JPH07255691A - 磁気共鳴追跡装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気共鳴信号を用いて、被検体内にあるカテ
ーテルの様な装置の位置を監視する追跡装置を提供す
る。 【構成】 被検体内の装置１５０には磁気共鳴信号に敏
感な受信コイル２００を設け、追跡装置はこの信号を磁
界勾配の存在下で検出する。この印加された勾配の方向
に沿ったコイルの場所に比例する周波数を持つ信号を検
出することにより、被検体内の装置の位置が決定され
る。送信器の周波数の調節不良、化学シフト等の様な共
鳴のオフセット状態の影響を測定された位置が受け易い
ことを最小限に抑える為に、印加される磁界勾配の振幅
及び極性を選んで、測定を複数回繰返し、相異なる印加
磁界勾配に応答して収集されたデータの線形の組合せを
計算して、直交する３つの次元に於ける装置の位置が決
定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願】この出願は、１９９２年４月１日に出願さ
れた米国特許出願通し番号第０７／８６１，７１８号、
発明の名称「磁気共鳴を用いて装置の位置を監視する追
跡装置及びパルス順序」、同第０７／８６１，６６２
号、発明の名称「装置内に収容されたサンプルの磁気共
鳴による検出を利用した装置の位置及び向きを監視する
追跡装置」及び同第０７／８６１，６９０号、発明の名
称「多重化磁気共鳴検出を用いた装置の位置及び向きを
監視する追跡装置」と関連を有する。

【０００２】

【発明の分野】この発明は装置を身体の中に挿入する医
学的な手順、更に具体的に云えば、磁気共鳴信号を用い
てこの装置を追跡することに関する。

【０００３】

【関連技術の説明】無線周波（ＲＦ）信号を使って、身
体内の装置を追跡する幾つかの方法が、何れも１９９１
年９月３日に出願された米国特許出願通し番号第０７／
７５３，５６５号、発明の名称「無線周波磁界勾配を用
いて装置の位置及び向きを追う追跡装置」、同第０７／
７５３，５６３号、発明の名称「無線周波磁界を用いて
装置の位置及び向きを追う追跡装置」、同第０７／７５
３，５６４号、発明の名称「無線周波磁界を用いた立体
Ｘ線蛍光透視装置」、同第０７／７５３，５６７号、発
明の名称「作像装置に対する自動的なガントリーの位置
ぎめ」、及び同第０７／７５３，５６６号、発明の名称
「無線周波磁界を用いた多平面Ｘ線蛍光透視装置」に記
載されている。これらの方法は、生体内にある装置に取
付けられたコイルを追跡するＲＦ送信及び受信装置を用
いている。

【０００４】上に引用した米国特許出願通し番号第０７
／８６１，７１８号、同第０７／８６１，６６２号及び
同第０７／８６１，６９０号に記載されている様に、身
体内にある装置の場所を決定する為に磁気共鳴信号が用
いられている。位置情報が、直交する３つの次元の各々
でデータを相次いで測定することにより、３つの直交す
る方向で求められる。各々の次元からのデータは、印加
磁界勾配の各々の極性に対して１回ずつ、２回求められ
て、送信器の調節不良や透磁率効果の様な共鳴のオフセ
ット状態から生ずるアーチファクトを補正する。従っ
て、上に述べた方法は、３つの次元で装置の場所を突止
めるのに、６回の測定を必要とする。

【０００５】現在、実質的な余分の装置を必要とせず
に、実時間に近い速度で、磁気共鳴（ＭＲ）作像装置内
にある被検体内の装置を追跡する追跡装置に対する必要
が生じている。

【０００６】

【発明の要約】生体の中に配置されるカテーテル及びそ
の他の装置の追跡が、磁石、パルス式磁界勾配装置、無
線周波送信器、無線周波受信器及び制御器で構成された
磁気共鳴（ＭＲ）作像装置を使うことによって達成され
る。追跡しようとする装置（被追跡装置）は、その端の
近くに小さな無線周波（ＲＦ）コイルを取付けることに
よって変更する。被検体を磁石の中孔（bore）の中に配
置し、装置を被検体に導入する。ＭＲ装置が、被検体に
送り込まれる一連のＲＦ及び磁界勾配パルスを発生し、
これらのパルスが、被検体内の選ばれた核スピンからの
共鳴によるＭＲ応答信号を誘起する。この応答信号が、
装置に取付けられたＲＦコイルに電流を誘起する。ＲＦ
コイルは小さいから、それが感度を持つ領域が限られて
いる。従って、ＲＦコイルの極く近くにある核スピンだ
けがＲＦコイルによって検出される。受信装置が検出さ
れたＭＲ応答信号を受信し、このＭＲ応答信号を復調、
増幅してフィルタにかけてディジタル化し、その後、そ
れが制御器によってデータとして貯蔵される。

