 25 can be used as a patient monitoring monitor during a medical procedure performed on the subject 5. It can also be used as a simple auxiliary device.
ここで、光センサ２６は、指先にある毛細血管中の血液の圧力が脈拍により変化し、さらにこの圧力変化により指先に照射された光の反射率が変化することを利用し、脈拍を検出する。このため、光ファイバケーブル２１は、光を指先に送る光ファイバケーブルと、指先から反射した光を検出する光ファイバケーブルの２本からなる。また、指先に照射された光の反射を検出しているため、光センサ２６の装着状態および指先の表面状態により、検出される光の反射信号は、大きく左右される。 Here, the optical sensor 26 detects the pulse by utilizing the fact that the pressure of blood in the capillary at the fingertip changes due to the pulse, and the reflectance of the light irradiated to the fingertip changes due to this pressure change. . For this reason, the optical fiber cable 21 is composed of two optical fiber cables that transmit light to the fingertip and an optical fiber cable that detects light reflected from the fingertip. Moreover, since the reflection of the light irradiated to the fingertip is detected, the reflected signal of the detected light greatly depends on the mounting state of the optical sensor 26 and the surface state of the fingertip.
つぎに、図１に示した利得制御部２３の具体的な構成について説明する。図２は、図１に示した利得制御部２３の具体的な構成を示す回路図である。図２において、光検出器部２２からの電気信号は、直流成分を除去するコンデンサ２０１を介して増幅器２０２に入力する。増幅器２０２は、一定の増幅率を有する増幅器で、この出力は、２つに分岐され、一方は、減衰器２０３に入力され、他方は、ノイズを除去するためのローパスフィルタ２０６を介してコンパレータ２０７に入力される。ここで、光検出器部２２からの電気信号は、極めて小さいため、増幅器２０２で一定の増幅をした後で、減衰器２０３により精細な利得調整を行なう。 Next, a specific configuration of the gain control unit 23 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration of gain control unit 23 shown in FIG. In FIG. 2, an electric signal from the photodetector unit 22 is input to an amplifier 202 via a capacitor 201 that removes a DC component. The amplifier 202 is an amplifier having a constant amplification factor, and this output is branched into two, one is input to the attenuator 203, and the other is connected to the comparator 207 via a low-pass filter 206 for removing noise. Is input. Here, since the electrical signal from the photodetector unit 22 is extremely small, fine gain adjustment is performed by the attenuator 203 after constant amplification by the amplifier 202.
減衰器２０３に入力した電気信号は、減衰された後、ノイズ除去のためのローパスフィルタ２０５を介して、スキャンコントローラ１３および信号表示器２５に出力される。なお、減衰器２０３は、一定時間電気信号の入力がない場合にはリセットされ、最大減衰率になるように設定されている。このため、光センサ２６を被検体５の指先に装着した直後の電気信号は、最大減衰率が適用され、極めて小さなものとなる。また、信号表示器２５は、例えば１０個の発光ダイオードが縦方向に並べられ、減衰された電気信号の信号強度に比例した数の発光ダイオードが点灯するようになっている。 The electric signal input to the attenuator 203 is attenuated and then output to the scan controller 13 and the signal display 25 via the low-pass filter 205 for noise removal. Note that the attenuator 203 is reset when no electric signal is input for a certain period of time, and is set to have a maximum attenuation rate. For this reason, the maximum attenuation rate is applied to the electrical signal immediately after the optical sensor 26 is mounted on the fingertip of the subject 5 and becomes extremely small. In the signal display 25, for example, 10 light emitting diodes are arranged in the vertical direction, and the number of light emitting diodes proportional to the signal intensity of the attenuated electrical signal is turned on.
