JPH09122096A - Method of detecting tip of instrument to be inserted into subject in mri apparatus and mri apparatus used in carrying out the same - Google Patents

Method of detecting tip of instrument to be inserted into subject in mri apparatus and mri apparatus used in carrying out the same

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JPH09122096A
JPH09122096A JP7308522A JP30852295A JPH09122096A JP H09122096 A JPH09122096 A JP H09122096A JP 7308522 A JP7308522 A JP 7308522A JP 30852295 A JP30852295 A JP 30852295A JP H09122096 A JPH09122096 A JP H09122096A
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JP
Japan
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magnetic field
tip
gradient magnetic
subject
echo
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Application number
JP7308522A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Takiguchi
口 賢 治 滝
Hiromichi Shimizu
水 博 道 清
Hiroshi Nishimura
村 博 西
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
Application filed by Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Medical Corp
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Publication of JPH09122096A publication Critical patent/JPH09122096A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to detect the position of the tip of an instrument in a method of detecting the tip of an instrument to be inserted into a subject in an MRI apparatus without forming an image of the tip of the biopsy instrument inserted into the diagnostic position from outside the subject. SOLUTION: With respect to the concerned area including a biopsy instrument inserted into the diagnostic position from outside the subject, irradiation with high-frequency signals and application of a gradient magnetic field are simultaneously carried out to excite selectively the concerned area, a gradient magnetic field is applied along the direction of the movement of the tip of the biopsy instrument to produce echoes, the received echoes are converted to projected signals by Fourier transformation, the phase distribution of the projected signals is found, and the position and the speed of the tip are determined from the positions of the changes of the phase and the size of the phase caused by the movement of the tip of the biopsy instrument with the gradient magnetic field being applied. Thus, the position of the tip of the biopsy instrument can be detected without forming an image of the tip of the biopsy instrument.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の生体組織
に生起される核磁気共鳴(以下「NMR」と略記する)
現象を利用して診断部位の断層像を得るMRI装置にお
いて上記被検体の外部から診断部位へ挿入した生検器具
の先端部の位置を検出する被検体挿入器具先端検出方法
に関し、特に上記生検器具の先端部を画像化することな
く該先端部の位置を検出することができる被検体挿入器
具先端検出方法及びその方法の実施に使用するMRI装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to nuclear magnetic resonance (hereinafter abbreviated as "NMR") generated in a living tissue of a subject.
A method for detecting the tip of a subject insertion instrument for detecting the position of the tip of a biopsy instrument inserted into the diagnosis site from the outside of the subject in an MRI apparatus that obtains a tomographic image of the diagnosis site by utilizing a phenomenon The present invention relates to a method for detecting the tip of an instrument to be inserted into a subject, which can detect the position of the tip of the instrument without imaging the tip, and an MRI apparatus used for implementing the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、MRI装置においても、単に被検
体の診断部位の断層像を計測して画像診断を行うだけで
なく、生検針やカテーテルなどの生検器具を診断部位へ
直接挿入して各種の治療を行うインターベンショナル・
ラジオロジー(一般に「IVR」と略称される)と呼ば
れる治療法が行われるようになってきた。このようなI
VR手技では、計測したMRI画像において目的の患部
を見つけ、この目的の患部に対して早くカテーテルなど
の生検器具を挿入する必要があるが、そのためには上記
生検器具の先端部の位置を検出して患部へ誘導する必要
がある。これに関し、従来のMRI装置における被検体
挿入器具先端検出方法は、被検体内に挿入された生検器
具を画像化してその画像上で先端の位置を検出すること
が考えられる。しかし、これでは生検器具の画像化があ
まり早くなく、実用化は難しい。これに対し、“MAGNET
IC RESONANCE IN MEDICINE 10”(1989)のP.227〜240に
掲載の論文“Snapshot Imaging at 0.5T Using Echo-Pl
anar Techniques”で述べられているように、1枚の画
像を100ms以下で計測することが可能なEPI法が提案
されている。このようなEPI法による高速計測によれ
ば、上記生検器具の先端部を患部へ誘導するための実時
間モニタリングが可能であると考えられる。
2. Description of the Related Art Recently, in an MRI apparatus, not only a tomographic image of a diagnosis site of a subject is simply measured to perform image diagnosis, but also a biopsy instrument such as a biopsy needle or a catheter is directly inserted into the diagnosis site. Interventional treatment for various treatments
A treatment method called radiology (generally abbreviated as "IVR") has been performed. I like this
In the VR procedure, it is necessary to find a target affected area in the measured MRI image and quickly insert a biopsy device such as a catheter into the target affected area. For this purpose, the position of the tip of the biopsy device is determined. It is necessary to detect and guide it to the affected area. In this regard, a conventional method for detecting the tip of a subject insertion instrument in an MRI apparatus is considered to image the biopsy instrument inserted into the subject and detect the position of the tip on the image. However, with this method, imaging of the biopsy instrument is not so fast, and practical application is difficult. In contrast, “MAGNET
IC RESONANCE IN MEDICINE 10 ”(1989), pages 227-240,“ Snapshot Imaging at 0.5T Using Echo-Pl ”
As described in “anar Techniques”, an EPI method capable of measuring one image in 100 ms or less has been proposed. According to such a high-speed measurement by the EPI method, the biopsy instrument It is considered possible to perform real-time monitoring to guide the tip to the affected area.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のEPI
法で1枚の画像を100ms以下で高速計測を実現するため
には、MRI装置において高い傾斜磁場強度及び速い磁
場立上り時間等を達成するための特別なハードウェアを
必要とし、装置が大形化すると共にコスト高となるもの
であった。また、上記のように計測時間を大幅に短縮す
ると、得られる診断部位の断層像の解像度及びS/Nな
どを犠牲にすることがあり、画質が劣化するものであっ
た。
However, the above-mentioned EPI
In order to realize high-speed measurement of one image in 100 ms or less by the method, special hardware is required to achieve high gradient magnetic field strength and fast magnetic field rise time, etc. However, the cost was high. Further, if the measurement time is significantly shortened as described above, the resolution and S / N of the obtained tomographic image of the diagnosis site may be sacrificed, and the image quality deteriorates.