【０００７】データの収集は、互いに直交する３つの方
向に磁界勾配を印加している間に行なわれる。これらの
勾配により、検出された信号の周波数は、各々の印加勾
配に沿ったＲＦコイルの位置に直接的に比例する。磁界
勾配パルスの極性及び強度の相異なる組合せに応答し
て、この後でもデータの収集が行なわれる。収集された
データの線形の組合せを計算して、互いに直交する３つ
の軸に沿った位置情報を抽出する。その後、ディジタル
化されたデータをフーリエ変換を使って処理して、３つ
の次元に於けるＲＦコイルの位置を計算する。この位置
情報は、作像手段からの関心のある領域の医学的な診断
像に重畳することが出来る。

【０００８】

【発明の目的】この発明の目的は、磁気共鳴（ＭＲ）検
査の間、生体内にある装置を追跡する方法を提供するこ
とである。この発明の別の目的は、装置の位置を医学的
な像に重畳して対話形で表示することである。

【０００９】この発明の別の目的は、ＭＲ信号の多重化
検出を用いて、生体内にある装置を追跡する方法を提供
することである。この発明の新規と考えられる特徴は特
許請求の範囲に記載してあるが、この発明自体の構成、
作用及びその他の目的並びに利点は、以下図面について
説明する所から最もよく理解されよう。

【００１０】

【発明の詳しい説明】図１では、支持テーブル１１０上
にいる被検体１００が、磁石ハウジング１２０内にある
磁石１２５によって発生される均質な磁界内に配置され
る。磁石１２５及び磁石ハウジング１２０は円筒形の対
称性を持ち、被検体１００の位置を示す為に半分に分割
して示されている。図面ではカテーテルとして示した装
置１５０をその中に挿入する被検体１００の領域が、磁
石１２５の中孔の大体中心に定められる。被検体１００
は、予定の時刻に予定の強度を持つ磁界勾配を作る１組
の円筒形磁界勾配コイル１３０（半分に分割して示して
ある）によって取囲まれている。勾配コイル１３０は、
互いに直交する３つの方向の磁界勾配を発生する。

【００１１】外部コイル１４０も被検体１００の関心の
ある領域を取囲んでいる。コイル１４０は、被検体全体
を包み込む位の直径を持つ円筒形の外部コイルとして示
されている（半分に分割してある）。特に頭又は末端を
作像する様に設計された一層小さい円筒の様なその他の
形状をこの代りに用いてもよい。この代りに、表面コイ
ルの様な円筒形でない外部コイルを使ってもよい。外部
コイル１４０が、予定の時刻に予定の周波数で無線周波
エネルギを被検体１００に対して放射して、周知の形
で、被検体１００の原子核の核磁気スピンを章動させ
る。スピンの章動により、スピンがラーモア周波数で共
鳴する。各々のスピンに対するラーモア周波数は、スピ
ンが受ける磁界の強度に正比例する。この磁界強度は、
磁石１２５によって発生された静磁界と磁界勾配コイル
１３０によって発生された局部的な磁界との和である。

【００１２】装置１５０がオペレータ１６０によって被
検体１００の中に挿入されるが、案内ワイヤ、カテーテ
ル、内視鏡、腹腔直達鏡、生体検査針又は同様な装置で
あってよい。この装置が、外部コイル１４０によって発
生された無線周波磁界に応答して被検体内に発生される
ＭＲ信号を検出するＲＦコイルを持っている。ＲＦコイ
ルは小さいから、感度を持つ領域も小さい。従って、検
出される信号は、コイルの直ぐ近くにある磁界の強度だ
けによって生ずるラーモア周波数を持つ。こう云う検出
された信号が作像及び追跡装置１７０に送られ、そこで
解析される。装置１５０の位置が作像及び追跡装置１７
０で決定され、表示手段１８０に表示される。この発明
の好ましい実施例では、装置１５０の位置が、作像及び
追跡装置１７０内にある重畳手段によって駆動される普
通のＭＲ像に図形記号を重畳することによって、表示手
段１８０に表示される。この発明の別の実施例では、装
置１５０を表わす図形記号が、作像手段１９０によって
得られた診断像に重畳される。この作像手段は、Ｘ線、
計算機式断層写真法（ＣＴ）、ポジトロン放出断層写真
法又は超音波作像装置であってよい。この発明のこの他
の実施例では、装置の位置を、診断像を基準とせずに、
数字又は図形記号として表示する。

【００１３】１実施例の装置１５０が図２に詳しく示さ
れている。小さいＲＦコイル２００が、導体２１０，２
２０を介してＭＲ装置に電気結合される。この発明の好
ましい実施例では、導体２１０，２２０が同軸の対を形
成する。導体２１０，２２０及びＲＦコイル２００が、
装置１５０の外側殻体２３０内に封入されている。装置
１５０を取巻く組織から生ずるＭＲ信号がコイル２００
によって検出される。

