JP7418466B2 - 磁気共鳴イメージングのための２次元ディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴イメージングに関し、特に磁気共鳴イメージングシステムの構築に関する。

患者の身体内の画像を作成するためのプロシージャの一部として、原子の核スピンを位置合わせするために、大きな静的磁場が磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）スキャナによって使用される。この大きい静的磁場は、Ｂ０場又はメイン磁場と呼ばれる。スピンの配向の空間的に依存した操作を行うために、時間に依存する磁気勾配場及び無線周波数（ＲＦ）場が使用される。電子コンポーネント及び導電性コンポーネントが、それらの磁場及び無線周波数場と相互作用することができる。

米国特許公開第２０１４／１２５３３７（Ａ１）号は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置を開示し、これは、ＭＲＩスキャンで使用するための磁場が印加されるボアを有する筐体と、調査対象が上に配置され、筐体のボアに入る移動台と、筐体のボアを形成する内側壁に画像を投影するプロジェクタと、投影ユニットを制御し、プロジェクタに映像信号を送信するコントローラとを含む。

本発明は、独立請求項において、磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ及び磁気共鳴イメージングシステムを提供する。実施形態が従属請求項において与えられる。

患者の快適さと体験を向上させることを求める様々な用途のために、ＭＲＩボア内部の高解像度の光学ディスプレイ（２次元ディスプレイ）は、多大な可能性を持っている。ディスプレイ制御電子機器を備えるスクリーンをＭＲボアに組み込む場合、電磁気干渉が課題になることがある。本発明の実施形態は、２次元ディスプレイに結合する光導波路束を使用することにより、改良されたディスプレイをもたらす。２次元ディスプレイは、各々が少なくとも１つの光導波路に結合する拡散体を有する。それら拡散体の各々は、ディスプレイ内で１つのピクセルを形成する。拡散体は、非常に小型で大きな角度範囲から見ることが可能なディスプレイをもたらす。

１つの態様において、本発明は、イメージングゾーン内で対象者を支持するために構成された磁気共鳴イメージング磁石アセンブリを提供する。磁気共鳴イメージング磁石アセンブリは、磁気共鳴イメージング磁石を備える。磁気共鳴イメージング磁石は、イメージングゾーンを伴うメイン磁場を生成するために構成される。本発明において使用されるイメージングゾーンは、磁気共鳴イメージングを行うのに磁場が十分に高い値を有し、十分に均一である領域を包含する。磁気共鳴イメージング磁石アセンブリは、対象者の少なくとも一部分をイメージングゾーン内で支持するために構成される。

磁気共鳴イメージング磁石アセンブリは更に、２次元画像を生成するために構成された光学画像生成器を備える。磁気共鳴イメージング磁石アセンブリは更に、光学画像生成器に結合するように構成された光導波路束を備える。磁気共鳴イメージング磁石アセンブリは更に、ピクセルを備える２次元ディスプレイを備える。ピクセルの各々が拡散体を備える。

本発明において使用される拡散体は、ピクセルの照明を均一にする、若しくは所定の均一度内にするために使用される、及び／又はピクセルのサイズを定義若しくは制御するために使用される、光学的構造を包含する。拡散体は、例えば拡散体プレートであるか、又は光導波路束の端点若しくは終端部内に形成されてもよい。ピクセルの各々は、光導波路束から選択された少なくとも１つの光導波路に光学的に結合される。ピクセルの各々の少なくとも１つの光導波路は、拡散体を照明するために構成される。光導波路束及び２次元ディスプレイは、２次元画像を表示するために構成される。

光導波路束は光学画像生成器に結合され、ピクセルを備える２次元ディスプレイに表示される。拡散体の使用は磁気共鳴イメージングとの両立性があり、また様々な角度から見ることができるディスプレイの構築を可能にするので、これは有益である。これにより、対象者に対する２次元ディスプレイの配置がそれほど決定的でなくなる。また、対象者がそれほど疲労せず、かつそれほど努力せずに２次元ディスプレイを見ることも可能になる。

光学画像生成器は、例えば、スクリーン、プロジェクタ、又は他の種類のディスプレイである。光導波路束の使用は、光学画像生成器がメイン磁場の高磁場領域から除かれることを可能にする。

拡散体は、例えば、個々の導波路に組み込まれるか、又は幾つかの事例では、個々の光導波路が結合される別個の拡散体プレートであってもよい。

別の実施形態では、磁気共鳴イメージング磁石アセンブリは更に、対象者支持体を備える。光導波路束は対象者支持体の中に組み込まれる。この例は、例えば、磁気共鳴イメージングシステム内に画像を持って行き、そこで対象者がそれを見ることができるため、有益である。光導波路束を支持体の中に配置することは、光導波路束が磁気共鳴イメージングプロトコルと干渉しない可能性が非常に高いため、有益又は有用である。

