JPH0614916B2 - 解剖学的試料の動きを決定する装置 - Google Patents

解剖学的試料の動きを決定する装置

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JPH0614916B2
JPH0614916B2 JP2326176A JP32617690A JPH0614916B2 JP H0614916 B2 JPH0614916 B2 JP H0614916B2 JP 2326176 A JP2326176 A JP 2326176A JP 32617690 A JP32617690 A JP 32617690A JP H0614916 B2 JPH0614916 B2 JP H0614916B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は核磁気共鳴（ＮＭＲ）映像形成に関するもので
あり、更に詳しくいえば、高解像力ＮＭＲ映像形成作業
中に、映像を形成されている部分が動いている時を決定
するための新規な検出器に関するものである。
〔従来の技術〕 眼のような人体部分の高コントラスト磁気共鳴映像形成
が可能であることは知られている。しかし、ある技術的
な制約のために、ＮＭＲ映像形成の使用による眼の病気
の診断は行えなかったから、磁気共鳴映像形成（ＭＲ
Ｉ）が、コントラストが一層高く、かつ一層詳しい映像
を潜在的に形成できる場合に、放射線技士は眼の検査の
ための計算機断層撮影検査を用いることをしばしば続け
ている。ＭＲＩ検査により潜在的に提供されるより高い
映像品質に加えて、計算機断層撮影走査に伴うｘ線の照
射量が十分に多いために、ある場合には、与えられた任
意の患者についての追跡検査を行えなくなることがある
ことが知られている。これとは逆に、ＭＲＩ検査は１人
の患者に対して必要なだけ反復して行えるようである。
本願出願人の出願に係る特願平２−３２６１７７号に記
載されているように、人間の眼のＮＭＲ映像形成の技術
的制約のあるものを克服し、眼の内部の（レンズ等のよ
うな）小さい構造体の高解像力映像を迅速に形成できる
ようにする感度特性と、信号対雑音比（ＳＮＲ）特性と
をもたらす特殊なアンテナが開発された。それらのアン
テナを所定位置に取付け、その取付けられた位置に保持
することがやりにくいという従来の諸困難を、ＭＲＩ走
査中に患者が容易に耐えられるものではあっても、それ
らのアンテナにより避けられるが、人体部分が動いた
（患者のまぶたがまばたく時のような）時に、得たデー
タがデータセットに含まれることによって解像力の低
下、または、人工物として知られているその他の映像の
不完全を生ずる結果となるから、得たデータがデータセ
ットに含まれることを阻止する何らかの手段を設けねば
ならない。したがって、得たデータを許容できない時を
検出するための動き検出器が非常に望まれている。
〔発明が解決しようとする課題〕
したがって、本発明の目的は、高解像力ＮＭＲ映像形成
において使用する新規な動き検出器を得ることである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に従って、加えられた照明の強さに応じた出力を
おのおの有する少なくとも１つの光センサと、ＮＭＲ映
像形成を受けている解剖学的試料の選択した部分へ各光
センサを向ける手段と、各光センサの出力をモニタし
て、前記試料の動きに応じた出力の変化を検出する手段
と、を備えるＮＭＲ映像形成を受けている解剖学的試料
の動きを検出する装置が得られる。
好適な実施例においては、試料の異なる部分におのおの
集束させられる複数の光センサが用いられる。光センサ
対の出力を差動的に測定することにより、より高感度な
動き測定を行える。
〔実施例〕
まず第１Ａ図を参照する。眼のような試料１０に対して
ＮＭＲ検査を行う。この検査により形成された映像の解
像力を高くするために、表面コイル等のような高感度応
答信号受信器１１を正しく位置させねばならない。ここ
ではコイル１１は、患者の眼の前方の細かい要素（角
膜、レンズ等）の映像を形成するために、眼の虹彩10a
を全体的に囲むように位置させられているのが示されて
いる。ほとんど全てのＮＭＲ映像形成作業には比較的長
い時間を要するから、試料（眼）または試料の周囲の構
造体が動く（眼球の上のまふた12a/12bのまばたきのよ
うな）ことは避けられない。動き／まばたきによって異
なる構造体が１つのデータ獲得期間中に任意の１つの場
所に出現させられるが、別のデータ獲得期間中には出現
させられない。したがって、試料が動くと（たとえば、
眼の動き、またはまばたき）誤ったデータが含まれ、動
きが存在する間に回収されたデータは捨てることができ
（データ保持のための「不適切な」状況）、回収された