【0004】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、被検体の外部から診断部位へ挿入した生検器具の
先端部を画像化することなく該先端部の位置を検出する
ことができる被検体挿入器具先端検出方法及びその方法
の実施に使用するMRI装置を提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention can address such problems and detect the position of the tip of a biopsy instrument inserted into the diagnostic site from outside the subject without imaging the tip. An object of the present invention is to provide a method for detecting the tip of a device for inserting a subject and an MRI apparatus used for carrying out the method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるMRI装置における被検体挿入器具先
端検出方法は、被検体に静磁場を与える静磁場発生手段
と、該被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、
この傾斜磁場発生手段を駆動する傾斜磁場電源と、上記
被検体の診断部位に対して高周波信号を照射すると共に
該被検体の生体組織の核磁気共鳴により放出される高周
波信号を受信するプローブと、このプローブを駆動して
上記高周波信号の照射及び受信を行う高周波送受信部
と、上記傾斜磁場電源及び高周波送受信部の制御を撮像
時のパルスシーケンスに従って行うと共に上記プローブ
で受信した高周波信号を用いて画像再構成演算を行う計
算機と、この計算機で生成された画像信号を入力して断
層像として表示する表示器とを有して成るMRI装置に
おいて、上記被検体の外部から診断部位へ挿入した生検
器具を含む関心領域について高周波信号の照射と傾斜磁
場の印加を同時に行って該関心領域を選択励起し、上記
生検器具の先端部の移動方向に沿って傾斜磁場を印加し
てエコーを発生させ、受信したエコーをフーリエ変換に
よって投影信号に変換し、この投影信号の位相分布を求
めて、上記傾斜磁場印加中の生検器具先端部の移動によ
って引き起こされる位相変化の位置及び位相の大きさか
ら上記先端部の位置及び速度を求めるものである。
In order to achieve the above object, a method for detecting the tip of a subject insertion instrument in an MRI apparatus according to the present invention comprises a static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the subject, and a tilt to the subject. Gradient magnetic field generating means for applying a magnetic field,
A gradient magnetic field power source for driving the gradient magnetic field generating means, a probe for irradiating a high-frequency signal to the diagnostic region of the subject and receiving a high-frequency signal emitted by nuclear magnetic resonance of the biological tissue of the subject, An image is generated using the high-frequency signal received by the probe while controlling the gradient magnetic field power supply and the high-frequency transmission / reception unit according to the pulse sequence at the time of imaging, by driving the probe to irradiate and receive the high-frequency signal. An MRI apparatus comprising a computer for performing reconstruction calculation and a display for inputting an image signal generated by the computer and displaying the image as a tomographic image. Irradiation of a high-frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including the instrument to selectively excite the region of interest, and the tip of the biopsy instrument is A gradient magnetic field is applied along the moving direction to generate an echo, the received echo is converted into a projection signal by Fourier transform, the phase distribution of this projection signal is obtained, and the tip of the biopsy instrument is being applied with the gradient magnetic field. The position and speed of the tip portion are obtained from the position and the magnitude of the phase change caused by the movement of the.

【0006】また、上記被検体の外部から診断部位へ挿
入した生検器具を含む関心領域について高周波信号の照
射と傾斜磁場の印加を同時に行って該関心領域を選択励
起し、上記生検器具の先端部の移動方向に沿って傾斜磁
場を印加して第一のエコーを発生させ、その後再度上記
関心領域を選択励起し、上記第一のエコーを発生させる
ために印加したのと同一方向に傾斜磁場を印加して第二
のエコーを発生させ、受信したそれぞれのエコーをフー
リエ変換によって投影信号に変換し、この投影信号の位
相分布を求めて、第一のエコーより得られた位相分布と
第二のエコーより得られた位相分布との差分をとること
により背景雑音を除去し、上記傾斜磁場印加中の生検器
具先端部の移動によって引き起こされる位相の変化を強
調してその位相変化の位置及び位相の大きさから上記先
端部の位置及び速度を求めるようにしてもよい。
[0006] Further, irradiation of a high frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including a biopsy device inserted into the diagnosis region from the outside of the subject to selectively excite the region of interest, thereby activating the biopsy device. A gradient magnetic field is applied along the moving direction of the tip to generate the first echo, and then the region of interest is selectively excited again, and the same direction as that applied to generate the first echo is tilted. A magnetic field is applied to generate a second echo, each received echo is transformed into a projection signal by Fourier transform, the phase distribution of this projection signal is determined, and the phase distribution obtained from the first echo and the The background noise is removed by taking the difference with the phase distribution obtained from the two echoes, and the phase change caused by the movement of the tip of the biopsy instrument during the application of the gradient magnetic field is emphasized. From the position and magnitude of the phase of the may be obtained the position and speed of the tip portion.