別の実施形態では、対象者支持体は、支持アーチを備える。２次元ディスプレイは、支持アーチに取り付けられる。この実施形態は、支持アーチが対象者支持体に取り付けられているので、対象者支持体が磁気共鳴イメージングシステム内に移動されるとき、したがって２次元ディスプレイの位置が対象者に対して一定の位置を有することになるため、有益である。これは、例えば、磁気共鳴イメージング磁石のボアの外側での２次元ディスプレイの位置決め又は位置合わせを可能にする。

別の実施形態では、磁気共鳴イメージング磁石アセンブリは、勾配コイルアセンブリを備える。磁気共鳴イメージング磁石アセンブリは、磁気共鳴イメージング磁石と勾配コイルアセンブリとを収容する磁石カバーを備える。２次元ディスプレイは、一実施形態では、磁石カバー内に組み込まれ、磁石カバーに取り付けられる。

例えば、光導波路束は、磁石カバーの一部として形成又は製造される。異なる実施形態では、光導波路束は磁石カバーに取り付けられる。例えば、光導波路束は、製造されてから、後に磁石カバーに取り付けられる、又は糊で付けられる、又はテープで付けられる。この実施形態の別の変形例では、光導波路束が勾配コイルアセンブリと磁石カバーとの間にある。例えば、光導波路束が光ファイバの束である場合、それは単に両者の間に配置又は敷設され、磁石カバーに取り付けられたり、その中に形成される必要はない。

別の実施形態では、磁気共鳴イメージング磁石は、対象者を受けるためのボアを有する円筒磁石である。２次元ディスプレイはボア内にある。例えば、２次元ディスプレイは、磁石のボア内に取り付けられる。これは、光導波路束の使用は非常に小型の２次元ディスプレイが磁石のボア内に恒久的に搭載されることを可能にするため、有益である。

別の実施形態では、光学画像生成器が、磁気共鳴イメージング磁石アセンブリに取り付けられる。光学画像生成器はボアの外側にある。

別の実施形態では、光導波路束が複数の光ファイバから形成される。これは、光導波路束を形成するための非常に利便で経済的な手段である。

別の実施形態では、光導波路束が、３次元プリンティングされた光導波路束である、又はリソグラフィにより構築された箔から形成される導波路束である。この実施形態は、それがカバーなどの磁気共鳴イメージング磁石アセンブリの別の構成要素内に非常に利便に形成され得る、また製造時に別の構成要素内に構築され得るため、有益である。

別の実施形態では、光導波路束の光導波路が、各ボクセルの拡散体に当接する光結合面を形成するために構成される。例えば、それらがファイバである場合、それらはその端点が拡散体又は拡散体プレートと面一に搭載されている。

別の実施形態では、光導波路束は、拡散体が光導波路の端面を形成するように、構成及び製造される。例えば、光導波路束内の導波路の端部は、それらが光を拡散するように艶消し加工される。この実施形態は、特定のピクセルのサイズを制御するために光導波路束を広げることも伴ってよい。これは、例えば、光導波路束が３Ｄプリンティングされるか、又はリソグラフィにより構築された箔から形成される場合、特に有益な実施形態である。これは、完全な拡散体及び光導波路束を１ステップで形成することを可能にする。

別の実施形態では、光導波路束の光導波路が、反射端面を備える。例えば、各々の導波路の端部が、平らに研磨されるか、又は更には銀であってよい。光導波路束の光導波路は、延長部を備える。光導波路束の光導波路は、反射端面を使用して拡散体に結合するように構成される。この実施形態は、光導波路束と２次元ディスプレイとの組み合わせのサイズ又は厚みを低減することを可能にするため有益である。

別の態様において、本発明は、一実施形態による磁気共鳴イメージング磁石アセンブリを備える磁気共鳴イメージングシステムを提供する。磁気共鳴イメージングシステムは更に、磁気共鳴イメージングデータを取得するように磁気共鳴イメージングシステムを制御するために構成された、マシン実行可能命令及びパルスシーケンスコマンドを記憶するメモリを備える。磁気共鳴イメージングシステムは更に、磁気共鳴イメージングシステムを制御するために構成されたプロセッサを備える。

マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、磁気共鳴イメージングシステムをパルスシーケンスコマンドにより制御することによって磁気共鳴イメージングデータを取得させる。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、磁気共鳴イメージングデータの取得中に２次元画像を生成するように光学画像生成器を制御させる。この実施形態は、磁気共鳴イメージングデータの取得に悪影響を及ぼすことなく、当該データの取得中に対象者に２次元画像を効率的に提供するための手段を提供することから有益である。

別の実施形態では、磁気共鳴イメージングシステムは更に、磁気共鳴イメージングデータの取得中に対象者の動きを取得するために構成された対象者動き検出システムを備える。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、磁気共鳴イメージングデータの取得中に対象者動きデータを取得するように対象者動き検出システムを制御させる。マシン実行可能命令の実行は更に、プロセッサに、対象者動きデータを使用して２次元画像内に動きフィードバックインジケータをレンダリングするように光学画像インジケータを制御させる。