コンパレータ２０７は、入力した電気信号を、高低２つの参照電圧と比較して、比較した結果の電気信号を簡易表示器２４に送る。入力した電気信号の電圧が、高い参照電圧を越える場合には、簡易表示器２４の緑色の発光ダイオードが点灯され、入力した電気信号の電圧が、低い参照電圧を越えて高い参照電圧迄の電圧を有する場合には、黄色の発光ダイオードが点灯する。なお、コンパレータ２０７の出力部は、ピークホールド回路を有するため、所定時間の間、出力電圧を保持し続けることができ、簡易表示器２４の発光ダイオードが点灯したことを、オペレータに認知させることができる。 The comparator 207 compares the input electric signal with two reference voltages, high and low, and sends the electric signal of the comparison result to the simplified display 24. When the voltage of the input electric signal exceeds the high reference voltage, the green light emitting diode of the simple indicator 24 is turned on, and the voltage of the input electric signal exceeds the low reference voltage and reaches the high reference voltage. The yellow light emitting diode is lit. Since the output unit of the comparator 207 has a peak hold circuit, the output voltage can be continuously held for a predetermined time, and the operator can recognize that the light emitting diode of the simplified display 24 is lit. it can.
また、減衰器２０３の出力電圧は、ローパスフィルタ２０５を経たあと、フィードバック回路２０４により減衰器２０３にフィードバックされ、減衰器２０３の減衰率を変更することで、出力電圧の利得を制御する。そして、フィードバック回路２０４は、出力電圧が同期信号として使用可能な同期可能電圧かどうかを判定するコンパレータ機能を備えており、出力電圧が同期可能電圧を越えるまで、段階的に減衰器２０３の減衰率を下げ、結果として利得を上げていく機能を有している。 The output voltage of the attenuator 203 is fed back to the attenuator 203 by the feedback circuit 204 after passing through the low-pass filter 205, and the gain of the output voltage is controlled by changing the attenuation rate of the attenuator 203. The feedback circuit 204 has a comparator function that determines whether or not the output voltage is a synchronizable voltage that can be used as a synchronization signal. The attenuation rate of the attenuator 203 is gradually increased until the output voltage exceeds the synchronizable voltage. It has the function of lowering and increasing the gain as a result.
つぎに、図２に示した利得制御装置２３の動作について説明する。図３は、図２に示した増幅器２０２から出力される電気信号を図示したものである。検出される脈拍の電気信号は、連続した大小２つのパルスからなり、この２つのパルスが心臓の１心拍に同期して周期的に検出される。２つのパルスの内、先に出力される大きい方のパルスが、同期のための電気信号として用いられる。また、図３中では、白い波形で示された大きい電圧を有する電気信号３０１と、灰色の波形で示された小さい電圧を有する電気信号３１１とが、例示されている。 Next, the operation of the gain control device 23 shown in FIG. 2 will be described. FIG. 3 shows an electrical signal output from the amplifier 202 shown in FIG. The detected pulse electrical signal is composed of two continuous large and small pulses, and these two pulses are periodically detected in synchronization with one heartbeat of the heart. Of the two pulses, the larger pulse output first is used as an electrical signal for synchronization. Also, in FIG. 3, an electric signal 301 having a large voltage indicated by a white waveform and an electric signal 311 having a small voltage indicated by a gray waveform are illustrated.
光センサ２６を指先に装着した後で増幅器２０２から出力される電気信号は、図３で示した様に、大小様々な電圧を有しているため、コンパレータ２０７の参照電圧により選別を行なう。ここで、低い方の参照電圧は、同期可能電圧とし、さらに高い方の参照電圧は、同期可能電圧に減衰器２０３の減衰率の１段階あるいは複数段階分の電圧を加えた同期確実電圧とする。そのとき、コンパレータ２０７に入力した電気信号の電圧が、同期確実電圧を越えている場合には、簡易表示器２４の緑色の発光ダイオードが点灯し、また、コンパレータ２０７に入力した電気信号の電圧が、同期可能電圧を越え、同期確実電圧迄の間にある場合には、黄色の発光ダイオードが点灯する。増幅器２０２から出力される電気信号３１１が、同期可能電圧を越えない場合には、簡易表示器２４の発光ダイオードは、全く点灯しない。 Since the electrical signal output from the amplifier 202 after the optical sensor 26 is attached to the fingertip has various voltages, as shown in FIG. 3, selection is performed based on the reference voltage of the comparator 207. Here, the lower reference voltage is a synchronizable voltage, and the higher reference voltage is a synchronous certain voltage obtained by adding a voltage corresponding to one or more stages of the attenuation rate of the attenuator 203 to the synchronizable voltage. . At that time, when the voltage of the electric signal input to the comparator 207 exceeds the synchronization certain voltage, the green light emitting diode of the simplified display 24 is turned on, and the voltage of the electric signal input to the comparator 207 is When the voltage exceeds the synchronizable voltage and is within the certainty voltage, the yellow light emitting diode is turned on. When the electric signal 311 output from the amplifier 202 does not exceed the synchronizable voltage, the light emitting diode of the simplified display 24 is not lit at all.
