JP6183885B2 - 呼吸ガイド装置および医用装置 - Google Patents

Description

本発明は、呼吸をガイドするためのガイド情報を提供する呼吸ガイド装置、この呼吸ガイド装置を備えた医用装置に関する。

体動アーチファクトを低減する方法として、患者に息止めをしてもらい、息止めの直後から、スキャンを実行する方法がある。患者に息止めをしてもらう場合、一般的には、患者に呼吸のタイミングを指示しながら、患者に数秒程度一定のリズムで呼吸してもらい、最後に、患者に息止めを指示する。

患者に呼吸のガイダンスを行う機能を備えた医用装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００７−０２９２５０号公報

患者に呼吸のガイダンスをする場合、例えば、「吸って、吐いて、止めて下さい」というような音声を流す。患者は呼吸ガイダンスを聞き、呼吸ガイダンスの指示に合わせて、息を吸ったり息を吐いたりし、息止めをする。しかし、患者ごとに呼吸の深さは異なり、呼吸の浅い人にとっては、「吸って」から「吐いて」までの間隔（または、「吐いて」から「止めて下さい」までの間隔）が長すぎると、息を吸い続けている状態や、息を吐き続けている状態が長くなりすぎてしまい、その後の息止めが辛くなるという問題がある。また、呼吸の速さよりも呼吸ガイダンスが速い場合や、患者が吐いている途中で「吸って」という呼吸ガイダンスが始まってしまった場合は、患者に掛かる負担も大きくなる。
したがって、患者が楽に呼吸できるような呼吸ガイダンスが望まれている。

本発明の第１の観点は、被検体に、呼吸をガイドするためのガイド情報を提供する呼吸ガイド装置であって、
前記被検体の呼吸信号に基づいて呼吸位相を検出する検出手段と、
前記検出手段が所定の呼吸位相を検出した場合、前記所定の呼吸位相の検出に応答して、前記被検体に前記ガイド情報を提供するガイド情報提供手段と、を有する呼吸ガイド装置である。
本発明の第２の観点は、第１の観点の呼吸ガイド装置を有する医用装置である。

被検体の所定の呼吸位相の検出に応答してガイド情報を提供するので、被検体の負担を軽減することができる。

本発明の第1の形態の磁気共鳴装置の概略図である。 第１の形態のＭＲ装置の動作フローを示す図である。 呼吸信号ＳＲ_０を概略的に示す図である。 被検体の呼吸をガイドし、被検体の息止めスキャンを実行するときの説明図である。 第２の形態におけるステップＳＴ３の説明図である。 第３の形態において音声ガイドを出力するときの説明図である。 第４の形態において被検体の呼吸をガイドする方法の説明図である。

以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

（１）第１の形態
図１は、本発明の第１の形態の磁気共鳴装置の概略図である。
磁気共鳴装置（以下、「ＭＲ装置」と呼ぶ。ＭＲ：Magnetic Resonance）１００は、マグネット２、テーブル３、受信コイル４、スピーカ５などを有している。

マグネット２は、被検体１２が収容されるボア２１を有している。また、マグネット２に、超伝導コイル２２、勾配コイル２３、およびＲＦコイル２４などが内蔵されている。

テーブル３は、被検体１２を支持するクレードル３ａを有している。クレードル３ａは、ボア２１内に移動できるように構成されている。クレードル３ａによって、被検体１２はボア２１に搬送される。

受信コイル４は、被検体１２に取り付けられている。受信コイル４は、被検体１２からの磁気共鳴信号を受信する。

スピーカ５は、被検体の呼吸をガイドするための音声ガイド情報を出力する。音声ガイド情報については後述する。スピーカ５はガイド情報提供手段の一例である。

ＭＲ装置１００は、更に、送信器６、勾配磁場電源７、受信器８、制御部９、操作部１０、および表示部１１などを有している。

送信器６はＲＦコイル２４に電流を供給し、勾配磁場電源７は勾配コイル２３に電流を供給する。
受信器８は、受信コイル４から受け取った信号に対して、検波などの信号処理を実行する。

制御部９は、表示部１１に必要な情報を伝送したり、受信器８から受け取ったデータに基づいて画像を再構成するなど、ＭＲ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲ装置１００の各部の動作を制御する。制御部９は、検出手段９１および時間間隔設定手段９２などを有している。
検出手段９１は、被検体の呼吸信号に基づいて被検体の呼吸位相を検出する。
時間間隔設定手段９２は、時間間隔Ｔ_ｉｎｔ（図４参照）を設定する。時間間隔Ｔ_ｉｎｔについては後述する。
操作部１０は、オペレータにより操作され、種々の情報を制御部９に入力する。表示部１１は種々の情報を表示する。