【0007】さらに、上記被検体の外部から診断部位へ
挿入した生検器具を含む関心領域について高周波信号の
照射と傾斜磁場の印加を同時に行って該関心領域を選択
励起し、上記生検器具の移動する先端部を含む面の一方
向に沿って傾斜磁場を印加して第一のエコーを発生さ
せ、その後再度上記関心領域を選択励起し、上記第一の
エコーを発生させるために印加したのと直交し上記生検
器具先端部の移動する面の他の一方向に沿って傾斜磁場
を印加して第二のエコーを発生させ、受信したそれぞれ
のエコーをフーリエ変換によって投影信号に変換し、こ
の投影信号の位相分布を求めて、第一のエコーより得ら
れた位相分布と第二のエコーより得られた位相分布とか
ら二次元的に上記先端部の位置及び速度を求めるように
してもよい。
Further, irradiation of a high-frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including a biopsy instrument inserted from the outside of the subject into a diagnostic site to selectively excite the region of interest, thereby activating the biopsy instrument. A gradient magnetic field was applied along one direction of a plane including the moving tip to generate a first echo, and then the region of interest was selectively excited again and applied to generate the first echo. A second echo is generated by applying a gradient magnetic field along another direction of the moving surface of the tip of the biopsy instrument, which is orthogonal to the above, and converts each received echo into a projection signal by Fourier transform, Even if the phase distribution of the projection signal is obtained, the position and velocity of the tip portion are two-dimensionally obtained from the phase distribution obtained from the first echo and the phase distribution obtained from the second echo. Good.

【0008】さらにまた、上記被検体の外部から診断部
位へ挿入した生検器具を含む関心領域について高周波信
号の照射と傾斜磁場の印加を同時に行って該関心領域を
選択励起し、上記生検器具の移動する先端部を含む体積
の一方向に沿って傾斜磁場を印加して第一のエコーを発
生させ、その後再度上記関心領域を選択励起し、上記第
一のエコーを発生させるために印加したのと直交し上記
生検器具先端部の移動する体積の他の一方向に沿って傾
斜磁場を印加して第二のエコーを発生させ、さらにその
後再度上記関心領域を選択励起し、上記第一及び第二の
エコーを発生させるために印加したいずれとも直交し上
記生検器具先端部の移動する体積の更に他の一方向に沿
って傾斜磁場を印加して第三のエコーを発生させ、受信
したそれぞれのエコーをフーリエ変換によって投影信号
に変換し、この投影信号の位相分布を求めて、第一のエ
コーより求めた第一の位相分布と、第二のエコーより求
め上記第一の位相分布と直交する方向の第二の位相分布
と、第三のエコーより求め上記第一及び第二のいずれの
位相分布とも直交する方向の第三の位相分布とから、三
次元的に上記先端部の位置及び速度を求めるようにして
もよい。
Furthermore, irradiation of a high-frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including a biopsy device inserted into the diagnosis region from the outside of the subject to selectively excite the region of interest, and the biopsy device is then excited. A first magnetic field is generated by applying a gradient magnetic field along one direction of the volume including the moving tip of the first region, and then the region of interest is selectively excited again and applied to generate the first echo. And a gradient magnetic field is applied along the other direction of the moving volume of the tip of the biopsy instrument to generate a second echo, and then the region of interest is selectively excited again, And applied to generate the second echo, a gradient magnetic field is applied along yet another direction of the moving volume of the tip of the biopsy instrument, which is orthogonal to both, to generate the third echo, and then receive Each of the Is transformed into a projection signal by Fourier transform, the phase distribution of this projection signal is obtained, and the first phase distribution obtained from the first echo and the first phase distribution obtained from the second echo are orthogonal to the above first phase distribution. The second phase distribution in the direction, and the third phase distribution in the direction orthogonal to any of the first and second phase distributions obtained from the third echo, the position and velocity of the tip portion in a three-dimensional manner. May be requested.

【0009】なお、上記いずれの手段においても、上記
生検器具は、非磁性物質から成り、かつその先端部に
は、磁場空間中で高周波信号の照射によって核磁気共鳴
を生じる物質が内蔵されている。
In any of the above means, the biopsy instrument is made of a non-magnetic substance, and the tip of the biopsy instrument contains a substance that causes nuclear magnetic resonance by irradiation of a high frequency signal in a magnetic field space. There is.