【００１４】図３は作像及び装置の追跡に適したＭＲ装
置のブロック図である。この装置は、１組の磁界勾配増
幅器９１０に対する制御信号を発生する制御器９００を
有する。こう云う増幅器が、磁石外被１２０（図１にも
示してある）内にある磁界勾配コイル１３０を駆動す
る。勾配コイル１３０は、互いに直交する３つの方向の
磁界勾配を発生し得る。制御器９００は、送信器手段９
３０に送られる信号をも発生する。これらの信号は、
「ゼロ基準」磁気共鳴追跡順序又は「アダマール（Hada
mard）」磁気共鳴追跡順序に対応するものであってよ
い。制御器９００からの信号により、送信器手段９３０
が、外部コイル１４０内にある被検体の領域の選ばれた
スピンを章動させるのに適した電力で、選ばれた周波数
のＲＦパルスを発生し、この外部コイルは磁石１２５の
中孔の中にある。ＭＲ信号が、受信器手段９４０に接続
されたＲＦコイル２００（図２にも示してある）に誘起
される。受信器手段９４０が、それを増幅、復調して、
フィルタにかけてディジタル化することにより、ＭＲ信
号を処理する。制御器９００は、受信器手段９４０から
の信号を集め、それを計算手段９５０へ伝え、そこでそ
れが処理される。計算手段９５０が、制御器９００から
受取った信号にフーリエ変換を適用して、コイル２００
の場所を決める。被検体の像が作像手段１９０によって
制御器９００に供給される。これらの像は、超音波、Ｘ
線、ポジトロン放出断層写真法又は計算機断層写真法の
作像装置によって発生することが出来る。計算手段９５
０によって計算されたコイル２００の場所に対応する位
置で、像表示手段１８０の像上に記号が位置ぎめされ
る。

【００１５】図４には、磁界勾配が印加された時、スピ
ンのラーモア周波数がその位置に略比例することが示さ
れている。勾配コイル１３０（図１）の中心点３００に
あるスピンはラーモア周波数ｆ₀ を有する。点３００に
於けるラーモア周波数ｆ₀ は、磁石１２５（図１）によ
って発生された静磁界だけによって決定される。位置３
１０にあるスピンは、静磁界と、磁界勾配コイル１３０
（図１）によってその場所に発生された別の磁界の和に
よって決定されたラーモア周波数ｆ₁ を有する。勾配コ
イルの応答３２０が略直線的であるから、スピンのラー
モア周波数が位置に略比例する。

【００１６】図２に示す様に装置１５０内に封入された
ＲＦコイル２００によって検出されたＭＲ応答信号は、
ＭＲ装置のＲＦ及び磁界勾配パルスに応答して発生され
る。現在好ましいと思われる実施例のパルス・タイミン
グが図５に示されており、これを以下「ゼロ基準磁気共
鳴追跡順序」と呼ぶ。この時間線図で、ゼロ基準広帯域
ＲＦパルス４００が印加される。次に、データ収集信号
４４０が発生されて、ゼロ基準ＭＲ応答信号４５０をデ
ィジタル化し、図１の作像及び追跡装置１７０に記憶さ
れる様にする。ゼロ基準ＭＲ応答信号４５０が、磁界勾
配の存在しない時に検出される。この為、ゼロ基準ＭＲ
応答信号４５０の周波数によって定められる位置が、作
像装置の検出された中心である。然し、送信器の周波数
の調節不良、透磁率効果等の様な共鳴のオフセット状態
が存在する時、検出された位置は、共鳴オフセットの大
きさに比例する分だけ、作像装置の実際の中心とは異な
る。共鳴オフセットによる測定された誤差を、第１、第
２及び第３のデータ収集信号４４０ｘ，４４０ｙ，４４
０ｚに応答して計算された３つの直交位置の各々から減
算する。

【００１７】第１の広帯域ＲＦパルス４００ｘが図１の
外部コイル１４０内にある被検体の全てのスピンを励振
する。第１の広帯域ＲＦパルス４００ｘの後、第１の磁
界勾配パルス４１０ｘが予定の方向に印加される。勾配
パルス４１０ｘがスピンの磁化を、印加磁界勾配（こゝ
ではＸ方向として示してある）に沿ったスピンの位置に
比例する程度に位相外し（dephase ）する。勾配パルス
４１０ｘに続いて、反対の極性を持つ第２の磁界勾配パ
ルス４２０ｘが出て、２ローブ形磁界勾配パルスを形成
する。磁界勾配の大きさと勾配パルスの持続時間の積
（即ち、陰影線を施した領域）は、第１及び第２の勾配
パルスで略同一になる様に選ばれる。次に、第２の磁界
勾配パルス４２０ｘの振幅を、第２の磁界勾配パルス４
２０ｘのそれと略等しい持続時間の間維持し、実効的
に、第２のパルス４２０ｘと略同一の面積を持つ第３の
パルス４３０ｘを作る。事実上、第２及び第３の勾配パ
ルス４２０ｘ、４３０ｘは、１個のパルスを形成し、こ
れを２つのパルスに分割したのは、判り易い様にする為
である。第２の勾配パルスの終りに、被検体内にある全
てのスピンが実質的に同相になる。第３の勾配パルス４
３０ｘにより、ＭＲ信号の追加の位相外しが起こる。