ＭＲ装置１００は、上記のように構成されている。
次に、本形態で実施されるスキャンについて説明する。

本形態では息止めスキャンを行う。息止めスキャンを実行する場合、被検体に息止めのタイミングを指示するために、被検体の呼吸をガイドするためのガイド情報を被検体に聞かせている。本形態では、以下のガイド情報を被検体に聞かせている。
『息を吸って、吐いて、吸って、吐いて、止めて下さい』

先ず、被検体に、「息を吸って、吐いて、吸って、吐いて」を聞かせることにより、息を吐くタイミング、息を吸うタイミングを指示する。そして、最後に、被検体に「止めて下さい」を聞かせることにより、息止めのタイミングを指示する。被検体に息止めをさせたら、息止めスキャンを実行する。以下に、本形態において、被検体にガイド情報を聞かせながら、息止めスキャンを実行するときのフローについて説明する。

図２は、第１の形態のＭＲ装置の動作フローを示す図である。
ステップＳＴ１では、被検体の呼吸信号を収集する。図３に、収集された呼吸信号ＳＲ_０を概略的に示す。本形態では、被検体の肝臓の動きを検出するためのナビゲータシーケンスを実行することにより、呼吸信号ＳＲ_０を得ている。しかし、ベローズなどの器具を用いて呼吸信号ＳＲ_０を求めてもよい。呼吸信号ＳＲ_０を得た後、ステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、ステップＳＴ１で収集した呼吸信号ＳＲ_０に基づいて、被検体の呼吸周期Ｔを求める。呼吸周期Ｔを求めた後、ステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、被検体の呼吸をガイドし、被検体の息止めスキャンを実行する。
図４は、被検体の呼吸をガイドし、被検体の息止めスキャンを実行するときの説明図である。図４の上側の波形は呼吸信号ＳＲを示しており、図４の下側の波形は呼吸信号ＳＲに基づいて作成される差分信号ＳＤを示している。尚、本形態では、ナビゲータシーケンスを実行することによって呼吸信号ＳＲを得ているが、ベローズなどの器具を用いて呼吸信号ＳＲを得てもよい。

検出手段９１（図１参照）は、時間Δｔごとに呼吸信号ＳＲの信号値を検出し、時点ｔ_α（α＝ａ〜ｚ）における信号値Ｓ_αと直前の時点ｔ_α−１における信号値Ｓ_α−１との差ΔＳ_αを求める。信号値の差ΔＳ_αは以下の式で表される。
ΔＳ_α＝Ｓ_α−Ｓ_α−１

検出手段９１は、時間Δｔごとに信号値の差ΔＳ_αを求め、ΔＳ_αの時間変化を表す差分信号ＳＤを作成する。

先ず、息を吐く期間Ｐ１（時点ｔ_ａ〜ｔ_ｃ）における差分信号ＳＤについて考える。時点ｔ_ａは、被検体の息の吸い終わりの時点を表している。息の吸い終わりの時点ｔ_ａでは、呼吸信号ＳＲの信号値はピーク値Ｓ_ａとなる。時点ｔ_ａの近傍では呼吸信号ＳＲの信号値の時間変化は小さい。したがって、時点ｔ_ａにおける信号値Ｓ_ａと、直前の時点ｔ_ａ−１における信号値Ｓ_ａ−１は、ほぼ同じ値であるので、信号値の差ΔＳ_ａ（＝Ｓ_ａ−Ｓ_ａ−１）はほぼゼロに近い値となる。したがって、差分信号ＳＤは、時点ｔ_ａにおいて、ほぼゼロである。

被検体が息を吐くと、呼吸信号ＳＲの信号値は減少する。したがって、息を吐く期間Ｐ１（時点ｔ_ａ〜ｔ_ｃ）では、一般的に、差分信号ＳＤは負の値になる。また、息の吐き始めの直後は、差分信号ＳＤはゼロに近い値であるが、時間とともに差分信号ＳＤは減少し、息を吐いている途中の時点ｔ_ｂで、差分信号ＳＤはボトム値ΔＳ_ｂ（＝Ｓ_ｂ−Ｓ_ｂ−１）になる。その後、息の吐き終わりの時点ｔ_ｃに近づくにつれて、差分信号ＳＤはボトム値ΔＳ_ｂからゼロに近づく。時点ｔ_ｃの近傍では、呼吸信号ＳＲの信号値の変化は小さいので、差分信号ＳＤはほぼゼロである。

このように、息を吐く期間Ｐ１（時点ｔ_ａ〜ｔ_ｃ）では、差分信号ＳＤは、ほぼゼロの値ΔＳ_ａからボトム値ΔＳ_ｂになり、再びほぼゼロの値ΔＳ_ｃに戻る。したがって、検出手段９１は、ΔＳ_ｃの時点ｔ_ｃを検出することにより、被検体が息を吐き終わったときの呼吸位相（時点ｔ_ｃ）を検出することができる。