【0010】また、上記被検体挿入器具先端検出方法の
関連発明としてのMRI装置は、被検体に静磁場を与え
る静磁場発生手段と、該被検体に傾斜磁場を与える傾斜
磁場発生手段と、この傾斜磁場発生手段を駆動する傾斜
磁場電源と、上記被検体の診断部位に対して高周波信号
を照射すると共に該被検体の生体組織の核磁気共鳴によ
り放出される高周波信号を受信するプローブと、このプ
ローブを駆動して上記高周波信号の照射及び受信を行う
高周波送受信部と、上記傾斜磁場電源及び高周波送受信
部の制御を撮像時のパルスシーケンスに従って行うと共
に上記プローブで受信した高周波信号を用いて画像再構
成演算を行う計算機と、この計算機で生成された画像信
号を入力して断層像として表示する表示器とを有して成
るMRI装置において、上記表示器には、上記被検体の
外部から診断部位へ挿入した生検器具を含む関心領域に
ついて予め計測した断層像を表示すると共に、前記請求
項1〜5のいずれかに記載の被検体挿入器具先端検出方
法で求められた生検器具の先端部の位置の情報を上記断
層像に重ね合わせて表示するようにしたものである。
Further, an MRI apparatus as a related invention of the method for detecting the tip of a subject inserting instrument is a static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the subject, and a gradient magnetic field generating means for applying a gradient magnetic field to the subject. A gradient magnetic field power source for driving the gradient magnetic field generating means, a probe for irradiating the diagnostic region of the subject with a high-frequency signal and a high-frequency signal emitted by nuclear magnetic resonance of biological tissue of the subject, A high-frequency transmitting / receiving unit that drives a probe to irradiate and receive the high-frequency signal, controls the gradient magnetic field power supply and the high-frequency transmitting / receiving unit according to a pulse sequence at the time of imaging, and re-images using the high-frequency signal received by the probe. An MRI apparatus including a computer that performs a configuration calculation and a display that inputs an image signal generated by the computer and displays it as a tomographic image The display device displays a tomographic image measured in advance on a region of interest including a biopsy instrument inserted into the diagnosis site from outside the subject, and the subject according to any one of claims 1 to 5 is displayed. The information on the position of the tip of the biopsy instrument, which is obtained by the method for detecting the tip of the sample insertion instrument, is displayed by being superimposed on the tomographic image.

【0011】さらに、同じく関連発明としての他のMR
I装置は、上記の手段と同様のMRI装置において、傾
斜磁場電源及び高周波送受信部の制御を撮像時のパルス
シーケンスに従って行うと共にプローブで受信した高周
波信号を用いて画像再構成演算を行う計算機に、被検体
の外部から診断部位へ挿入する生検器具を誘導する生検
器具挿入誘導機構を接続し、この生検器具挿入誘導機構
へ前述の各手段のいずれかに記載の被検体挿入器具先端
検出方法で求められた生検器具の先端部の位置及び速度
の情報を送ると共に、該生検器具の先端部の目標位置と
の間でフィードバック制御を行い、上記生検器具を目標
位置まで自動的に誘導するようにしたものである。
Furthermore, another MR which is also a related invention
In the MRI apparatus similar to the above-mentioned means, the apparatus I is a computer that performs control of the gradient magnetic field power source and the high frequency transmission / reception unit according to a pulse sequence at the time of imaging and performs image reconstruction calculation using the high frequency signal received by the probe. A biopsy instrument insertion guide mechanism for guiding a biopsy instrument to be inserted into the diagnosis site from the outside of the subject is connected, and the biopsy instrument insertion guide mechanism is connected to the biopsy instrument insertion guide mechanism to detect the tip of the subject insertion instrument described in any one of the aforementioned means. While sending information on the position and speed of the tip of the biopsy instrument obtained by the method, feedback control is performed between the tip of the biopsy instrument and the target position of the biopsy instrument, and the biopsy instrument is automatically moved to the target position. It is designed to guide you to.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明による被
検体挿入器具先端検出方法の実施に使用するMRI装置
を示すブロック図である。このMRI装置は、被検体の
生体組織に生起される核磁気共鳴(以下「NMR」と略
記する)現象を利用して診断部位の断層像を得るもの
で、図1に示すように、静磁場発生手段1と、傾斜磁場
発生手段2と、傾斜磁場電源3と、プローブ4と、高周
波送受信部5と、計算機6と、表示器7とを有して成
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an MRI apparatus used for carrying out the method for detecting the tip of a subject insertion instrument according to the present invention. This MRI apparatus obtains a tomographic image of a diagnostic region by utilizing a nuclear magnetic resonance (hereinafter abbreviated as "NMR") phenomenon occurring in a living body tissue of a subject, and as shown in FIG. The generating unit 1, the gradient magnetic field generating unit 2, the gradient magnetic field power source 3, the probe 4, the high frequency transmitting / receiving unit 5, the calculator 6, and the display 7 are included.