【００１８】第２の勾配パルス４２０ｘ及び第３の勾配
パルス４３０ｘの間、データ収集信号４４０ｘにより、
第１のＭＲ応答信号４５０ｘをＲＦコイル２００（図
２）が受取る。ＭＲ応答信号４５０ｘがディジタル化さ
れ、作像及び追跡装置１７０（図１）に記憶される。Ｍ
Ｒ応答信号４５０ｘは、第２の勾配パルス４２０ｘの略
終りで最大振幅に達し、印加磁界勾配の方向に沿った装
置１５０（図１）の位置に略比例するラーモア周波数を
持つ。ＭＲ応答信号４５０ｘの周波数を使って、印加磁
界Ｇ_x の方向と平行な第１の方向に於ける装置１５０
（図１）の位置を決定する。

【００１９】第２の広帯域ＲＦパルス４００ｙが、第１
のＭＲ応答信号４５０ｘを収集した直後に印加される。
第１の方向に於ける図１の装置１５０の位置を決定した
のと同様にして、第４、第５及び第６の勾配パルス４１
０ｙ，４２０ｙ，４３０ｙが、第１の方向と略直交する
第２の方向（この場合はＹ方向として示してある）に印
加される。データ収集信号４４０ｙが第５及び第６の勾
配パルス４２０ｙ，４３０ｙの期間中に発生されて、第
２のＭＲ応答信号４５０ｙがディジタル化されて、図１
の作像及び追跡装置１７０に記憶される様にする。ＭＲ
応答信号４５０ｙの周波数を使って、第２の方向ｙに於
ける装置１５０（図１）の位置を決定する。ＭＲ応答信
号４５０ｙを検出した後、第３の広帯域ＲＦパルス４０
０ｚが印加され、第７、第８及び第９の勾配パルス４１
０ｚ，４２０ｚ，４３０ｚが第１及び第２の方向と略直
交する第３の方向（図ではＺ方向として示してある）に
印加される。データ収集信号４４０ｚが第８及び第９の
勾配パルスの期間中に発生されて、第３のＭＲ応答信号
４５０ｚがディジタル化されて、図１の作像及び追跡装
置１７０に記憶される様にする。ＭＲ応答信号４５０ｚ
の周波数を使って、第３の方向Ｚに於ける装置１５０
（図１）の位置を決定する。

【００２０】第３のＭＲ応答信号４５０ｚの検出の後、
ゼロ基準ＭＲ応答信号４５０によって得られた共鳴オフ
セットによる測定誤差を、各々のＸ，Ｙ及びＺ位置から
作像及び追跡装置１７０で減算して、装置の実際の場所
を決定し、この場所を表示手段１８０で表示する。この
後、図５に示すパルス順序全体が、装置の追跡をそれ以
上必要としなくなるまで繰返される。この代りに、図５
に示すパルス順序全体を、普通の作像用ＲＦコイルから
のＭＲ応答信号を収集する作像パルス順序と周期的にイ
ンターリーブして、被検体の作像及び装置の追跡を略同
時に行なうことが出来る。

【００２１】この発明の別の実施例では、第３、第６及
び第９の勾配パルス４３０ｘ，４３０ｙ，４３０ｚの持
続時間を延長して、次の広帯域ＲＦパルスを印加する前
に、信号が完全に位相外れになる様に保証する。これに
よって、多数のＲＦパルスからのスピンの位相コヒーレ
ンスによって生ずるアーチファクトを最小限に抑える。
位相コヒーレンスを最小限に抑える２番目の方法は、各
々のＲＦパルスに対し、ＭＲ装置のＲＦ受信器及び送信
器にランダムな位相を使うことである。

【００２２】この発明の別の実施例では、第１、第４及
び第７の勾配パルス４１０ｘ，４１０ｙ，４１０ｚの振
幅並びに／又は持続時間を減少するが、残りの勾配パル
スは変えない。これによって、データ収集期間より前に
各々の信号が受ける位相外れの程度が減少し、こうして
最大信号の瞬間が変化するが、その周波数は変化しな
い。第１、第４及び第７の勾配パルス４１０ｘ，４１０
ｙ，４１０ｚの持続時間を減少すると、ＲＦパルス間隔
を減少することが出来て有利である。