息を吐き終わったときの呼吸位相（時点ｔ_ｃ）が検出されると、スピーカ５は、この検出に応答して、音声ガイド情報「息を吸って」を出力する。したがって、被検体は、息を吐き終った頃に「息を吸って」という音声を聞くことができるので、無理に息を吐き続ける状態が継続されることを回避でき、息を吐く動作から息を吸う動作への移行をスムーズに行うことができる。尚、「息を吸って」の音声出力を開始してから音声出力が終了するまでに必要な時間（音声再生時間）は、事前に決められた固定値とすることができる。しかし、制御部９に、被検体の呼吸信号に基づいて音声ガイド情報の再生時間を決定するための再生時間決定手段を設けてもよい。再生時間決定手段を設けておくことにより、被検体の呼吸特性に適した再生時間で音声を再生することができるので、被検体は、より楽に呼吸をすることができる。

「息を吸って」という音声ガイド情報が出力されると、被検体は「息を吸って」に合わせて、息を吸い始める。したがって、息を吐く期間Ｐ１（時点ｔ_ａ〜ｔ_ｃ）から、息を吸う期間Ｐ２（時点ｔ_ｃ〜ｔ_ｅ）に移行する。

息を吸う期間Ｐ２（時点ｔ_ｃ〜ｔ_ｅ）では、呼吸信号ＳＲの信号値は増加する。したがって、息を吸う期間Ｐ２では、一般的に、差分信号ＳＤは正の値になる。また、息の吸い始めの直後は、差分信号ＳＤはゼロに近い値であるが、時間とともに差分信号ＳＤは増加し、息を吸っている途中の時点ｔ_ｄで、差分信号ＳＤはピーク値ΔＳ_ｄ（＝Ｓ_ｄ−Ｓ_ｄ−１）になる。その後、息の吸い終わりの時点ｔ_ｅに近づくにつれて、差分信号ＳＤは、ピーク値ΔＳ_ｄからゼロに近づく。時点ｔ_ｅでは、差分信号ＳＤの値ΔＳ_ｅはほぼゼロである。

また、スピーカ５は、制御部９の制御により、音声ガイド情報「息を吸って」（時点ｔ_ｃ）を出力してから、時間間隔Ｔ_ｉｎｔが経過した時点で、次の音声ガイド情報「吐いて」を出力する。時間間隔Ｔ_ｉｎｔは、ステップＳＴ３の開始前に、時間間隔設定手段９２（図１参照）が予め設定しておく。ここでは、時間間隔Ｔ_ｉｎｔは、呼吸周期Ｔの半分の時間、即ち、Ｔ_ｉｎｔ＝Ｔ／２に設定されている。したがって、スピーカ５は、音声ガイド情報「息を吸って」（時点ｔ_ｃ）を出力してから、Ｔ_ｉｎｔ＝Ｔ／２が経過した時点で、次の音声ガイド情報「吐いて」を出力する。被検体は、呼吸周期Ｔの約半分の時間を、息を吸う動作に費やしているので、息を吸い始めてからＴ／２（呼吸周期Ｔの半分の時間）が経過した頃に、息を吸い終わる。したがって、Ｔ_ｉｎｔ＝Ｔ／２に設定しておくことにより、被検体は、息を吸い終わった頃（時点ｔ_ｅ）に「吐いて」という音声ガイドを聞くことができるので、無理に息を吸い続ける状態が継続されることを回避でき、息を吸う動作から息を吐く動作への移行をスムーズに行うことができる。尚、「吐いて」の音声再生時間は、事前に決められた固定値としてもよいし、上述した再生時間決定手段を用いて決定してもよい。

「吐いて」という音声ガイド情報が出力されると、被検体は「吐いて」に合わせて、息を吐き始める。したがって、息を吸う期間Ｐ２（時点ｔ_ｃ〜ｔ_ｅ）から息を吐く期間Ｐ３（時点ｔ_ｅ〜ｔ_ｇ）に移行する。

息を吐く期間Ｐ３（時点ｔ_ｅ〜ｔ_ｇ）の開始直後は、差分信号ＳＤはゼロに近い値であるが、息を吐いている途中の時点ｔ_ｆで、差分信号ＳＤはボトム値ΔＳ_ｆに到達する。その後、息の吐き終わりの時点ｔ_ｇに近づくにつれて、差分信号ＳＤは、ボトム値ΔＳ_ｆからゼロに近づく。時点ｔ_ｇでは、差分信号ＳＤの値ΔＳ_ｇはほぼゼロである。したがって、検出手段９１は、ΔＳ_ｇの時点ｔ_ｇを検出することにより、被検体が息を吐き終わったときの呼吸位相（時点ｔ_ｇ）を検出することができる。