【0013】上記静磁場発生手段1は、テーブル8上に
寝載された被検体9の周りにその体軸方向と直交する方
向に均一な静磁場を発生させるもので、上記被検体9を
寝載するテーブル8の周りのある広がりをもった空間に
配置され、例えば永久磁石又は磁界発生コイルから成
る。傾斜磁場発生手段2は、上記被検体9にX,Y,Z
の三軸方向の傾斜磁場Gx,Gy,Gzを与えるもので、
X,Y,Zの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイルから成
り、上記テーブル8の周りのある広がりをもった空間に
配置されている。傾斜磁場電源3は、上記傾斜磁場発生
手段2を駆動するもので、上記三軸方向に巻かれた傾斜
磁場コイルを駆動するようになっている。
The static magnetic field generating means 1 generates a uniform static magnetic field around the subject 9 placed on the table 8 in a direction orthogonal to the body axis direction. It is arranged in a space with a certain space around the table 8 to be mounted, and is composed of, for example, a permanent magnet or a magnetic field generating coil. The gradient magnetic field generating means 2 applies X, Y, Z to the subject 9.
Which gives gradient magnetic fields Gx, Gy, Gz in the three axial directions of
It is composed of a gradient magnetic field coil wound in three axial directions of X, Y, and Z, and is arranged in a space having a certain space around the table 8. The gradient magnetic field power supply 3 drives the gradient magnetic field generating means 2 and drives the gradient magnetic field coils wound in the three axial directions.

【0014】プローブ4は、上記被検体9の診断部位に
対して高周波信号を照射すると共に該被検体9の生体組
織のNMR現象により放出される高周波信号を受信する
もので、内部に照射コイルと受信コイルとを備えてい
る。高周波送受信部5は、上記プローブ4を駆動して被
検体9に対して高周波信号の照射及び受信を行うもので
ある。また、計算機6は、上記傾斜磁場電源3及び高周
波送受信部5の制御を撮像時のパルスシーケンスに従っ
て行うと共に上記プローブ4で受信した高周波信号を用
いて画像再構成演算を行うもので、例えばCPU(中央
処理装置)から成る。さらに、表示器7は、上記計算機
6で生成された画像信号を入力して断層像として表示す
るもので、例えばCRTから成る。
The probe 4 irradiates a high-frequency signal to the diagnostic region of the subject 9 and receives a high-frequency signal emitted by the NMR phenomenon of the living tissue of the subject 9, and has an irradiation coil inside. And a receiving coil. The high frequency transmitter / receiver 5 drives the probe 4 to irradiate and receive a high frequency signal on the subject 9. The computer 6 controls the gradient magnetic field power source 3 and the high frequency transmitting / receiving unit 5 in accordance with a pulse sequence at the time of imaging, and also performs an image reconstruction calculation using the high frequency signal received by the probe 4, and for example, a CPU ( Central processing unit). Further, the display 7 receives the image signal generated by the computer 6 and displays it as a tomographic image, and is composed of, for example, a CRT.

【0015】次に、このようなMRI装置を使用して実
施する被検体挿入器具先端検出方法について説明する。
図2は、被検体挿入器具先端検出方法の第一の実施形態
におけるパルスシーケンスを示すタイミング線図であ
る。この実施形態は、被検体の外部から診断部位へ挿入
した生検器具を含む関心領域について高周波信号の照射
と傾斜磁場の印加を同時に行って該関心領域を選択励起
し、上記生検器具の先端部の移動方向に沿って傾斜磁場
を印加してエコーを発生させ、受信したエコーをフーリ
エ変換によって投影信号に変換し、この投影信号の位相
分布を求めて、上記傾斜磁場印加中の生検器具先端部の
移動によって引き起こされる位相変化の位置及び位相の
大きさから上記先端部の位置及び速度を求めるものであ
る。
Next, a method for detecting the tip of the subject insertion instrument carried out by using such an MRI apparatus will be described.
FIG. 2 is a timing diagram showing a pulse sequence in the first embodiment of the method of detecting the tip of the subject insertion instrument. In this embodiment, irradiation of a high frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including a biopsy device inserted into the diagnosis site from the outside of the subject to selectively excite the region of interest, and the tip of the biopsy device is selected. A gradient magnetic field is applied along the moving direction of the part to generate an echo, the received echo is converted into a projection signal by Fourier transform, the phase distribution of the projection signal is obtained, and the biopsy instrument is applying the gradient magnetic field. The position and speed of the tip portion are obtained from the position and the magnitude of the phase change caused by the movement of the tip portion.