例えば、光学画像インジケータは、対象者動きデータを表す記号又は図像を表示するために使用される画像又は表示である。一部の磁気共鳴イメージングプロトコル中には、対象者が息を止めることが有益である。光学画像インジケータを使用して、対象者が留まるべき呼吸相を示すことができる。これは、フィードバックを与えて、対象者が息を止めることに集中するのを助ける。他の例では、対象者は動く傾向があり、光学画像インジケータは、対象者の身体位置の図を提供する。このフィードバックは、対象者が動かないようにするのを助ける。

別の実施形態では、対象者動き検出システムは、身体位置センサーを備える。

別の実施形態では、動き検出システムは、カメラシステムを備える。

別の実施形態では、動き検出システムは、呼吸管を備える。

別の実施形態では、動き検出システムは、呼吸モニタベルトを備える。

別の実施形態では、対象者動き検出システムは、磁気共鳴イメージングナビゲータを備える。例えば、動き検出システムは、対象者の位置を測定するために使用されるナビゲータを取得しているときには磁気共鳴イメージング自体であり得る。

別の実施形態では、光学画像インジケータは、息止めインジケータ、対象者の呼吸状態、対象者の身体位置、及びそれらの組み合わせのうちのいずれか１つを表示するために構成される。

別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、選択された色パターンをレンダリングするように光学画像生成器を制御させる。

別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、選択された色勾配をレンダリングするように光学画像生成器を制御させる。

別の実施形態では、マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、選択された輝度勾配をレンダリングするように光学画像生成器を制御させる。

選択された色パレット、選択された色勾配、及び選択された輝度勾配のレンダリングは、磁気共鳴イメージングシステム内の色及び／又は照明を制御するために使用される。これは、例えば、対象者に対して気持ちを落ち着かせる、又は安心させる効果を提供し、また対象者の気分をコントロールするのにも有用である。

本発明の上述の実施形態のうちの１つ又は複数は、組み合わせられた実施形態が相互排他的でない限り、組み合わせられることを理解されたい。

当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、方法又はコンピュータプログラムプロダクトとして具体化され得る。したがって、本発明の態様は、全面的にハードウェア実施形態、全面的にソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）又は本明細書において全て一般的に「回路」、「モジュール」若しくは「システム」と称され得るソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態をとり得る。更に、本発明の態様は、コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードを有する１つ又は複数のコンピュータ可読媒体において具体化されたコンピュータプログラムプロダクトの形態をとり得る。

１つ又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読ストレージ媒体でもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読ストレージ媒体」は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行可能な命令を保存することができる任意の有形ストレージ媒体を包含する。コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読非一時的ストレージ媒体と称される場合もある。コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、有形コンピュータ可読媒体と称される場合もある。一部の実施形態では、コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサによってアクセスされることが可能なデータを保存可能であってもよい。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、半導体ハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光学ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含むが、これらに限定されない。光ディスクの例は、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＷ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＷ、又はＤＶＤ－Ｒディスクといったコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）を含む。コンピュータ可読ストレージ媒体という用語は、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータデバイスによってアクセスされることが可能な様々な種類の記録媒体も指す。例えば、データは、モデムによって、インターネットによって、又はローカルエリアネットワークによって読み出されてもよい。コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードは、限定されることはないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等を含む任意の適切な媒体、又は上記の任意の適切な組み合わせを用いて送信されてもよい。

コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドにおいて又は搬送波の一部として内部で具体化されたコンピュータ実行可能コードを備えた伝搬データ信号を含んでもよい。このような伝搬信号は、限定されることはないが電磁気、光学的、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む様々な形態のいずれかをとり得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体ではない及び命令実行システム、装置、若しくはデバイスによって又はそれと関連して使用するためのプログラムを通信、伝搬、若しくは輸送できる任意のコンピュータ可読媒体でもよい。

「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能な任意のメモリである。「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の更なる一例である。コンピュータストレージは、任意の不揮発性コンピュータ可読ストレージ媒体である。一部の実施形態では、コンピュータストレージはコンピュータメモリであってもよく、その逆も同様である。

本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、マシン実行可能命令、又はコンピュータ実行可能コードを実行可能な電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの言及は、場合により、２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むと解釈されるべきである。プロセッサは、例えば、マルチコアプロセッサである。プロセッサは、また、単一のコンピュータシステム内の、又は複数のコンピュータシステムの中へ分配されたプロセッサの集合体も指す。コンピュータデバイスとの用語は、各々が１つ又は複数のプロセッサを有するコンピュータデバイスの集合体又はネットワークを指してもよいと理解されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同一のコンピュータデバイス内の、又は複数のコンピュータデバイス間に分配された複数のプロセッサによって実行される。

コンピュータ実行可能コードは、本発明の態様をプロセッサに行わせるマシン実行可能命令又はプログラムを含んでもよい。本発明の態様に関する動作を実施するためのコンピュータ実行可能コードは、Java（登録商標）、Smalltalk、又はC++等のオブジェクト指向プログラミング言語及び「Ｃ」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語等の従来の手続きプログラミング言語を含む１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい及びマシン実行可能命令にコンパイルされてもよい。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態又は事前コンパイル形態でもよい及び臨機応変にマシン実行可能命令を生成するインタプリタと共に使用されてもよい。

コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアローンソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上で及び部分的にリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行することができる。後者の場合、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）若しくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよい、又はこの接続は外部コンピュータに対して（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネットを通して）行われてもよい。

本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラムプロダクトのフローチャート、図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、図、及び／又はブロック図の各ブロック又は複数のブロックの一部は、適用できる場合、コンピュータ実行可能コードの形態のコンピュータプログラム命令によって実施され得ることが理解されよう。相互排他的でなければ、異なるフローチャート、図、及び／又はブロック図におけるブロックの組み合わせが組み合わせられてもよいことが更に理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するための手段を生じさせるようにマシンを作るために、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサへと提供されてもよい。

これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に保存された命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施する命令を含む製品を作るように、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスにある特定の方法で機能するように命令することができるコンピュータ可読媒体に保存されてもよい。

コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するためのプロセスを提供するように、一連の動作ステップがコンピュータ、他のプログラム可能装置又は他のデバイス上で行われるようにすることにより、コンピュータ実施プロセスを生じさせるために、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードされてもよい。

本明細書で使用される「ユーザインタフェース」は、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムとインタラクトすることを可能にするインタフェースである。「ユーザインタフェース」は、「ヒューマンインタフェースデバイス」と称される場合もある。ユーザインタフェースは、情報若しくはデータをオペレータに提供することができる及び／又は情報若しくはデータをオペレータから受信することができる。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受信されることを可能にしてもよい及びコンピュータからユーザへ出力を提供してもよい。つまり、ユーザインタフェースはオペレータがコンピュータを制御する又は操作することを可能にしてもよい、及びインタフェースはコンピュータがオペレータの制御又は操作の結果を示すことを可能にしてもよい。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上のデータ又は情報の表示は、情報をオペレータに提供する一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、指示棒、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブコム、ヘッドセット、ペダル、有線グローブ、リモコン、及び加速度計を介したデータの受信は、オペレータから情報又はデータの受信を可能にするユーザインタフェース要素の全例である。

本明細書で使用される「ハードウェアインタフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とインタラクトする及び／又はそれを制御することを可能にするインタフェースを包含する。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置へ制御信号又は命令を送ることを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースはまた、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とデータを交換することを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースの例は、ユニバーサルシリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、シリアルポート、ＲＳ－２３２ポート、ＩＥＥＥ４８８ポート、ブルートゥース（登録商標）接続、無線ＬＡＮ接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インタフェース、ＭＩＤＩインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースを含むが、これらに限定されない。

本明細書で使用される「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、画像又はデータを表示するために構成された出力デバイス又はユーザインタフェースを包含する。ディスプレイは、視覚、音声、及び／又は触覚データを出力してもよい。ディスプレイの例は、コンピュータモニタ、テレビスクリーン、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクターディスプレイ、平面パネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ、及びヘッドマウントディスプレイを含むが、これらに限定されない。

磁気共鳴（ＭＲ）イメージングデータは、本明細書においては、磁気共鳴イメージングスキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって原子スピンにより発された無線周波数信号の記録された測定結果であると定義される。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像又はＭＲ画像は、本発明においては、磁気共鳴イメージングデータ内に含まれる解剖学的データの再構成された２次元又は３次元視覚化として定義される。この視覚化は、コンピュータを使用して行うことができる。

以下において、本発明の好適な実施形態が、単なる例として次の図面を参照して説明される。

磁気共鳴イメージングシステムの例を示す図である。 磁気共鳴イメージングシステムの更なる例を示す図である。 図１又は図２のいずれかの磁気共鳴イメージングシステムを動作させる方法を示すフローチャートである。 動きフィードバックインジケータの一例をレンダリングする２次元画像の例を示す図である。 磁気共鳴イメージング磁石の中に組み込まれた２次元ディスプレイを示す図である。 図５の２次元ディスプレイの他の図である。 ２次元ディスプレイに光導波路束を結合する方法を説明する図である。 ２次元ディスプレイに光導波路束を結合する更なる方法を説明する図である。 ２次元ディスプレイに光導波路束を結合する更なる方法を説明する図である。

図において似通った参照番号を付された要素は、等価な要素であるか、同じ機能を実行するかのいずれかである。先に考察された要素は、機能が等価である場合は、後の図においては必ずしも考察されない。

図１は、磁気共鳴イメージングシステム１００の一例を示す。磁気共鳴イメージングシステム１００は、磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ１０２と、コンピュータシステム１２６とを備える。

磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ１０２は、磁石１０４を備える。磁石１０４は、ボア１０６がそれを貫通する超伝導円筒型磁石１０４である。異なるタイプの磁石の使用も可能であり、例えば、分割円筒磁石と、いわゆる開放型磁石との両方を使用することも可能である。分割円筒磁石は、磁石のアイソ面（isoplane）へのアクセスを可能にするためにクライオスタットが２つの部分に分割されていることを除いて、標準的な円筒磁石と同様であり、そのような磁石は、例えば荷電粒子光線療法との関連で使用されることがある。開放型磁石は２つの磁石部分を有し、一方が他方の上にあり、その間に対象者を受け入れるのに十分な大きさの空間がある。２つの部分の配置は、ヘルムホルツコイルの配置と同様である。開放型磁石は、対象者がそれほど閉じ込められないことから人気がある。円筒磁石のクライオスタットの内部には、超伝導コイルの一群がある。円筒磁石１０４のボア１０６の中には、磁場が、磁気共鳴イメージングを実行するのに十分強く均一であるイメージングゾーン１０８がある。イメージングゾーン１０８の中に関心領域１０９が示される。磁気共鳴データは、通例、関心領域に対して取得される。対象者１１８が、対象者１１８の少なくとも一部分がイメージングゾーン１０８及び関心領域１０９内にあるように対象者支持体１２０によって支持されるものと示される。

磁石のボア１０６内には、磁石１０４のイメージングゾーン１０８内での磁気スピンを空間的に符号化するために、予備磁気共鳴データの取得のために使用される磁場勾配コイル１１０のセットもある。磁場勾配コイル１１０は、磁場勾配コイル電源１１２に接続される。磁場勾配コイル１１０は、代表的なものであることが意図される。一般的に、磁場勾配コイル１１０は、３つの直交する空間方向で空間的に符号化するためのコイルの３つの別個のセットを含む。磁場勾配電源は、磁場勾配コイルに電流を供給する。磁場勾配コイル１１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜化されるか又はパルス化される。

イメージングゾーン１０８に隣接するのは、イメージングゾーン１０８内の磁気スピンの配向を操作するため、及び同じくイメージングゾーン１０８内のスピンから無線伝送を受信するための無線周波数コイル１１４である。無線周波数アンテナは、複数のコイル素子を含む。無線周波数アンテナは、チャネル又はアンテナとも呼ばれる。無線周波数コイル１１４は、無線周波数トランシーバ１１６に接続される。無線周波数コイル１１４及び無線周波数トランシーバ１１６は、別個の送信コイル及び受信コイル並びに別個の送信機及び受信機と置き換えられてもよい。無線周波数コイル１１４及び無線周波数トランシーバ１１６は代表的なものであることを理解されたい。無線周波数コイル１１４は、専用送信アンテナ及び専用受信アンテナをも表すように意図される。同様に、トランシーバ１１６は、別個の送信機及び受信機をも表し得る。無線周波数コイル１１４は、複数の受信／送信コイル素子を有してもよく、無線周波数トランシーバ１１６は、複数の受信／送信チャネルを有してもよい。例えば、ＳＥＮＳＥなどの並列イメージング技法が行われる場合、無線周波コイル１１４は複数のコイル素子を有する。

磁石１０６のボア内に、内側面に取り付けられた２次元ディスプレイ１２４があることが分かる。これは、例えば、磁石カバーに取り付けられるか、又はその中に埋め込まれる。磁石カバーはこの図には示されていない。磁石１０４のボア１０６の外に位置する光学画像生成器１２２がある。光学画像生成器１２２と２次元ディスプレイ１２４との間に光導波路束１２３がある。光導波路束１２３は、２次元ディスプレイ１２４を光学画像生成器１２２に結合する。２次元ディスプレイ１２４に関する詳細は後の図で解説される。

トランシーバ１１６及び勾配コントローラ１１２は、コンピュータシステム１２６のハードウェアインタフェース１２８に接続されるものとして示される。コンピュータシステムは更に、ハードウェアシステム１２８と通信しているプロセッサ１３０と、メモリ１３４と、ユーザインタフェース１３２とを備える。メモリ１３４は、プロセッサ１３０にとってアクセス可能であるメモリの任意の組み合わせである。これは、フラッシュＲＡＭ、ハードドライブ、又は他のストレージデバイスなど、メインメモリ、キャッシュメモリ、更には不揮発性メモリなどのようなものを含む。幾つかの例では、メモリ１３４は、非一時的コンピュータ可読媒体であると見なされる。

メモリ１３４は、マシン実行可能命令１４０を含むものとして示される。マシン実行可能命令１４０は、プロセッサ１３０が磁気共鳴イメージングシステム１００の動作及び機能を制御することを可能にする。マシン実行可能命令１４０は、プロセッサ１３０が、様々なデータ分析及び計算機能を行うことも可能にする。コンピュータメモリ１３４は更に、パルスシーケンスコマンド１４２を含むものとして示される。

パルスシーケンスコマンド１４２は、磁気共鳴イメージングシステムが、磁気共鳴イメージングプロトコルに従って磁気共鳴イメージングデータを取得することを可能にする。メモリ１３４は更に、磁気共鳴イメージングシステム１００をパルスシーケンスコマンド１４２により制御することによって取得された磁気共鳴イメージングデータ１４４を含むものとして示される。図１に示される例では、オプションの対象者動き検出システムがあってよい。