データを保持できるまで（たとえば、動きがほとんどな
いか、全くない時の「適切な」状況）一連の検査中のそ
の部分を反復する。したがって、患者の眼が正しく向け
られているか、および患者がまばたきをしているかどう
かを示す信号を映像形成装置へ供給することが望まし
い。ＮＭＲデータ獲得は、エコー時間ＴＥにより決定さ
れる長さの時間にわたって受信され、パルス間時間すな
わち回収時間ＴＲにより決定される周期的な間隔で反復
される繰返えし信号列で構成される。眼の映像形成のた
めに用いられるエコー時間は通常は２０〜１００ミリ秒
の範囲であり、回収時間ＴＲは映像から望まれる情報の
細部により決定される。そのエコー時間は通常は１００
〜４０００ミリ秒の範囲にある。各データ獲得中に（通
常は１２８個または２５６個のデータがある）は、ＮＭ
Ｒ映像中に人工物が含まれることを避けるために、眼と
まぶたはほぼ同じ位置にあることが望ましい。
本発明の１つの面に従って、反射振幅特性の変化による
動きの検出を容易にするために、入射光を反射するよう
に選択された試料部分の周囲にＳ個の光センサ14a〜14n
が設けられる。ここでＳ＝５とすると光センサ１４−
１，乃至１４−５が用いられ、中央の光センサ１４−３
は眼の中心10b（ひとみ）に向けられ、他の４個の光セ
ンサ１４−１〜１４−５は中央の光センサを囲む仮想正
方形の四隅１，２，４，５に置かれる。各光センサの間
隔は各光センサの視野が試料眼のひとみ10bにちょうど
接触するようなものである。各隅光センサは眼の虹彩10
aからの反射光を受ける。虹彩の反射率はひとみ10bのそ
れとは異なるから、眼が動いて、その眼の虹彩により以
前占められていた光センサの視野の任意の部分の中にひ
とみの一部が動くと、その光センサの出力が変化する。
したがって、眼が中心に正しく置かれた時の各隅光セン
サの出力が基準レベルとして格納され、現在のセンサ出
力と基準レベルを周期的に比較することにより、動きが
生じたかどうかが示される。同様に、まばたきが行われ
ると、閉じられたまぶた１２からの反射光が異なるため
に、中央の光センサ１４−３の出力も変化する。
次に第１Ｂ図を参照する。この図では、正方形の辺の長
さすなわち隣接する隅光センサの間隔Ｘ′が第１図のＸ
より小さいが、ひとみの直径Ｄより大きいように、セン
サ１４′−１〜１４′−５が互いに接近させられる。そ
うすると、各光センサ１４′−１、１４′−２、１４′
−４、１４′−５の視野の一部がひとみで通常占められ
る。そのために、動き検出感度が非常に高くなる。同様
に、各隅光センサ１４″−１、１４″−２、１４″−
４、１４″−５（第１Ｃ図）が中央センサ１４″−３の
視野に接するばかりでなく、虹彩10aに重なる視野を最
小にすることにより、ひとみの動きに対する感度を異な
らせることができる。この場合には隣接する隅光センサ
の間隔Ｘ″はＸ′より小さく、かつひとみの直径Ｄより
小さい。ある場合には、中央の光センサ１４″−３は不
要なことがある。
次に、ＮＭＲ映像を形成される試料１０の動きを検出す
る検出装置の一実施例が示されている第２Ａ図を参照す
る。試料１０はＮＭＲ磁石２２の磁界Ｂの内部に置かれ
る。その磁界の内部に磁性体を置くためには非常に大き
な注意を払わなければならない。したがって、磁石２２
の内部には非磁性かつ非導電性の材料で製作された光学
部品が用いられる。光像は光ファイバ２３等の手段によ
り、磁石２２の壁22aを貫通して取出される。光源２４
からの光がレンズ手段２６により平行にされる。ビーム
分割器２８が平行光線を平面Ａへ送る。平面Ａにおける
光は伝送手段２３の第１の端部23aから他端部23bへ送ら
れる。端部23bにおいて光は別のビーム分割器３０の面
Ｂに入射する。光ビームはレチクル３２とレンズ手段３
４を通って試料（ひとみ）部分10bへ入射させられる。
試料１０から反射された光の一部は第２のビーム分割器
３０の面Ｃを通り、接眼レンズ３６を通って進み、試料
１０の希望の部分（たとえばひとみ10b）に光を集束さ
せるために、観察者３８が手段３０／３２／３４を動か
すことができるようにする。反射光の残りの部分は面Ｂ
と、光伝送手段２３と、面Ａと、ビーム分割器２８とを
通って面Ｄを離れ、レンズ手段４０によって光センサア
レイ４２の光センサ（たとえば、光ダイオードおよび関
連する電流−電圧変換器）上に集束させられる。光伝送
手段２３は、面ＡとＢの間で光の実像を送ることができ
る任意の手段であることを理解すべきである。極端な場
合には、伝送手段２３の長さをほぼ零として、平面Ａと
Ｂを一致させることができる。伝送手段２３としてはレ
ンズ、鏡等を光ファイバ手段の代りに（または光ファイ
バ手段とともに）使用できる。同様に、ビーム分割器２
８、３０は任意の種類および希望する任意の透過／反射
比のものを使用できる。レチクル３２は、試料眼が注視