息を吐き終ったときの呼吸位相（時点ｔ_ｇ）が検出されると、スピーカ５は、この検出に応答して、音声ガイド情報「吸って」を出力する。したがって、被検体は、息を吐き終った頃に「吸って」という音声を聞くことができるので、息を吐く動作から息を吸う動作への移行をスムーズに行うことができる。尚、「吸って」の音声再生時間は、事前に決められた固定値としてもよいし、上述した再生時間決定手段を用いて決定してもよい。

「吸って」という音声ガイド情報が出力されると、被検体は「吸って」に合わせて、息を吸い始める。したがって、息を吐く期間Ｐ３（時点ｔ_ｅ〜ｔ_ｇ）から、息を吸う期間Ｐ４（時点ｔ_ｇ〜ｔ_ｉ）に移行する。

息を吸う期間Ｐ４（時点ｔ_ｇ〜ｔ_ｉ）の開始直後は、差分信号ＳＤはゼロに近い値であるが、時間とともに差分信号ＳＤは増加し、息を吸っている途中の時点ｔ_ｈで、差分信号ＳＤはピーク値ΔＳ_ｈとなる。その後、息の吸い終わりの時点ｔ_ｉに近づくにつれて、差分信号ＳＤは、ピーク値ΔＳ_ｈからゼロに近づく。時点ｔ_ｉでは、差分信号ＳＤの値ΔＳ_ｉはほぼゼロである。

また、スピーカ５は、制御部９の制御により、音声ガイド情報「吸って」（時点ｔ_ｇ）を出力してから、Ｔ_ｉｎｔ＝Ｔ／２（呼吸周期Ｔの半分の時間）が経過した時点で、次の音声ガイド情報「吐いて」を出力する。被検体は、呼吸周期Ｔの約半分の時間を、息を吸う動作に費やしているので、息を吸い始めてからＴ／２（呼吸周期Ｔの半分の時間）が経過した頃に、息を吸い終わる。したがって、被検体は、息を吸い終わった頃（時点ｔ_ｉ）に「吐いて」という音声ガイドを聞くことができるので、息を吸う動作から息を吐く動作への移行をスムーズに行うことができる。尚、「吐いて」の音声再生時間は、事前に決められた固定値としてもよいし、上述した再生時間決定手段を用いて決定してもよい。

「吐いて」という音声ガイド情報が出力されると、被検体は「吐いて」に合わせて、息を吐き始める。したがって、息を吸う期間Ｐ４（時点ｔ_ｇ〜ｔ_ｉ）から、息を吐く期間Ｐ５（時点ｔ_ｉ〜ｔ_ｋ）に移行する。

息を吐く期間Ｐ５（時点ｔ_ｉ〜ｔ_ｋ）の開始直後は、差分信号ＳＤはゼロに近い値であるが、息を吐いている途中の時点ｔ_ｊで、差分信号ＳＤはボトム値ΔＳ_ｊに到達する。その後、息の吐き終わりの時点ｔ_ｋに近づくにつれて、差分信号ＳＤは、ボトム値ΔＳ_ｊからゼロに近づく。時点ｔ_ｋでは、差分信号ＳＤの値ΔＳ_ｋはほぼゼロである。したがって、検出手段９１は、ΔＳ_ｋの時点ｔ_ｋを検出することにより、被検体が息を吐き終わったときの呼吸位相（時点ｔ_ｋ）を検出することができる。

息を吐き終わったときの呼吸位相（時点ｔ_ｋ）が検出されると、スピーカ５は、この検出に応答して、音声ガイド情報「止めて下さい」を出力する。したがって、被検体は、息を吐き終った頃に「止めて下さい」という音声を聞くことができるので、無理に息を吐き続ける状態が継続されることを回避でき、息を吐く動作から息を止める動作への移行をスムーズに行うことができる。そして、被検体の息止めの直後に息止めスキャンを実行し、フローを終了する。

本形態では、被検体が息を吐き終った頃に、音声ガイド情報「（息を）吸って」および「止めて下さい」が出力されるので、息を吐く動作から息を吸う動作への移行をスムーズに行うことができる。また、音声ガイド情報「（息を）吸って」からＴ／２（呼吸周期Ｔの半分の時間）が経過した時点で、音声ガイド情報「吐いて」が出力される。したがって、音声ガイド情報「吐いて」は、被検体が息を吸い終わった頃に出力されるので、息を吸う動作から息を吐く動作への移行をスムーズに行うことができる。

（２）第２の形態
第２の形態は、第１の形態と比較すると、ステップＳＴ３が異なるだけである。したがって、第２の形態に関しては、主に、ステップＳＴ３について説明する。尚、ＭＲ装置のハードウェア構成は、第１の形態と同じである。