この例では、磁気共鳴イメージングシステム１００自体が動き検出システムである。パルスシーケンスコマンド１４２は、ナビゲータデータ１４６も取得するように変更され得る。これは、例えば、対象者１１８の呼吸相及び／又は心臓相を監視するために有用である。メモリ１３４は、磁気共鳴イメージングデータ１４４の取得と同時に取得された、又はそれと交互にされたナビゲータデータ１４６を含むものとして示される。ナビゲータデータ１４６は、対象者動きデータであってよく、動きフィードバックインジケータ１４８を生成するために使用され得る。動きフィードバックインジケータ１４８は、２次元ディスプレイ１２４上にレンダリングすることができる。これは、対象者１１８が自分の位置及び／又は呼吸相をコントロールする際に有用である。メモリ１３４は更に、磁気共鳴イメージングデータ１４４から再構成された磁気共鳴画像１５０を含むものとして示される。

図２は、磁気共鳴イメージングシステム２００の更なる例を示す。磁気共鳴イメージングシステム２００は、図１の磁気共鳴イメージングシステム１００と同様であるが、幾つかの変更を伴う。磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ１０２’は、光学画像生成器１２２が対象者支持体１２０の上又は近くに位置し、光導波路束１２３が対象者支持体１２０を貫通して通されるか、それに取り付けられるように変更されている。２次元ディスプレイ１２４は、支持アーチ２０２によって対象者１１８の頭部の上方に支持される。これにより、対象者支持体１２０が磁石１０４のボア１０６の中に、及びそこから外に移動されても、２次元ディスプレイ１２４を対象者１１８に対して固定された位置に保持する。任意で、支持アーチ２０２に取り付けられたカメラ２０４がある。カメラ２０４は、この場合には対象者動きデータであるカメラデータ１４６’を取得するために使用される。

図３は、図１の磁気共鳴イメージングシステム１００又は図２の磁気共鳴イメージングシステム２００を動作させる方法を示すフローチャートを示す。最初にステップ３００において、磁気共鳴イメージングシステム１００、２００が、パルスシーケンスコマンド１４２により制御される。これにより、磁気共鳴イメージングシステム１００、２００が、磁気共鳴イメージングデータ１４４を取得する。次に、ステップ３０２において、プロセッサ１３０が、磁気共鳴イメージングデータ１４４の取得中に、例えば、パルスシーケンスコマンドの実行中に２次元画像を生成するように光学画像生成器１２２を制御する。方法は次いで、オプションであるステップ３０４に進む。図１では磁気共鳴イメージングシステムであり、又は図２ではカメラシステム２０４である対象者動き検出システムが、磁気共鳴イメージングデータ１４４の取得中に対象者動きデータ１４６、１４６’を取得する。方法は次いで任意でステップ３０６に進み、これは、動きフィードバックインジケータを制御するために、対象者動きデータを使用して、動きフィードバックインジケータ１４８を２次元画像としてレンダリングするように光学画像インジケータを制御する。

図４は、動きフィードバックインジケータ１４８の例をレンダリングする２次元画像４００の例を示す。この例では、２つの円４０２、４０４がある。第１の円４０２は、対象者の初期位置を表し、第２の円４０４は、対象者４０４の現在の位置を表す。円の中心間の距離は、例えば呼吸相の変化を表すために使用され、又は、対象者の位置のより複雑な測定結果が、円４０２、４０４の距離及び／又は配向両方の変化にマッピングされる。

例は、任意種の電磁気干渉問題を回避するために、光ガイドを通じてＭＲＩボアの中に画像（２次元画像）を転送する手段を提供する。これは、例えば、下記の図５に示されるようなグラスファイバーの束である。

図５は、磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ１０２内に存在し得るような２次元ディスプレイ１２４の一例を示す。磁石１０４のボア１０６内で、２次元ディスプレイ１２４は、磁石カバー５００に組み込まれたものとして示される。光導波路束１２３は、磁石カバー５００を通って２次元ディスプレイ１２４まで行くものとして示される。この例では、光導波路束１２３は、光ファイバ導波路の一群である。他の例では、光導波路束１２３は、磁石カバー５００内に製造されるか、若しくは３Ｄプリンティングされ、又はリソグラフィにより構築された箔から形成される。

図６は、２次元ディスプレイ１２４の例をより詳細に示す。この例では、２次元ディスプレイ１２４はやはり磁石カバー５００に搭載されるが、同じディスプレイが支持アーチ２０２に搭載されてもよい。２次元ディスプレイ１２４は、多数のピクセル６００を備える。各ピクセル６００は、拡散体６０２と、それに結合された少なくとも１つの光導波路６０４とを備える。拡散体６０２は、光導波路６０４から光を取り出し、それがピクセルの表面にわたって均一に見えるようにする。これは、例えば、２次元ディスプレイ１２４に対する対象者の角度が最適でないときでも、対象者が２次元ディスプレイ１２４を見て、それを解釈することを可能にする。