【0016】いま、図3において、被検体の外部から診
断部位へ挿入した生検器具を含む関心領域を符号10で
示すと、この関心領域10内に生検針やカテーテルなど
の生検器具11が入っており、その先端部12が上記関
心領域10の面内をX方向に沿って速度vで移動してい
るものとする。なお、上記生検器具11は、非磁性物質
から成り、かつその先端部12には、磁場空間中で高周
波信号の照射によってNMR現象を生じる物質、例えば
水素、炭素等を含む物質が内蔵されている。このような
状態で、図2に示すように、時刻t0において図2
(b)に示す高周波信号(RF)13と、図2(c)に
示すZ方向に磁場強度が変化する傾斜磁場(Gz)14と
を同時に印加して、上記関心領域10の断面を選択励起
する。このとき、上記生検器具11の先端部は、符号1
2の位置にある。次に、図2(d)に示すX方向に磁場
強度が変化する傾斜磁場(Gx)15を時間Tだけ印加
し、さらにこの傾斜磁場15の振幅の極性を反転させて
時間2Tだけ印加する。このとき、上記X方向の傾斜磁
場15を印加してから時間2T後の時刻t1において、
この傾斜磁場15の振幅の時間積分値が“0”となるの
で、図2(e)に示すようにエコー16が発生する。こ
のエコー16は図1に示すプローブ4を介して高周波送
受信部5でサンプリングされ、計算機6に格納される。
Referring now to FIG. 3, a region of interest including a biopsy instrument inserted from the outside of the subject into the diagnosis site is indicated by reference numeral 10. In the region of interest 10, a biopsy instrument 11 such as a biopsy needle or a catheter is shown. It is assumed that the tip portion 12 is inside and the tip portion 12 is moving in the plane of the region of interest 10 along the X direction at a velocity v. The biopsy instrument 11 is made of a non-magnetic substance, and the tip 12 thereof contains a substance that causes an NMR phenomenon by irradiation of a high frequency signal in a magnetic field space, for example, a substance containing hydrogen, carbon and the like. There is. In such a state, the way, the time t 0 shown in FIG. 2 2
A high frequency signal (RF) 13 shown in (b) and a gradient magnetic field (Gz) 14 whose magnetic field strength changes in the Z direction shown in FIG. 2 (c) are simultaneously applied to selectively excite the cross section of the region of interest 10. To do. At this time, the distal end portion of the biopsy instrument 11 is denoted by reference numeral 1.
It is in position 2. Next, a gradient magnetic field (Gx) 15 whose magnetic field strength changes in the X direction shown in FIG. 2D is applied for a time T, and the polarity of the amplitude of this gradient magnetic field 15 is inverted and applied for a time 2T. At this time, at time t 1 two hours after the application of the gradient magnetic field 15 in the X direction,
Since the time integral value of the amplitude of the gradient magnetic field 15 becomes "0", the echo 16 is generated as shown in FIG. 2 (e). The echo 16 is sampled by the high frequency transmitting / receiving unit 5 via the probe 4 shown in FIG. 1 and stored in the computer 6.

【0017】ここで、図2(a)に示す時刻t0からt1
の間に、図3において生検器具11の先端部が符号12
の位置から12′の位置に移動したとすると、上記先端
部12に内蔵された物質の磁気スピンの位相は、図2
(d)に示すX方向の傾斜磁場15の印加を受けること
により、その移動速度vに比例した大きさで回転する。
その大きさは、γを磁気回転比とし、Gを傾斜磁場の振
幅とし、θを位相の大きさとすると、式(1)によって
表される。 この式(1)により、図3に示す生検器具11の先端部
12の移動は磁気スピンの位相変化に置き換えることが
可能であり、図2(e)に示すように得られたエコー1
6の位相を調べることにより、上記生検器具11の先端
部12の位置及び速度を検出することができる。
Here, from time t 0 to t 1 shown in FIG.
In the meantime, in FIG.
2'to the position 12 ', the phase of the magnetic spin of the substance contained in the tip 12 is as shown in FIG.
When the gradient magnetic field 15 in the X direction shown in (d) is applied, the magnetic field rotates at a magnitude proportional to its moving speed v.
Its magnitude is expressed by equation (1), where γ is the gyromagnetic ratio, G is the amplitude of the gradient magnetic field, and θ is the magnitude of the phase. With this equation (1), the movement of the tip portion 12 of the biopsy instrument 11 shown in FIG. 3 can be replaced by a phase change of the magnetic spin, and the echo 1 obtained as shown in FIG.
By examining the phase of 6, the position and speed of the tip 12 of the biopsy instrument 11 can be detected.

【0018】次に、上記計算機6に格納されたエコー1
6をX方向に沿ってフーリエ変換し、その実部の値と虚
部の値とを用いて図3下部のグラフに示すように位相分
布を求める。これはX方向に沿ったフーリエ変換の結果
であるから、Y方向への投影を表している。生検器具1
1の先端部は、図2(a)に示す時刻t0からt1の間に
符号12の位置から12′の位置まで移動し、上述のよ
うにX方向の傾斜磁場15の印加を受けることにより先
端部12内の物質の磁気スピンの位相が回転するので、
図3下部のグラフで符号17を付して示すように位相の
変化する場所が見い出される。この場合、関心領域10
の断面内の生体組織又は物質は総て静止しており、生検
器具11だけが移動して位相変化を引き起こしていると
仮定している。従って、図3下部のグラフにおいて符号
17を付して示す位置は生検器具11の先端部12′の
位置を示していることがわかる。さらに、前述の式
(1)においてT=t1として演算することにより、時
刻t1における生検器具11の先端部12の速度vが求
まる。なお、図3下部のグラフにおいて、符号18を付
した部分は、関心領域10の断面内の生体組織又は物質
による位相分布を示しており、これは背景雑音である。
Next, the echo 1 stored in the computer 6
6 is Fourier-transformed along the X direction, and the value of the real part and the value of the imaginary part are used to obtain the phase distribution as shown in the graph in the lower part of FIG. Since this is the result of the Fourier transform along the X direction, it represents the projection in the Y direction. Biopsy instrument 1
The tip of No. 1 moves from the position 12 to the position 12 'between times t 0 and t 1 shown in FIG. 2 (a) and receives the application of the gradient magnetic field 15 in the X direction as described above. Causes the phase of the magnetic spin of the substance in the tip 12 to rotate,
A place where the phase changes is found as shown by the reference numeral 17 in the graph in the lower part of FIG. In this case, the region of interest 10
It is assumed that all biological tissue or material in the cross-section is stationary and that only biopsy device 11 is moving and causing a phase change. Therefore, it can be seen that the position indicated by reference numeral 17 in the lower graph of FIG. 3 indicates the position of the tip portion 12 ′ of the biopsy instrument 11. Further, the velocity v of the tip portion 12 of the biopsy instrument 11 at the time t 1 can be obtained by calculating T = t 1 in the above-mentioned formula (1). In the graph in the lower part of FIG. 3, the part denoted by reference numeral 18 shows the phase distribution due to the biological tissue or substance in the cross section of the region of interest 10, which is the background noise.