【００２３】図５に示すパルス順序は、図６に示す「ア
ダマール磁気共鳴追跡順序」になる様に変更することが
出来る。この発明のこの実施例では、広帯域ＲＦパルス
４６０を使う。３つの位相外し磁界勾配パルス４７０
ｘ，４７０ｙ，４７０ｚが略同時に印加されて、互いに
直交する３つの軸に沿ってスピンの位相外しをする。読
出磁界勾配パルス４８０ｘ，４８０ｙ，４８０ｚが、位
相外し勾配パルスの後に同時に印加される。データ収集
信号４４１が、図５のパルス順序と同じ様に印加され
て、応答信号４５１がＭＲ装置によって収集される様に
する。各組の位相外し及び読出磁界勾配パルスが２ロー
ブ形勾配パルスを形成することが認められよう。

【００２４】応答信号４５１の検出の後、極性の異なる
磁界勾配パルス４７０ｘ，４７０ｙ，４７０ｚ，４８０
ｘ，４８０ｙ，４８０ｚ，４９０ｘ，４９０ｙ，４９０
ｚを用いて、図６に示すパルス順序が繰返される。この
発明の好ましい１実施例では、磁界勾配パルスの極性は
アダマール符号化マトリクスに従って選ばれる。励振の
回数が４回ある場合のアダマール符号化マトリクスの１
例は次の通りである。

【００２５】

【表１】 こゝで“＋”は選ばれた方向に印加される磁界勾配パル
スを表わし、“−”は同じ軸に沿って、反対の極性で略
同一の勾配パルスが印加されることを表わす。

【００２６】図６に示したこの発明のアダマール符号化
形の実施例では、応答信号４５１の様な信号４個が図１
の作像及び追跡装置１７０に記憶される。４個の応答信
号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の各々からの位置が、図５及
び図７（後述）に示すパルス順序について述べるのと同
様にして、応答信号のフーリエ変換を計算することによ
って計算される。次に、４つの位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，
Ｐ４の線形の組合せを計算して、Ｘ，Ｙ及びＺ磁界勾配
軸に対する装置の位置に敏感な３つの処理済み応答信号
を求める。ＮＥＸ＝４であるアダマール符号化形実施例
では、下に示す線形の組合せが役立つ。

【００２７】Ｘ位置＝Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３＋Ｐ４ Ｙ位置＝Ｐ１−Ｐ２＋Ｐ３−Ｐ４ Ｚ位置＝Ｐ１＋Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４ 図５に概略的に述べた「ゼロ基準ＭＲ追跡順序」又は図
６について概略を述べた「アダマールＭＲ追跡順序」を
用いて得られた図１の装置１５０の位置は、装置が異な
る種類の組織を通過する時、又は送信器の周波数の調節
不良の様な共鳴のオフセット状態がある時に起こり得る
化学シフトの差に影響されない。

【００２８】図７には、検出された信号から図１の装置
１５０の位置を決定する為に図１の作像及び追跡装置１
７０によって実行される段階が示されている。図５又は
図６の何れかに示したパルス順序に応答して、信号５０
０がＭＲ装置によって検出される。信号５００は、印加
された磁界勾配の方向に於ける装置の位置に関する情報
を持っている。信号をフーリエ変換（ＦＴ）にかけて、
データの時間依存性を周波数依存性に変換することによ
り、この周波数情報が抽出される。周波数依存性を持つ
データの組５１０は、印加された磁界勾配の方向に於け
る図２のＲＦコイル２００の位置に対応する１個の最大
値を持っている。データの組に於ける最大値の場所を抽
出し、それを表示手段１８０（図１）に送って、オペレ
ータに表示する。

【００２９】希望によっては、ＭＲ作像及び装置の追跡
は、大部分のハードウエアを同じにした装置で実施する
ことが出来る。像の収集と追跡とをインターリーブにし
て、両方が大体同時に行なわれる様にすることも可能で
ある。この代りに、作像手順の勾配波形と、装置１５０
（図２）内にあるＲＦコイル２００によって検出された
ＭＲ応答信号を解析して、装置１５０の場所を決定する
ことにより、インターリーブをせずに、追跡及び作像を
同時に行なうことが出来る。

【００３０】この発明の好ましい実施例では、装置１５
０内にあるＲＦコイル２００が受信機能をする。然し、
送信及び受信コイルの間には相反性があり、装置１５０
にあるＲＦコイル２００を使ってＲＦエネルギを送信
し、外部コイル１４０を使ってＭＲ応答信号を受信する
様な追跡装置も可能である。この発明の別の実施例では
ＲＦコイル２００を使って、図８に示す様に、交互にＲ
Ｆエネルギの送信及び受信が出来る。制御器９００が、
使われるＭＲ順序に従ってスイッチ９０３を作動し、コ
イル２００を送信器９３０に接続して、被検体にＲＦエ
ネルギを送り込む。逆に、制御器９００がスイッチ９０
３を作動して、コイル２００を受信器９４０に接続し、
被検体からのＲＦエネルギを受信する。