図５は、第２の形態におけるステップＳＴ３の説明図である。
検出手段９１は、信号値の差の閾値ＴＨ１を設定する。この閾値ＴＨ１は、差分信号ＳＤのゼロのラインからボトム値の側に少しずれた位置に設定されている。第２の形態では、閾値ＴＨ１を用いて、ガイド情報を出力するタイミングを決めている。以下に、閾値ＴＨ１を用いてガイド情報を出力する方法について説明する。

息を吐く期間Ｐ１では、差分信号ＳＤは、時点ｔ_ｂにおいてボトム値（ΔＳｂ）に到達した後、時点ｔ_ｃ′において閾値ＴＨ１に到達する。したがって、検出手段９１は、時点ｔ_ｃ′を検出することにより、息を吐く期間Ｐ１において、息の吐き終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｃ′）を検出することができる。

息の吐き終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｃ′）が検出されると、スピーカ５は、この検出に応答して、音声ガイド情報「息を吸って」を出力する。したがって、被検体は、息の吐く期間Ｐ１が終了する少し前に、息を吸う動作に移行しなければならないことを意識することができるので、息を吐く動作から息を吸う動作の移行を、よりスムーズに行うことができる。

息を吐く期間Ｐ１が終了すると、息を吸う期間Ｐ２に移行し、被検体は息を吸う動作を行う。一方、スピーカ５は、「息を吸って」が出力されてから、時間間隔Ｔ_ｉｎｔ＝Ｔ／２が経過した時点で、「吐いて」を出力する。したがって、被検体は、息を吸う期間Ｐ２が終了する少し前に、息を吐く動作に移行しなければならないことを意識することができるので、息を吸う動作から息を吐く動作への移行を、よりスムーズに行うことできる。

息を吸う期間Ｐ２が終了すると、息を吐く期間Ｐ３に移行する。
息を吐く期間Ｐ３では、差分信号ＳＤは、時点ｔ_ｆにおいてボトム値（ΔＳｆ）に到達した後、時点ｔ_ｇ′において閾値ＴＨ１に到達する。したがって、検出手段９１は、時点ｔ_ｇ′を検出することにより、息を吐く期間Ｐ３において、息の吐き終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｇ′）を検出することができる。

息の吐き終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｇ′）が検出されると、スピーカ５は、この検出に応答して、音声ガイド情報「吸って」を出力する。したがって、被検体は、息を吐く期間Ｐ３が終了する少し前に、息を吸う動作に移行しなければならないことを意識することができるので、息を吐く動作から息を吸う動作の移行を、よりスムーズに行うことができる。

息を吐く期間Ｐ３が終了すると、息を吸う期間Ｐ４に移行し、被検体は息を吸う動作を行う。一方、スピーカ５は、「息を吸って」が出力されてから、時間間隔Ｔ_ｉｎｔ＝Ｔ／２が経過した時点で、「吐いて」を出力する。したがって、被検体は、息を吸う期間Ｐ４が終了する少し前に、息を吐く動作に移行しなければならないことを意識することができるので、息を吸う動作から息を吐く動作への移行を、よりスムーズに行うことできる。
息を吸う期間Ｐ４が終了すると、息を吐く期間Ｐ５に移行する。
息を吐く期間Ｐ５では、差分信号ＳＤは、時点ｔ_ｊにおいてボトム値（ΔＳｊ）に到達した後、時点ｔ_ｋ′において閾値ＴＨ１に到達する。したがって、検出手段９１は、時点ｔ_ｋ′を検出することにより、息を吐く期間Ｐ５において、息の吐き終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｋ′）を検出することができる。

息の吐き終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｋ′）が検出されると、スピーカ５は、この検出に応答して、音声ガイド情報「止めて下さい」を出力する。したがって、被検体は、息を吐く期間Ｐ５が終了する少し前に、息止めの動作に移行しなければならないことを意識することができるので、息を吐く動作から息止めへの移行を、よりスムーズに行うことができる。

（３）第３の形態
第１および第２の形態では、息止めスキャンを実行する前に呼吸周期Ｔを求め、呼吸周期Ｔの情報を用いて、音声ガイドを出力する例について説明したが、第３の形態では、呼吸周期Ｔを求めずに、音声ガイドを出力する例について説明する。尚、ＭＲ装置のハードウェア構成は、第１の形態と同じである。

図６は、第３の形態において音声ガイドを出力するときの説明図である。
先ず、息を吐く期間Ｐ１について考える。
検出手段９１は、第１の形態と同様に、差分信号ＳＤをモニタし、被検体が息を吐き終わったときの呼吸位相（時点ｔ_ｃ）を検出する。被検体が息を吐き終わったときの呼吸位相（時点ｔ_ｃ）が検出されると、スピーカ５は、この検出に応答して、音声ガイド情報「息を吸って」を出力する。したがって、被検体は、息を吐き終った頃に「息を吸って」という音声を聞くことができるので、息を吐く動作から息を吸う動作にスムーズに移行することができる。尚、「息を吸って」の音声再生時間は、事前に決められた固定値としてもよいし、第１の形態で説明した再生時間決定手段を用いて決定してもよい。