簡易表示器２４の発光ダイオードが全く点灯しない場合には、増幅器２０２から出力される電気信号３１１が、同期可能電圧を越えていないので、オペレータが再び被検体５の指先に光センサ２６を装着し直す。そして、簡易表示器２４の発光ダイオードが点灯するまで、この装着しなおす作業を繰り返す。 When the light emitting diode of the simple display 24 is not lit at all, the electric signal 311 output from the amplifier 202 does not exceed the synchronizable voltage, so the operator attaches the photosensor 26 to the fingertip of the subject 5 again. cure. Then, the operation of remounting is repeated until the light emitting diode of the simple display 24 is turned on.
簡易表示器２４の発光ダイオードが緑色あるいは黄色に点灯した場合には、増幅器２０２から出力される電気信号３０１が、同期可能電圧を越えているので、減衰器２０３により、スキャンコントローラ１３への同期信号を生成することができ、光センサ２６を装着し直す作業を終了する。 When the light emitting diode of the simple display 24 is lit in green or yellow, the electrical signal 301 output from the amplifier 202 exceeds the synchronizable voltage, and therefore the attenuator 203 causes the synchronization signal to be sent to the scan controller 13. Can be generated, and the work of remounting the optical sensor 26 is completed.
つぎに、図４を用いて、簡易表示器２４の発光ダイオードが点灯した場合に、増幅器２０２から出力される電気信号３０１から、スキャンコントローラ１３への同期信号を生成する過程を説明する。 Next, a process of generating a synchronization signal to the scan controller 13 from the electrical signal 301 output from the amplifier 202 when the light emitting diode of the simple display 24 is turned on will be described with reference to FIG.
図４は、電気信号３０１が入力した場合の減衰器２０３の出力と、信号表示器２５の表示例を示した図である。光センサ２６を被検体５の指先に装着した直後の電気信号４０１は、減衰器２０３が最大の減衰率に設定されているため、図４に示した様に小さいものとなる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an output of the attenuator 203 when the electric signal 301 is input and a display example of the signal display 25. The electrical signal 401 immediately after mounting the optical sensor 26 on the fingertip of the subject 5 is small as shown in FIG. 4 because the attenuator 203 is set to the maximum attenuation rate.