【００３１】現在好ましいと考えられる幾つかの実施例
のＭＲ追跡装置を詳しく説明したが、当業者には種々の
変更が考えられよう。従って、特許請求の範囲は、この
発明の範囲内に属するこの様な全ての変更を包括するも
のであることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】被検体内にある装置の場所を追跡する動作中の
この発明の実施例の一部分を切欠いた斜視図。

【図２】被検体の身体に挿入しようとする装置に設けら
れたＲＦコイルの概略構成図。

【図３】この発明による図２の装置を追跡するのに適し
たＭＲ作像装置のブロック図。

【図４】印加磁界勾配が存在する時のＭＲ応答周波数を
１つの軸に沿った位置に対して示すグラフ。

【図５】この発明の「ゼロ基準ＭＲ追跡順序」を表す波
形図であって、ＲＦパルス、磁界勾配パルス、データ収
集及び検出された信号の間の関係を示す。

【図６】この発明の「アダマールＭＲ追跡順序」を表す
波形図であって、ＲＦパルス、磁界勾配パルス、データ
収集及び検出された信号の間の関係を示す。

【図７】印加された磁界勾配の方向に沿ったＲＦコイル
の場所を決定する為に必要な段階を示す流れ図。

【図８】この発明による別の実施例ＭＲ追跡装置の部分
的なブロック図。

【符号の説明】

１００ 被検体 １２５ 永久磁石 １４０ 外部コイル １５０ 追跡される装置 １８０ 表示手段 ２００ ＲＦコイル ９００ 制御器 ９１０ 勾配増幅器 ９３０ 送信器 ９４０ 受信器 ９５０ 計算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ・ルシアン・ダモーリン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、バルス トン・レイク、テラス・コート、36番 (72)発明者 ロバート・デイヴィッド・ダロー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スコテ ィア、スプリング・ロード、71番