できる光点を形成する。観察者３８が検出装置２０を試
料眼１０に整列させることを助けるための基準パターン
を形成するために、別のレチクルを平面Ｃに使用でき
る。
第２Ｂ図に示す実施例は、検出装置２０よりいくらか簡
単な検出装置２０′を有する。この検出装置２０′はビ
ーム分割器３０／レチクル３２／レンズ手段３４の組合
わせを、利用可能な光を用いて試料１０に整列させるた
めに、接眼レンズ３６を用いる。その後で、たとえば、
部材４６の両端に取付けられている接眼レンズ３６とコ
ンデンサ２６′をピボット手段４８を中心として矢印Ｒ
の向きに回すことにより、光源２４とコンデンサ２６′
の組合わせに対して接眼レンズを交換する。光源２４か
らの光はビーム分割器３０の平面Ｃを通って試料１０を
照明する。レチクル３２は、患者が眼の位置合わせを維
持することを助けて、動きを最少限に抑える。試料１０
から反射された光はビーム分割器３０により反射されて
平面Ｂを透過し、少くとも１本（典型的には５本）の光
ファイバケーブルの束２３′に入射する。各光ファイバ
ケーブルは、光ダイオード光検出器の関連する１つのア
レイ４２′へ結合される。必要があれば、周知の回路手
段で増幅と光電流−電圧変換との少くとも１つの処理を
された後で、それらの信号を、各センサ出力信号の時間
微分および時間積分として、対の信号として、スリーウ
ェイ信号等として、瞬時和信号および瞬時差信号とし
て、およびそれらの信号のいずれかの絶対値として取出
するために他の周知の手段を使用できる。
第３図はまばたきと眼の動きをそれぞれ検出するため
に、いくつかの光センサ（ここでは中央のＳ３光センサ
１４−３と、両側の隅のＳ１とＳ５光センサ１４−１と
１４−５）の出力を処理できる１つの電子装置の概略ブ
ロック図である。中央のＳ３光センサ１４−３の出力を
微分器５２でまず時間微分することにより、まばたきを
検出する。微分された信号の絶対値を絶対値（ＡＢＳ）
手段５４で取出す。ＡＢＳ信号は常に正の信号であっ
て、正のしきい値手段５６の入力端子56aへ供給され
る。この正のしきい値手段５６は、それの入力端子56a
へ供給された信号の振幅が、別の入力端子56bへ加えら
れた基準ＲＥＦ値より大きい時に、論理「１」信号を出
力端子56cに生ずる。この「まばたき」による不適切状
況を示す論理「１」信号はオアゲート５８の１つの入力
端子へ加えることができる。差動増幅器６０の反転入力
端子60aと非反転入力端子60bへそれぞれ接続されている
隅光センサ（ここでは、Ｓ１センサ１４−１とＳ５セン
サ１４−５）からの信号の差をとることにより、眼の動
きを検出できる。出力端子60cにおける差信号は一対の
しきい値手段６２／６４の入力端子62a,62aへ加えられ
る。それらのしきい値手段において差信号の振幅が、入
力端子62bに加えられた高レベル基準信号の振幅と、入
力端子64bに加えられた低レベル基準信号の振幅比較さ
れる。差センサ信号が、高レベル基準信号より大きい
か、低レベル基準信号より小さいと、眼の動きを示す論
理「１」信号が、それぞれ出力端子62cまたは64cからゲ
ート５８へ送られる。したがって、まばたきまたは眼の
動きが検出されなければ、そのゲートの出力（電子装置
の出力端子50aに現われる）は常に論理「０」レベルで
あって、まばたきや眼の動きが検出されると論理「１」
レベルの信号へ変化する。この信号はその時に取出され
ているデータを無視するため、および以前のパラメータ
で新しいデータの獲得を始めるために用いられる。他方
の対角線上の光センサＳ２とＳ４を同様にして用いて試
料の動きを検出できることがわかるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図、第１Ｂ図および第１Ｃ図は、まばたき／眼の
動きの問題と、本発明の装置を用いてこの問題を軽減す
るためのいくつかの光センサ配置態様とを示す、ＮＭＲ
映像形成を行われる患者の眼の正面図、第２Ａ図は本発
明の動き検出装置の一実施例の簡略図、第２Ｂ図は本発
明の装置の別の実施例の略図、第３図は望ましくない試
料の動きが生じたことを判定するために各種の光検出器
出力信号を処理する電子装置の一例のブロック図であ
る。 １４……光センサ、２０，２２′……動き検出装置、２
４……光源、２８，３０……ビーム分割器、４２，４
２′……光センサアレイ、５０……電子装置、５２……
微分器、５４……絶対値手段、５８……オアゲート、６
０……差動増幅器、６２，６４，５６……しきい値手
段。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】磁界中にてＮＭＲ分析を受けている解剖学
    的試料の動きを決定する装置であって： 磁界中に配置されていて、ＮＭＲ信号を発信し、映像ボ