減衰器２０３から出力される電気信号４０１の電圧が、同期可能電圧よりも低い場合には、フィードバック回路２０４により、減衰器２０３の減衰率が１段階あるいは複数段階下げられる。ここで、減衰率が例えば２５６段階に調整可能の場合には、１段階下げるごとに１／２５６ずつ電気信号が増加する。これにより、減衰器２０３の出力電圧は、減衰率の１段階あるいは複数段階分上昇し、電気信号３０１の利得がアップする。この操作を、減衰器２０３の出力電圧が同期可能電圧を越えるまで繰り返す。減衰器２０３から出力される電気信号４０４が、同期可能電圧を越えた場合には、より確実な同期信号としての動作を確保するため、さらに減衰率を１段階あるいは複数段階分下げた電気信号４０５を得て、この制御を終了する。図４中に示した信号表示器２５には、一例として、電気信号４０５を表示した例を示した。縦に配列された１０個の発光ダイオードの内、下から９個の発光ダイオードは点灯し、最上段の発光ダイオードは無点灯の状態となる。光センサ２６を被検体５の指先に装着してから、電気信号４０５が得られるまでの時間は、安定した同期信号を得ることが出来ず、過渡的な待ち時間となる。 When the voltage of the electric signal 401 output from the attenuator 203 is lower than the synchronizable voltage, the feedback circuit 204 lowers the attenuation rate of the attenuator 203 by one step or a plurality of steps. Here, when the attenuation rate can be adjusted to, for example, 256 levels, the electrical signal increases by 1/256 each time the level is lowered. As a result, the output voltage of the attenuator 203 is increased by one or more stages of the attenuation rate, and the gain of the electric signal 301 is increased. This operation is repeated until the output voltage of the attenuator 203 exceeds the synchronizable voltage. When the electrical signal 404 output from the attenuator 203 exceeds the synchronizable voltage, the electrical signal 405 is further reduced by one or more stages in order to ensure a more reliable operation as a synchronization signal. To end this control. The signal display 25 shown in FIG. 4 shows an example in which an electric signal 405 is displayed as an example. Of the ten light emitting diodes arranged vertically, the nine light emitting diodes from the bottom are turned on, and the uppermost light emitting diode is not lit. The time from when the optical sensor 26 is attached to the fingertip of the subject 5 until the electrical signal 405 is obtained is a transient waiting time because a stable synchronization signal cannot be obtained.
上述してきたように、本実施の形態では、増幅器２０２から出力される電気信号を用い、この電気信号が同期可能電圧を越えているかどうかを、簡易表示器２４の発光ダイオードの点灯、非点灯により判定するようにしているので、早期に、被検体５の指先に装着された光センサ２６が、正常に装着されているかどうかを判定することができる。そして、被検体５の指先に光センサ２６を装着し直し、同期可能な電気信号を得るための作業時間を短縮することができる。なお、本実施の形態では、簡易表示器２４および信号表示器２５に発光ダイオードを用いたが、液晶、プラズマディスプレイ等の表示手段を用いるようにしてもよい。また、光センサ２６により検出された脈波の代わりに、ＥＣＧゲート信号を使用することもできる。 As described above, in the present embodiment, the electric signal output from the amplifier 202 is used, and whether or not the electric signal exceeds the synchronizable voltage is determined by lighting or non-lighting of the light-emitting diode of the simplified indicator 24. Since the determination is made, it is possible to determine at an early stage whether or not the optical sensor 26 attached to the fingertip of the subject 5 is normally attached. Then, the optical sensor 26 can be remounted on the fingertip of the subject 5 to shorten the work time for obtaining a synchronizable electrical signal. In this embodiment, light emitting diodes are used for the simple display 24 and the signal display 25, but display means such as a liquid crystal display or a plasma display may be used. Further, an ECG gate signal can be used instead of the pulse wave detected by the optical sensor 26.
また、本実施の形態では、垂直磁場型の磁気共鳴撮像装置を用いた場合について説明したが、水平磁場型の磁気共鳴撮像装置を用いても同様に実現することができる。 Further, in the present embodiment, the case where the vertical magnetic field type magnetic resonance imaging apparatus is used has been described, but the same can be realized by using the horizontal magnetic field type magnetic resonance imaging apparatus.