【0019】このように、図3に示すように、2次元平
面としての関心領域10内を一次元的に移動する生検器
具11の先端部12の位置は、必ずしも二次元画像を得
ることなく、図2(e)に示すようにただ1個のエコー
16を計測するだけで知ることができる。従って、被検
体内に挿入した生検器具11の位置検出のための時間分
解能が向上し、以上の計測を短時間で繰り返すことによ
り、時々刻々変化する生検器具11の先端部12の位置
を実時間でモニタすることが可能となる。
Thus, as shown in FIG. 3, the position of the tip 12 of the biopsy instrument 11 that moves one-dimensionally within the region of interest 10 as a two-dimensional plane does not necessarily obtain a two-dimensional image. , As shown in FIG. 2E, it can be known by measuring only one echo 16. Therefore, the time resolution for detecting the position of the biopsy instrument 11 inserted into the subject is improved, and by repeating the above measurement in a short time, the position of the tip portion 12 of the biopsy instrument 11 that changes from moment to moment can be determined. It is possible to monitor in real time.

【0020】図4は、被検体挿入器具先端検出方法の第
二の実施形態におけるパルスシーケンスを示すタイミン
グ線図である。この実施形態は、上記被検体の外部から
診断部位へ挿入した生検器具を含む関心領域について高
周波信号の照射と傾斜磁場の印加を同時に行って該関心
領域を選択励起し、上記生検器具の先端部の移動方向に
沿って傾斜磁場を印加して第一のエコーを発生させ、そ
の後再度上記関心領域を選択励起し、上記第一のエコー
を発生させるために印加したのと同一方向に傾斜磁場を
印加して第二のエコーを発生させ、受信したそれぞれの
エコーをフーリエ変換によって投影信号に変換し、この
投影信号の位相分布を求めて、第一のエコーより得られ
た位相分布と第二のエコーより得られた位相分布との差
分をとることにより背景雑音を除去し、上記傾斜磁場印
加中の生検器具先端部の移動によって引き起こされる位
相の変化を強調してその位相変化の位置及び位相の大き
さから上記先端部の位置及び速度を求めるものである。
そして、この実施形態は、図2及び図3に示す第一の実
施形態と異なり、関心領域10の断面に血流などの磁気
スピンの位相の回転を生じさせる要素を含み、生検器具
11の先端部12の識別が困難な場合に適用するもので
ある。
FIG. 4 is a timing diagram showing a pulse sequence in the second embodiment of the method for detecting the tip of the subject insertion instrument. In this embodiment, irradiation of a high-frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including a biopsy device inserted into the diagnosis site from the outside of the subject to selectively excite the region of interest, and A gradient magnetic field is applied along the moving direction of the tip to generate the first echo, and then the region of interest is selectively excited again, and the same direction as that applied to generate the first echo is tilted. A magnetic field is applied to generate a second echo, each received echo is transformed into a projection signal by Fourier transform, the phase distribution of this projection signal is determined, and the phase distribution obtained from the first echo and the The background noise is removed by taking the difference from the phase distribution obtained from the two echoes, and the phase change caused by the movement of the tip of the biopsy instrument during the application of the gradient magnetic field is emphasized. From the magnitude of the position and phase and requests the position and speed of the tip portion.
This embodiment is different from the first embodiment shown in FIGS. 2 and 3 in that the cross section of the region of interest 10 includes an element that causes rotation of the phase of the magnetic spin, such as blood flow, and the biopsy instrument 11 has the same structure. This is applied when it is difficult to identify the tip portion 12.