    リューム中の解剖学的試料からのＮＭＲ信号を受信する
    手段(11)と； 解剖学的試料の選択した諸部分を照明する手段(24)と； 磁界(22)の映像ボリュームの外側(22a)に配置されてい
    て、解剖学的試料の選択した諸部分からの光を検出し、
    光の強さに応じた少なくとも１つの選択された出力信号
    を与える検出手段(42；14-1〜14-5)と； 解剖学的試料の選択した諸部分それぞれから検出した光
    を、検出手段の異なるものに集束させる集束手段と； 少なくとも１つの選択された出力信号の強さに応じ、そ
    の強さの変化により解剖学的試料の動きを検出する処理
    手段(44)と； 映像ボリュームの内外にわたって延びていて、検出した
    光を伝える手段(23)と を備える、解剖学的試料の動きを決定する装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の装置において： 検出手段は、解剖学的試料からの反射光に応じた出力信
    号を生じる複数のセンサ(42：14-1〜14-5)を含み； 集束手段は、各センサの視野を、映像ボリューム内の解
    剖学的試料の選択した部分へ向ける手段を含み； 処理手段は、各センサの出力をモニタして、反射光の強
    さにおける、解剖学的試料の動きに応じた変化を検出す
    るモニタ手段(44)である ことを特徴とする、解剖学的試料の動きを決定する装
    置。
  3. 【請求項３】請求項１または２記載の装置において、解
    剖学的試料は眼であることを特徴とする、解剖学的試料
    の動きを決定する装置。
  4. 【請求項４】請求項３記載の装置において、少なくとも
    １つの検出手段は、眼のひとみ(10b)に集束されている
    ことを特徴とする、解剖学的試料の動きを決定する装
    置。
  5. 【請求項５】請求項３記載の装置において、検出手段
    は、対角線端部のそれぞれに配置された少なくとも一対
    のセンサ(14-1,14-5；14-2,14-4)を含み、センサそれぞ
    れが眼の対角線端部の異なる端部(1,5；2,4)に集束され
    ていることを特徴とする、解剖学的試料の動きを決定す
    る装置。
  6. 【請求項６】請求項１記載の装置において、解剖学的試
    料は眼であり、処理手段は、 検出手段の出力信号の時間微分に比例した第１信号を与
    える手段と； この第１信号の絶対値信号を与える手段と； この絶対値信号を基準信号と比べることにより、まばた
    きの有無を決定する手段と を有していることを特徴とする、解剖学的試料の動きを
    決定する装置。
  7. 【請求項７】請求項２記載の装置において、解剖学的試
    料は眼であり、モニタ手段は、少なくとも１つのセンサ
    からの、現在の出力を、記憶されている基準レベルと比
    較し、もし、現在の出力が記憶されている基準レベルか
    ら所定の大きさだけずれたとき、動きが生ていることを
    示すことを特徴とする、解剖学的試料の動きを決定する
    装置。
  8. 【請求項８】請求項２記載の装置において、解剖学的試
    料は眼であり、モニタ手段は、 １対のセンサからの出力間の差を得る手段(60)と； この差を、高い基準レベルおよび低い基準レベルと比較
    し、動きの有無を決定する手段(62/64)とを有すること
    を特徴とする、解剖学的試料の動きを決定する装置。
  9. 【請求項９】請求項２記載の装置において、解剖学的試
    料は眼であり、モニタ手段は、 複数のセンサから選択された１つのセンサ(14-3)の出力
    信号を時間微分する手段(52)と； この時間微分された出力の絶対値信号(ABS,56a)を得る
    手段(56)と； この絶対値信号を、基準レベル(REF,56b)を閾値として
    比較し、動きの有無を決定する手段(56)とを有すること
    を特徴とする、解剖学的試料の動きを決定する装置。
JP2326176A 1989-12-18 1990-11-29 解剖学的試料の動きを決定する装置 Expired - Lifetime JPH0614916B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US452.173 1989-12-18
US07/452,173 US4972836A (en) 1989-12-18 1989-12-18 Motion detector for high-resolution magnetic resonance imaging

Publications (2)

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