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体内にある被追跡装置の場所を監視
   する磁気共鳴追跡装置に於て、（ａ）被検体にわたって
   略一様な振幅を持つ均質な磁界を印加するための磁界手
   段と、（ｂ）選ばれた持続時間、振幅及び周波数を持つ
   無線周波（ＲＦ）エネルギを被検体に送り込んで、前記
   被検体内にある核スピンの選ばれた集合の章動を生じさ
   せる無線周波（ＲＦ）送信器手段と、（ｃ）選ばれた数
   の空間的な次元で前記磁界の振幅を変えて、選ばれた方
   向の磁界勾配を形成する勾配手段と、（ｄ）前記被追跡
   装置に取付けられていて、スピンの選ばれた集合からの
   磁気共鳴（ＭＲ）応答信号を検出する検出手段と、
   （ｅ）該検出手段に応答して、検出されたＭＲ応答信号
   から前記被追跡装置の場所を計算する計算手段と、
   （ｆ）前記送信器手段、検出手段、計算手段及び勾配手
   段に結合されていて、ゼロ基準磁気共鳴追跡順序に前記
   送信器手段、検出手段、計算手段及び勾配手段を作動す
   る制御器手段と、（ｇ）前記計算手段に応答して、前記
   被追跡装置の場所をオペレータに対して表示する表示手
   段とを有する磁気共鳴追跡装置。
2. 【請求項２】 前記被検体の医学的な診断像を収集する
   作像手段と、前記被追跡装置の計算された場所を表わす
   位置で前記医学的な診断像に記号を重畳する重畳手段と
   を有する請求項１記載の磁気共鳴追跡装置。
3. 【請求項３】 被検体内にある被追跡装置の場所を監視
   する磁気共鳴追跡装置に於て、（ａ）被検体にわたって
   略一様な振幅を持つ均質な磁界を印加するための磁界手
   段と、（ｂ）前記被追跡装置に取付けられていて、選ば
   れた持続時間、振幅及び周波数を持つ無線周波（ＲＦ）
   エネルギを被検体に送り込んで、該被検体内にある核ス
   ピンの選ばれた集合の章動を行なわせる無線周波（Ｒ
   Ｆ）送信器手段と、（ｃ）選ばれた数の次元で、時間に
   つれて前記磁界の振幅を変えるための勾配手段と、
   （ｄ）スピンの選ばれた集合からの磁気共鳴（ＭＲ）応
   答信号を検出する検出手段と、（ｅ）該検出手段に応答
   して、検出されたＭＲ応答信号から前記被追跡装置の場
   所を計算する計算手段と、（ｆ）前記送信器手段、検出
   手段、計算手段及び勾配手段に結合されていて、アダマ
   ール磁気共鳴追跡手順に従って前記送信器手段、検出手
   段、計算手段及び勾配手段を作動する制御器手段と、
   （ｇ）前記計算手段に応答して前記被追跡装置の場所を
   オペレータに表示するための表示手段とを有する磁気共
   鳴追跡装置。
4. 【請求項４】 前記検出手段が前記被追跡装置に固定さ
   れていてＭＲ応答信号を受取るＲＦコイルで構成される
   請求項３記載の磁気共鳴追跡装置。
5. 【請求項５】 前記作像手段が、磁気共鳴、Ｘ線、計算
   機式断層写真法（ＣＴ）、ポジトロン放出断層写真法及
   び超音波作像装置からなる群の内の１つである請求項２
   記載の磁気共鳴追跡装置。
6. 【請求項６】 磁気共鳴を用いて被検体内にある被追跡
   装置の場所を追跡する方法に於て、（ａ）該被検体にわ
   たって略一様な振幅を持つ均質な磁界を印加し、（ｂ）
   ゼロ基準無線周波（ＲＦ）パルスを、核スピンの選ばれ
   た集合の章動を行なわせるように被検体に送り込み、
   （ｃ）核スピンの章動を生じた集合からのゼロ基準磁気
   共鳴（ＭＲ）応答信号を検出し、（ｄ）ゼロ基準ＭＲ応
   答信号から場所のオフセットを計算し、（ｅ）核スピン
   の選ばれた集合の章動を行なわせるように第１のＲＦパ
   ルスを被検体に送り込み、（ｆ）第１の選ばれた方向に
   向けて、第１の２ローブ形読出磁界勾配パルスを前記被
   検体に印加し、（ｇ）前記被追跡装置に取付けられたコ
   イルを介して、スピンの選ばれた集合からの磁気共鳴
   （ＭＲ）応答信号を検出し、（ｈ）第１のＭＲ応答信号
   から前記第１の方向に於ける大体の場所を計算し、
   （ｉ）前記第１の方向に於ける大体の場所から前記場所
   のオフセットを減算することによって、印加された磁界
   勾配の方向に沿った前記被追跡装置の場所を計算する段
   階を含む方法。
7. 【請求項７】 更に、（ｊ）前記被検体の医学的な診断
   像を収集し、（ｋ）前記被追跡装置の計算された場所を
   表わす位置で前記医学的な診断像に記号を重畳する段階
   を含む請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 前記第１のＭＲ応答信号を検出する段階
   が、前記第１の選ばれた方向に磁界の第１の２ローブ形
   読出磁界勾配パルスを印加する段階と同時に行なわれる
   請求項６記載の方法。
9. 【請求項９】 前記第１の方向に於ける大体の場所を計
   算する段階が、ＭＲ応答信号を時間依存性から周波数依
   存性にフーリエ変換し、周波数依存性を大体の場所に写
   像（マッピング）する段階を含む請求項６記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記第１の方向に於ける大体の場所か
    ら前記場所のオフセットが減算されて、前記第１の選ば
    れた方向に於ける局在化が出来る様にする請求項６記載
    の方法。
11. 【請求項１１】 更に、第２の非選択性ＲＦパルスを前
    記被検体に送り込み、前記第１の選ばれた方向に対して
    略直交する第２の選ばれた方向に向けて、前記被検体に
    第２の２ローブ形読出磁界勾配パルスを印加し、該第２
    の２ローブ形読出磁界勾配パルスを被検体に印加するの
    と同時に、第２のＭＲ応答信号を検出し、該第２のＭＲ
    応答信号から前記第２の方向に於ける大体の場所を計算
    し、前記第２の方向に於ける大体の場所から前記場所の
    オフセットを減算して前記第１及び第２の選ばれた方向
    に於ける局在化が出来る様にする段階を含む請求項６記
    載の方法。
12. 【請求項１２】 更に、第３の非選択性ＲＦパルスを被