１ 受信コイル
２ 送信コイル部
３ 勾配コイル部
４ 静磁場発生部
５ 被検体
６ クレードル部
７ 受信部
８ 検波部
９ Ａ／Ｄ変換部
１０ 計算機
１１ 操作部
１２ 表示部
１３ スキャンコントローラ部
１４ 勾配駆動部
１５ 送信部
２０ ＲＦ発振部
２１ 光ファイバケーブル
２２ 光検出部
２３ 利得制御部
２４ 簡易表示器
２５ 信号表示器
２６ 光センサ
１０１ マグネット部
１０２ テーブル部
１０３ 制御処理部
１０４ 脈拍検出部
２０１ コンデンサ
２０２ 増幅器
２０３ 減衰器
２０４ フィードバック回路
２０５，２０６ ローパスフィルタ
２０７ コンパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reception coil 2 Transmitting coil part 3 Gradient coil part 4 Static magnetic field generation part 5 Subject 6 Cradle part 7 Reception part 8 Detection part 9 A / D conversion part 10 Computer 11 Operation part 12 Display part 13 Scan controller part 14 Gradient drive part DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Transmission part 20 RF oscillation part 21 Optical fiber cable 22 Optical detection part 23 Gain control part 24 Simple indicator 25 Signal indicator 26 Optical sensor 101 Magnet part 102 Table part 103 Control processing part 104 Pulse detection part 201 Capacitor 202 Amplifier 203 Attenuation 204 Feedback circuit 205, 206 Low pass filter 207 Comparator
Claims (5)
前記脈拍検出センサにより検出された検出信号に基づく信号を減衰させる減衰手段と、
前記減衰手段により減衰した検出信号の電圧を、３以上有する発光ダイオードを点灯させる数を変えることにより、３以上の複数段階に識別して表示する信号表示手段と、
前記減衰手段により減衰した検出信号を外部装置に出力する出力手段とを備え、
前記減衰手段は、前記減衰した検出信号の電圧が前記外部装置により同期をとることができる同期可能電圧を超えていない場合には前記減衰率を下げ、前記減衰した検出信号の電圧が前記同期可能電圧を超えた場合にはその減衰率を一定にするとともに、一定時間前記検出信号の入力がない場合には前記減衰率を最大減衰率に変えることを特徴とする脈拍検出装置。 A pulse detection sensor for detecting a pulse from the fingertip of the subject;
Attenuating means for attenuating a signal based on the detection signal detected by the pulse detection sensor;
A signal display means for distinguishing and displaying in three or more stages by changing the number of light-emitting diodes having a voltage of the detection signal attenuated by the attenuation means of 3 or more;
Output means for outputting the detection signal attenuated by the attenuation means to an external device,
The attenuation means lowers the attenuation rate when the voltage of the attenuated detection signal does not exceed a synchronizable voltage that can be synchronized by the external device, and the voltage of the attenuated detection signal can be synchronized. A pulse detection device characterized in that the attenuation rate is made constant when the voltage is exceeded, and the attenuation rate is changed to the maximum attenuation rate when the detection signal is not inputted for a certain period of time.
前記脈拍検出センサは、光センサであることを特徴とする脈拍検出装置。 The pulse detection device according to claim 1,
The pulse detection device, wherein the pulse detection sensor is an optical sensor.
前記光センサにより検出された光信号を伝送する光ファイバケーブルと、
前記光ファイバケーブルにより伝送された光信号を電気信号に変換する変換手段と、
前記変換手段により電気信号に変換された前記検出信号を増幅し、その増幅された検出信号を前記減衰手段へ出力する増幅手段とを備えたことを特徴とする脈拍検出装置。 In the pulse detection device according to claim 2,
An optical fiber cable for transmitting an optical signal detected by the optical sensor;
Conversion means for converting an optical signal transmitted by the optical fiber cable into an electrical signal;
A pulse detection device comprising: amplification means for amplifying the detection signal converted into an electric signal by the conversion means and outputting the amplified detection signal to the attenuation means.
前記減衰手段の後段に配置されたローパスフィルタを備えることを特徴とする脈拍検出装置。 In the pulse detection device according to any one of claims 1 to 3,
A pulse detection device comprising a low-pass filter disposed at a subsequent stage of the attenuation means.
前記脈拍検出装置の出力手段から出力された検出信号を受信して、前記被検体の脈拍に同期して磁気共鳴イメージングのスキャンを動作させることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 In the magnetic resonance imaging apparatus provided with the pulse detection device according to any one of claims 1 to 4,
A magnetic resonance imaging apparatus that receives a detection signal output from an output unit of the pulse detection apparatus and operates a magnetic resonance imaging scan in synchronization with the pulse of the subject.
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