「息を吸って」という音声ガイド情報が出力されると、被検体は「息を吸って」に合わせて、息を吸い始める。したがって、息を吐く期間Ｐ１（時点ｔ_ａ〜ｔ_ｃ）から、息を吸う期間Ｐ２（時点ｔ_ｃ〜ｔ_ｅ）に移行する。

息を吸う期間Ｐ２（時点ｔ_ｃ〜ｔ_ｅ）の開始直後は、差分信号ＳＤはゼロに近い値であるが、時間とともに差分信号ＳＤは増加し、息を吸っている途中の時点ｔ_ｄで、差分信号ＳＤはピーク値ΔＳ_ｄ（＝Ｓ_ｄ−Ｓ_ｄ−１）になる。その後、息の吸い終わりの時点ｔ_ｅに近づくにつれて、差分信号ＳＤは、ピーク値ΔＳ_ｄからゼロに近づく。時点ｔ_ｅでは、差分信号ＳＤの値ΔＳ_ｅはほぼゼロである。

このように、息を吸う期間Ｐ２（時点ｔ_ｃ〜ｔ_ｅ）では、差分信号ＳＤは、ほぼゼロの値ΔＳ_ｃからピーク値ΔＳ_ｄになり、再びほぼゼロの値ΔＳ_ｅに戻る。したがって、検出手段９１は、ΔＳ_ｅの時点ｔ_ｅを検出することにより、被検体が息を吸い終わったときの呼吸位相（時点ｔ_ｅ）を検出することができる。

息を吸い終ったときの呼吸位相（時点ｔ_ｅ）が検出されると、スピーカ５は、この検出に応答して、音声ガイド情報「吐いて」を出力する。したがって、被検体は、息を吸い終った頃に「吐いて」という音声を聞くことができるので、息を吸う動作から息を吐く動作にスムーズに移行することができる。尚、「吐いて」の音声再生時間は、事前に決められた固定値としてもよいし、第１の形態で説明した再生時間決定手段を用いて決定してもよい。

「吐いて」という音声ガイド情報が出力されると、被検体は「吐いて」に合わせて、息を吐き始める。したがって、息を吸う期間Ｐ２（時点ｔ_ｃ〜ｔ_ｅ）から息を吐く期間Ｐ３（時点ｔ_ｅ〜ｔ_ｇ）に移行する。

以下同様に、差分信号ＳＤをモニタし、息を吐き終ったとの呼吸位相（時点ｔ_ｇ）が検出されたら「吸って」を出力し、息を吸い終ったときの呼吸位相（時点ｔ_ｉ）が検出されたら「吐いて」を出力する。そして、息を吐き終ったときの呼吸位相（時点ｔ_ｋ）が検出されたら「止めて下さい」を出力する。被検体は「止めて下さい」の音声に合わせて息を止める。被検体の息止めに合わせて、息止めスキャンが実行される。

第３の形態では、被検体が息を吐き終わるときの呼吸位相に合わせて音声ガイド情報「（息を）吸って」および「止めて下さい」を出力するだけでなく、被検体が息を吸い終わるときの呼吸位相に合わせて音声ガイド情報「吐いて」を出力している。したがって、被検体の呼吸周期Ｔが変動する場合でも、より好適なタイミングで、音声ガイド情報「吐いて」を出力することができる。

まだ、第３の形態では、呼吸周期Ｔを測定する必要がないので、呼吸周期Ｔを測定するステップが不要となり、撮影時間の短縮を図ることもできる。

（４）第４の形態
第４の形態では、２つの閾値ＴＨ１およびＴＨ２を用いて被検体の呼吸をガイドする方法について説明する。尚、ＭＲ装置のハードウェア構成は、第１の形態と同じである。

図７は、第４の形態において被検体の呼吸をガイドする方法の説明図である。
検出手段９１は、２つの閾値ＴＨ１およびＴＨ２を設定する。閾値ＴＨ１は、差分信号ＳＤのゼロのラインからボトム値の側に少しずれた位置に設定されており、閾値ＴＨ２は、差分信号ＳＤのゼロのラインからピーク値の側に少しずれた位置に設定されている。

第４の形態では、閾値ＴＨ１およびＴＨ２を用いて、ガイド情報を出力するタイミングを決めている。以下に、閾値ＴＨ１およびＴＨ２を用いてガイド情報を出力する方法について説明する。