図５の例では、ファイバ束の一端に画像を投影することができる。束の他端では、ファイバ先端が屈曲し、突き出してＭＲＩボアの中に入り、患者から見える（下記の図９参照）。ここで、それらは、２次元ディスプレイを形成するように配置することができる（図７参照）。ファイバ直径はかなり小さいことがあり、そのため、ピクセルを広げるために、それらを拡散体プレートで終端することができる（図７及び図８）。図７、図８、及び図９は、光導波路束を２次元ディスプレイ１２４に結合する種々の方式を示す。

ファイバを曲げる代法として、磨かれ４５°に面取りされたファイバ端における反射を利用して光を分離することもできる。これは下記の図７に示される。代替として、ファイバの代わりに、リソグラフィにより構築された箔又は３Ｄプリンティングされた導波路構造を使用することもできる。

図７は、光導波路６０４が反射端７０２を有する一例を示す。例えば、反射端７０２は、研磨され、任意で鏡面で被覆される。これにより、光７０６が、光カプラを通って反射されてから拡散体６０２に入るようになる。拡散体６０２とカプラ７０４との組み合わせが、２次元ディスプレイ１２４の１ピクセル６００を形成する。これが他のピクセル６００で繰り返される。この例では、光導波路６０４は光ファイバであった。光ファイバが例示されるが、３Ｄプリンティングされた又はポリマー製の導波路などの他の種類の導波路が使用されてもよい。光ファイバ６０４は、ファイバ６０４を保護するための覆い７００も任意で有するものとして示される。一部の例では、光カプラ６０４は使用されず、光７０６は、反射端面７０２から拡散体６０２に直接結合する。

図８は、個々のピクセル６００を形成するために光７０６を拡散体６０２内に結合する代替の方法を示す。この例では、反射端７０２は使用されない。代わりに、光ファイバ６０４が曲げられて、光結合面８００が拡散体６０２に当接し、次いで光７０６が結合されるようにする。

図９は、導波路６０４を２次元ディスプレイ１２４に結合するための更なる代法を示す。この例では、導波路６０４は、推移してそのまま拡散体６０２’になるフレア構造９００を有する。図９に示される構造は、例えば、３次元プリンティングによって製造されるシステムを表す。拡散体６０２’は、例えば、プリンティングされた異なる材料であり、次いで、フレア構造９００がプリンティングされ、次いで最後にそれと接続する光導波路６０４がプリンティングされる。別の代法では、フレア構造９００は、その表面が処理されており、例えば端部領域が艶消し加工され、それが拡散体６０２’を形成するために使用される。

本発明は、図面及び前述の記載において詳細に図示及び説明されたが、このような図示及び記載は、説明的又は例示的であって限定するものではないと見なされるべきである。すなわち本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。

開示された実施形態のその他の変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。請求項において、「含む、備える」という単語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、単数形は、複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが請求項に記載された幾つかのアイテムの機能を果たす。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に用いられないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に若しくは他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適当な媒体に保存／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介して等の他の形式で分配されてもよい。請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

１００ 磁気共鳴イメージングシステム
１０２ 磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ
１０２’ 磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ
１０４ 磁石
１０６ 磁石のボア
１０８ イメージングゾーン
１０９ 関心領域
１１０ 磁場勾配コイル
１１２ 磁場勾配コイル電源
１１４ 無線周波数コイル
１１６ トランシーバ
１１８ 対象者
１２０ 対象者支持体
１２２ 光学画像生成器
１２３ 光導波路束
１２４ ２次元ディスプレイ
１２６ コンピュータシステム
１２８ ハードウェアインタフェース
１３０ プロセッサ
１３２ ユーザインタフェース
１３４ コンピュータメモリ
１４０ マシン実行可能命令
１４２ パルスシーケンスコマンド
１４４ 磁気共鳴イメージングデータ
１４６ ナビゲータデータ（対象者動きデータ）
１４６’ カメラデータ（対象者動きデータ）
１４８ 動きフィードバックインジケータ
１５０ 磁気共鳴画像
２００ 磁気共鳴イメージングシステム
２０２ 支持アーチ
２０４ カメラ
３００ 磁気共鳴イメージングシステムをパルスシーケンスコマンドにより制御することによって磁気共鳴イメージングデータを取得する
３０２ 磁気共鳴イメージングデータの取得中に２次元画像を生成するように光学画像生成器を制御する
３０４ 磁気共鳴イメージングデータの取得中に対象者動きデータを取得するように対象者動き検出システムを制御する
３０６ 対象者動きデータを使用して２次元画像内に動きフィードバックインジケータをレンダリングするように光学画像インジケータを制御する
４００ ２次元画像
４０２ 初期位置
４０４ 現在の位置
５００ 磁石カバー
６００ ピクセル
６０２ 拡散体
６０２’ 拡散体
６０４ 光導波路
７００ オプションの覆い
７０２ 反射端
７０４ 光カプラ
７０６ 拡散体に結合した光
８００ 光結合面
９００ フレア