    検体に送り込み、前記第１及び第２の選ばれた方向に対
    して略直交する第３の選ばれた方向に向けて、第３の２
    ローブ形読出磁界勾配パルスを被検体に印加し、該第３
    の２ローブ形読出磁界勾配パルスを被検体に印加するの
    と同時に第３のＭＲ応答信号を検出し、該第３のＭＲ応
    答信号から前記第３の方向に於ける大体の場所を計算
    し、前記第３の方向に於ける大体の場所から前記場所の
    オフセットを減算して、前記第１、第２及び第３の選ば
    れた方向に於ける局在化が出来る様にする段階を含む請
    求項１１記載の方法。
13. 【請求項１３】 磁気共鳴を用いて被検体内にある被追
    跡装置の場所を追跡する方法に於て、（ａ）被検体にわ
    たって略一様な振幅を持つ均質な磁界を印加し、（ｂ）
    第１の非選択性無線周波（ＲＦ）パルスを被検体に送り
    込み、（ｃ）第１の方向に向けて第１の２ローブ形読出
    磁界勾配パルスを被検体に印加し、（ｄ）前記段階
    （ｃ）と同時に第１の磁気共鳴（ＭＲ）応答信号を検出
    して、前記第１の方向に於ける局在化が出来る様にし、
    （ｅ）前記第１のＭＲ応答信号から前記第１の方向に沿
    った第１の位置Ｐ１を計算し、（ｆ）第２の非選択性Ｒ
    Ｆパルスを被検体に送り込み、（ｇ）前記第１の方向と
    は実質的に異なる第２の方向に向けて第２の２ローブ形
    読出磁界勾配パルスを被検体に印加し、（ｈ）前記段階
    （ｇ）と同時に第２のＭＲ応答信号を検出して、前記第
    ２の選ばれた方向に於ける局在化が出来る様にし、
    （ｉ）該第２のＭＲ応答信号から前記第２の方向に沿っ
    た第２の位置Ｐ２を計算し、（ｊ）第３の非選択性ＲＦ
    パルスを被検体に送り込み、（ｋ）前記第１及び第２の
    方向とは実質的に異なる第３の方向に向けて、第３の２
    ローブ形読出磁界勾配パルスを被検体に印加し、（ｌ）
    前記段階（ｋ）と同時に第３のＭＲ応答信号を検出し
    て、前記第３の選ばれた方向に於ける局在化が出来る様
    にし、（ｍ）該第３のＭＲ応答信号から前記第３の方向
    に沿った第３の位置Ｐ３を計算し、（ｎ）第４の非選択
    性ＲＦパルスを被検体に送り込み、（ｏ）前記第１、第
    ２及び第３の方向とは実質的に異なる第４の方向に向け
    て第４の２ローブ形読出磁界勾配パルスを被検体に印加
    し、（ｐ）該第４の２ローブ形読出磁界勾配パルスを印
    加するのと同時に第４のＭＲ応答信号を検出して、前記
    第４の方向に於ける局在化が出来る様にし、（ｑ）該第
    ４のＭＲ応答信号から前記第４の方向に沿った第４の位
    置Ｐ４を計算し、（ｒ）前記第１、第２、第３及び第４
    の方向に沿った位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の線形の組
    合せを計算して、前記被検体内の化学シフトの差に比較
    的影響されない前記被追跡装置の場所を求める段階を含
    む方法。
14. 【請求項１４】 磁気共鳴を用いて被検体内にある被追
    跡装置の場所を追跡する方法に於て、（ａ）被検体にわ
    たって略一様な振幅を持つ均質な磁界を印加し、（ｂ）
    非選択性無線周波（ＲＦ）パルスを被検体に送り込み、
    （ｃ）同時に夫々Ｘ、Ｙ及びＺ軸に沿った向きの３つの
    ２ローブ形読出磁界勾配パルスを被検体に印加して、所
    望の方向に向けた合成磁界勾配を作り、（ｄ）該合成磁
    界勾配を作る段階（ｃ）と同時に磁気共鳴（ＭＲ）応答
    信号を検出して、前記第１の方向に於ける局在化が出来
    る様にし、（ｅ）該ＭＲ応答信号を変換し、（ｆ）アダ
    マール符号化方法に従って、夫々実質的に相異なる第
    ２、第３及び第４の方向に向けた２ローブ形読出勾配を
    用いて前記段階（ｂ）乃至（ｅ）を３回さらに繰返し
    て、第１、第２、第３及び第４の変換ＭＲ応答信号を求
    め、（ｇ）前記第１、第２、第３及び第４のＭＲ応答信
    号から夫々前記第１、第２、第３及び第４の方向に沿っ
    た位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を計算し、（ｈ）アダマ
    ール復号方法に従って、前記第１、第２、第３及び第４
    の方向に沿った位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の線形の組
    合せを計算して、前記被検体内の化学シフトの差に比較
    的影響されない前記被追跡装置の場所を求める段階を含
    む方法。
15. 【請求項１５】 Ｘ、Ｙ及びＺ２ローブ形読出勾配が、
    最初は所定の選ばれた極性が与えられ、２回目の繰返し
    では、Ｘ及びＹ２ローブ形読出勾配の極性は最初の２ロ
    ーブ形読出勾配に対して反転するが、Ｚ２ローブ形勾配
    の極性は反転せず、３回目の繰返しでは、Ｘ及びＺ２ロ
    ーブ形読出勾配の極性は反転するが、Ｙ２ローブ形勾配
    の極性は反転せず、４回目の繰返しでは、Ｙ及びＺ２ロ
    ーブ形読出勾配の極性は反転するが、Ｘ２ローブ形勾配
    の極性は反転しない請求項１４記載の方法。
16. 【請求項１６】 Ｘ、Ｙ及びＺ位置を３つの次元に於け
    る前記被追跡装置の場所として、前記被追跡装置の場所
    が、夫々第１、第２、第３及び第４の方向に沿った位置
    Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の線形の組合せから下記の式 Ｘ位置＝−Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３−Ｐ４ Ｙ位置＝−Ｐ１＋Ｐ２−Ｐ３＋Ｐ４ Ｚ位置＝−Ｐ１−Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４ に従って計算される請求項１５記載の方法。
17. 【請求項１７】 前記方法を医学的な診断像を収集する
    段階と時間的に多重化する段階を含む請求項７記載の方
    法。