息を吐く期間Ｐ１では、第２の形態と同様に、閾値ＴＨ１を用いて、息の吐き終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｃ′）を検出する。息の吐き終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｃ′）が検出されると、スピーカ５は、この検出に応答して、音声ガイド情報「息を吸って」を出力する。したがって、被検体は、息の吐く期間Ｐ１が終了する少し前に、息を吸う動作に移行しなければならないことを意識することができるので、息を吐く動作から息を吸う動作の移行を、よりスムーズに行うことができる。

息を吐く期間Ｐ１が終了すると、息を吸う期間Ｐ２に移行する。
息を吸う期間Ｐ２では、差分信号ＳＤは、時点ｔ_ｄにおいてピーク値（ΔＳｄ）に到達した後、時点ｔ_ｅ′において閾値ＴＨ２に到達する。したがって、検出手段９１は、時点ｔ_ｅ′を検出することにより、息を吸う期間Ｐ２において、息の吸い終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｅ′）を検出することができる。

息の吸い終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｅ′）が検出されると、スピーカ５は、この検出に応答して、音声ガイド情報「吐いて」を出力する。したがって、被検体は、息を吸う期間Ｐ２が終了する少し前に、息を吐く動作に移行しなければならないことを意識することができるので、息を吸う動作から息を吐く動作の移行を、よりスムーズに行うことができる。

以下同様に、差分信号ＳＤをモニタし、音声ガイドが出力される。
息を吐く期間Ｐ３では、第２の形態と同様に、閾値ＴＨ１を用いて、息の吐き終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｇ′）を検出され、スピーカ５は、音声ガイド情報「吸って」を出力する。

息を吐く期間Ｐ３が終了すると、息を吸う期間Ｐ４に移行する。
息を吸う期間Ｐ４では、差分信号ＳＤは、時点ｔ_ｈにおいてピーク値（ΔＳｈ）に到達し、時点ｔ_ｉ′において閾値ＴＨ２に到達する。したがって、検出手段９１は、時点ｔ_ｉ′を検出することにより、息を吸う期間Ｐ４において、息の吸い終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｉ′）を検出することができる。

息の吸い終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｉ′）が検出されると、スピーカ５は、この検出に応答して、音声ガイド情報「吐いて」を出力する。したがって、被検体は、息を吸う期間Ｐ４が終了する少し前に、息を吐く動作に移行しなければならないことを意識することができるので、息を吸う動作から息を吐く動作の移行を、よりスムーズに行うことができる。

息を吸う期間Ｐ４が終了すると、息を吐く期間Ｐ５に移行する。
息を吐く期間Ｐ５では、第２の形態と同様に、閾値ＴＨ１を用いて、息の吐き終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｋ′）を検出する。息の吐き終わりに近い呼吸位相（時点ｔ_ｋ′）が検出されると、スピーカ５は、この検出に応答して、音声ガイド情報「止めて下さい」を出力する。したがって、被検体は、息を吐く期間Ｐ５が終了する少し前に、息止めの動作に移行しなければならないことを意識することができるので、息を吐く動作から息止めへの移行を、よりスムーズに行うことができる。

また、第４の形態でも、第３の形態と同様に、呼吸周期Ｔを測定するステップが不要となるので、撮影時間の短縮を図ることができる。

尚、第１〜第４の形態では、被検体の息の吐き終わりに音声ガイド情報「止めて下さい」を出力している。しかし、「止めて下さい」は、必ずしも、被検体の息の吐き終わりに出力する必要はなく、息の吸い終わりなど、別の呼吸位相のときに出力してもよい。

第１〜第４の形態では、呼吸信号から差分信号ＳＤを作成し、被検体の呼吸位相を検出している。しかし、呼吸信号から、差分信号ＳＤとは別の信号を作成し、被検体の呼吸位相を検出してもよい。更に、差分信号ＳＤを求めずに、呼吸信号ＳＲ自体を用いて被検体の呼吸位相を検出してもよい。

第１〜第４の形態では、被検体に息を止めてもらう前に、被検体の呼吸を整えるために、「息を吸って、吐いて、吸って、吐いて」を出力している。したがって、第１〜第４の形態では、被検体に息を止めてもらう前に、息を吸う動作と、息を吐く動作を、それぞれ２回ガイドしている。しかし、息を吸う動作、息を吐く動作は、１回だけガイドしてもよいし、３回以上ガイドしてもよい。

また、第１〜第４の形態では、最初の音声ガイド情報は、「息を吸って」であるので、息を吸うタイミングを最初にガイドしている。しかし、「息を吸って」の代わりに、息を吐くタイミングをガイドするためのガイド情報「息を吐いて」を最初に出力してもよい。

第１〜第４の形態では、ガイド情報は音声で出力されている。しかし、被検体にガイド情報を提供することができるのであれば、音声に限定されることはない。例えば、ガイド情報をモニタに表示し、被検体にモニタに表示されたガイド情報を見せることによって、呼吸をガイドしてもよい。