Claims (15)

1. イメージングゾーン内で対象者を支持するために構成された磁気共鳴イメージング磁石アセンブリであって、前記磁気共鳴イメージング磁石アセンブリが、
   前記イメージングゾーンを伴うメイン磁場を生成するための磁気共鳴イメージング磁石と、
   ２次元画像を生成するための光学画像生成器と、
   前記光学画像生成器に結合するように構成された光導波路束と、
   ピクセルを備える２次元ディスプレイであって、前記ピクセルの各々が、拡散体プレートである拡散体を備え、前記ピクセルの各々が、前記光導波路束から選択された少なくとも１つの光導波路に光学的に結合され、前記ピクセルの各々の前記少なくとも１つの光導波路が、前記拡散体に光を結合するために構成され、前記拡散体が、前記光導波路から取り出される光を拡散して出射するように構成され、前記光導波路束及び前記２次元ディスプレイが、前記２次元画像を表示するために構成される、２次元ディスプレイと、
   を備える、磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ。
2. 前記磁気共鳴イメージング磁石アセンブリが対象者支持体を更に備え、前記光導波路束が前記対象者支持体の中に組み込まれる、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ。
3. 前記対象者支持体が支持アーチを備え、前記２次元ディスプレイが前記支持アーチに取り付けられる、請求項２に記載の磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ。
4. 前記磁気共鳴イメージング磁石アセンブリが勾配コイルアセンブリを備え、前記磁気共鳴イメージング磁石アセンブリが、前記磁気共鳴イメージング磁石と前記勾配コイルアセンブリとを収容する磁石カバーを備え、前記２次元ディスプレイが、前記磁石カバー内に組み込まれるか、前記磁石カバーに取り付けられるかのいずれか一方であり、前記光導波路束が前記磁石カバーに取り付けられ、前記光導波路束が前記勾配コイルアセンブリと前記磁石カバーとの間にある、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ。
5. 前記磁気共鳴イメージング磁石が、前記対象者を受けるためのボアを有する円筒磁石であり、前記２次元ディスプレイが前記ボア内にある、請求項４に記載の磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ。
6. 前記光学画像生成器が前記磁気共鳴イメージング磁石アセンブリに取り付けられ、前記光学画像生成器が前記ボアの外側にある、請求項５に記載の磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ。
7. 前記光導波路束が、３次元プリンティングされた光導波路束であるか、又はリソグラフィにより構築された箔から形成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ。
8. 前記光導波路束が複数の光ファイバから形成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ。
9. 前記光導波路束の光導波路が、
   各ボクセルの前記拡散体に当接する光結合面を形成するように構成されるか、
   前記光導波路の端面に前記拡散体を形成するように構成されるか
   のいずれか一方である、請求項１から８のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ。
10. 前記光導波路束の前記光導波路が反射端面を備え、前記光導波路束の前記光導波路が、前記反射端面を使用して前記拡散体に結合する、請求項１から８のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング磁石アセンブリ。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング磁石アセンブリを備える磁気共鳴イメージングシステムであって、前記磁気共鳴イメージングシステムが、
    磁気共鳴イメージングデータを取得するように前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのマシン実行可能命令及びパルスシーケンスコマンドを記憶するメモリと、
    前記磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのプロセッサと、を更に備え、前記マシン実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、
    前記磁気共鳴イメージングシステムを前記パルスシーケンスコマンドにより制御することによって、前記磁気共鳴イメージングデータを取得させ、
    前記磁気共鳴イメージングデータの前記取得中に２次元画像を生成するように前記光学画像生成器を制御させる、
    磁気共鳴イメージングシステム。
12. 前記磁気共鳴イメージングシステムが、前記磁気共鳴イメージングデータの前記取得中に対象者の動きを取得するための対象者動き検出システムを更に備え、前記マシン実行可能命令の実行が更に、前記プロセッサに、
    前記磁気共鳴イメージングデータの前記取得中に対象者動きデータを取得するように前記対象者動き検出システムを制御させ、
    前記対象者動きデータを使用して前記２次元画像内に動きフィードバックインジケータをレンダリングするように光学画像インジケータを制御させる、
    請求項１１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
13. 前記対象者動き検出システムが、身体位置センサー、カメラシステム、呼吸管、呼吸モニタベルト、磁気共鳴イメージングナビゲータ、及びそれらの組み合わせのうちのいずれか１つを備える、請求項１２に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
14. 前記光学画像インジケータが、息止めインジケータ、前記対象者の呼吸状態、前記対象者の身体位置、及びそれらの組み合わせのうちのいずれか１つを表示するためのものである、請求項１２又は１３に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
15. 前記マシン実行可能命令の実行が更に、前記プロセッサに、
    選択された色パターンをレンダリングする、
    選択された色勾配をレンダリングする、
    選択された輝度勾配をレンダリングする、及び
    それらの組み合わせ、
    のうちのいずれか１つを行うように前記光学画像生成器を制御させる、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。

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