第１〜第４の形態では、息止めスキャンを実行する場合について説明されている。しかし、本発明は、息止めスキャンを実行する場合に限定されることはなく、被検体の呼吸をガイドする必要があるのであれば、例えば、自由呼吸下で被検体をスキャンする場合にもときにも適用することができる。

第１〜第４の形態では、ＭＲ装置について説明されている。しかし、本発明は、被検体の呼吸をガイドする必要がある医用装置であれば、ＭＲ装置以外の別の医用装置（例えば、ＣＴ装置）にも適用することができる。

２ マグネット
３ テーブル
３ａ クレードル
４ 受信コイル
５ スピーカ
６ 送信器
７ 傾斜磁場電源
８ 受信器
９ 制御部
１０ 操作部
１１ 表示部
１２ 被検体
２１ ボア
９１ 検出手段
９２ 時間間隔設定手段
１００ ＭＲ装置

Claims (12)

1. 被検体に、呼吸をガイドするためのガイド情報を提供する呼吸ガイド装置であって、
   前記被検体が息を吐く期間は信号値が減少し前記被検体が息を吸う期間は信号値が増加する呼吸信号の各時点の信号値と前記各時点の直前の時点の信号値との差分を表す差分信号に基づいて、息を吐き終わる又は息を吸い終わる前の呼吸位相を検出する検出手段であって、前記差分信号のゼロの値から所定の値だけずれた信号値を、息を吐き終わる又は息を吸い終わる前の呼吸位相を検出するための閾値として用いて、息を吐き終わる又は息を吸い終わる前の呼吸位相を検出する検出手段と、
   前記検出手段が、息を吐き終わる又は息を吸い終わる前の呼吸位相を検出した場合、検出した前記呼吸位相の検出に応答して、前記被検体に前記ガイド情報を提供するガイド情報提供手段と、を有する呼吸ガイド装置。
2. 前記ガイド情報には、被検体に息を吸うタイミングをガイドする第１のガイド情報と、被検体に息を吐くタイミングをガイドする第２のガイド情報とが含まれている、請求項１に記載の呼吸ガイド装置。
3. 前記第１のガイド情報を被検体に提供するタイミングと前記第２のガイド情報を被検体に提供するタイミングとの時間間隔を設定する時間間隔設定手段を有する、請求項２に記載の呼吸ガイド装置。
4. 前記時間間隔は、前記被検体の呼吸周期の半分の時間である、請求項３に記載の呼吸ガイド装置。
5. 前記ガイド情報提供手段は、
   前記検出手段が息を吐き終わる前の第１の呼吸位相を検出した場合、前記第１の呼吸位相の検出に応答して前記第１のガイド情報を提供し、前記第１のガイド情報を提供してから前記時間間隔が経過した時点で前記第２のガイド情報を提供する、請求項３又は４に記載の呼吸ガイド装置。
6. 前記ガイド情報には、被検体に息を止めるタイミングをガイドする第３のガイド情報が含まれており、
   前記ガイド情報提供手段は、
   前記検出手段が息を吐き終わる前の第１の呼吸位相を検出した場合、前記第１の呼吸位相の検出に応答して前記第３のガイド情報を提供する、請求項２〜４のうちのいずれか一項に記載の呼吸ガイド装置。
7. 前記ガイド情報提供手段は、
   前記検出手段が息を吐き終わる前の第１の呼吸位相を検出した場合、前記第１の呼吸位相の検出に応答して前記第１のガイド情報を提供し、前記検出手段が息を吸い終わる前の第２の呼吸位相を検出した場合、前記第２の呼吸位相の検出に応答して前記第２のガイド情報を提供する、請求項２に記載の呼吸ガイド装置。
8. 前記ガイド情報には、被検体に息を止めるタイミングをガイドする第３のガイド情報が含まれており、
   前記ガイド情報提供手段は、
   前記第１および第２のガイド情報を提供した後に、前記第１の呼吸位相又は前記第２の呼吸位相の検出に応答して、前記第３のガイド情報を提供する、請求項７に記載の呼吸ガイド装置。
9. 前記被検体の呼吸信号に基づいて前記ガイド情報の再生時間を決定するための再生時間決定手段を有する、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の呼吸ガイド装置。
10. 前記検出手段は、
    前記差分信号のゼロの値から負の側に第１の値だけずれた信号値を、息を吐き終わる前の呼吸位相を検出するための第１の閾値として用いる、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の呼吸ガイド装置。
11. 前記検出手段は、
    前記差分信号のゼロの値から正の側に第２の値だけずれた信号値を、息を吸い終わる前の呼吸位相を検出するための第２の閾値として用いる、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の呼吸ガイド装置。
12. 請求項１〜１１のうちのいずれか一項に記載の呼吸ガイド装置を有する医用装置。

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