【0021】いま、図5において、被検体の外部から診
断部位へ挿入した生検器具を含む関心領域を符号10で
示すと、この関心領域10内に生検針やカテーテルなど
の生検器具11が入っており、その先端部12が上記関
心領域10の面内をX方向に沿って速度vで移動してい
るものとする。このような状態で、図4に示すように、
時刻t0において図4(b)に示す高周波信号(RF)
13と、図4(c)に示すZ方向に磁場強度が変化する
傾斜磁場(Gz)14とを同時に印加して、上記関心領
域10の断面を選択励起する。次に、図4(d)に示す
X方向に磁場強度が変化する傾斜磁場(Gx)15を時
間Tだけ印加し、さらにこの傾斜磁場15の振幅の極性
を反転させて時間2Tだけ印加する。このとき、上記X
方向の傾斜磁場15を印加してから時間2T後の時刻t
1において、この傾斜磁場15の振幅の時間積分値が
“0”となるので、図4(e)に示すようにエコー16
が発生する。このエコー16は図1に示すプローブ4を
介して高周波送受信部5でサンプリングされ、計算機6
に格納される。このとき、上記生検器具11の先端部
は、図5(a)に示す符号12の位置にある。
In FIG. 5, a region of interest 10 including a biopsy instrument inserted from the outside of the subject into the diagnosis site is indicated by reference numeral 10. In the region of interest 10, a biopsy instrument 11 such as a biopsy needle or a catheter is shown. It is assumed that the tip portion 12 is inside and the tip portion 12 is moving in the plane of the region of interest 10 along the X direction at a velocity v. In this state, as shown in FIG.
At time t 0 , the high frequency signal (RF) shown in FIG.
13 and a gradient magnetic field (Gz) 14 whose magnetic field strength changes in the Z direction shown in FIG. 4C are simultaneously applied to selectively excite the cross section of the region of interest 10. Next, a gradient magnetic field (Gx) 15 whose magnetic field strength changes in the X direction shown in FIG. 4D is applied for a time T, and the polarity of the amplitude of this gradient magnetic field 15 is inverted and applied for a time 2T. At this time, the above X
Time 2T after the application of the gradient magnetic field 15 in the direction t
At 1 , the time integrated value of the amplitude of this gradient magnetic field 15 becomes "0", so as shown in FIG.
Occurs. The echo 16 is sampled by the high frequency transmitting / receiving unit 5 via the probe 4 shown in FIG.
Is stored in At this time, the tip portion of the biopsy instrument 11 is at the position of reference numeral 12 shown in FIG.

【0022】次に、時刻t2において図4(b)に示す
高周波信号(RF)19と、図4(c)に示すZ方向に
磁場強度が変化する傾斜磁場(Gz)20とを同時に印
加して、上記関心領域10の断面を再び選択励起する。
次に、図4(d)に示すX方向に磁場強度が変化する傾
斜磁場(Gx)21を時間Tだけ印加し、さらにこの傾
斜磁場21の振幅の極性を反転させて時間2Tだけ印加
する。このとき、上記X方向の傾斜磁場21を印加して
から時間2T後の時刻t3において、この傾斜磁場21
の振幅の時間積分値が“0”となるので、図4(e)に
示すようにエコー22が発生する。このエコー22は図
1に示すプローブ4を介して高周波送受信部5でサンプ
リングされ、計算機6に格納される。このとき、上記生
検器具11の先端部は、図5(b)に示すように符号1
2の位置から12′の位置に移動している。
Next, at time t 2 , the high frequency signal (RF) 19 shown in FIG. 4B and the gradient magnetic field (Gz) 20 whose magnetic field strength changes in the Z direction shown in FIG. 4C are applied simultaneously. Then, the cross section of the region of interest 10 is selectively excited again.
Next, a gradient magnetic field (Gx) 21 whose magnetic field strength changes in the X direction shown in FIG. 4D is applied for a time T, and the polarity of the amplitude of the gradient magnetic field 21 is inverted and applied for a time 2T. At this time, the gradient magnetic field 21 is applied at time t 3 2T after the application of the gradient magnetic field 21 in the X direction.
Since the time integral value of the amplitude of is 0, the echo 22 is generated as shown in FIG. The echo 22 is sampled by the high frequency transmitting / receiving unit 5 via the probe 4 shown in FIG. 1 and stored in the computer 6. At this time, the tip portion of the biopsy instrument 11 is designated by reference numeral 1 as shown in FIG.
It has moved from position 2 to position 12 '.

【0023】次に、前記計算機6に格納された時刻t1
におけるエコー16をX方向に沿ってフーリエ変換し、
その実部の値と虚部の値とを用いて図5(a)下部のグ
ラフに示すように位相分布を求める。同様にして、上記
計算機6に格納された時刻t3におけるエコー22をX
方向に沿ってフーリエ変換し、その実部の値と虚部の値
とを用いて図5(b)下部のグラフに示すように位相分
布を求める。ここで、図5(a)において符号23を付
した部分は、時刻t1での位相変化部分を示しており、
図5(b)において符号24を付した部分は、時刻t3
での位相変化部分を示している。なお、図5(a)及び
(b)において符号18を付した部分は、それぞれ背景
雑音を示している。上記の時刻t1からt3の間は短時間
であるので、その間は背景雑音18,18は定常的であ
ると考えることができ、図5(a)下部のグラフに示す
位相分布と図5(b)下部のグラフに示す位相分布との
差分をとることにより、上記背景雑音18,18は除去
され、時刻t1での位相変化部分23と時刻t3での位相
変化部分24だけが強調される。
Next, the time t 1 stored in the computer 6
Fourier transform the echo 16 at along the X direction,
Using the value of the real part and the value of the imaginary part, the phase distribution is obtained as shown in the lower graph of FIG. Similarly, the echo 22 at time t 3 stored in the computer 6 is X
Fourier transform is performed along the direction, and the phase distribution is obtained using the value of the real part and the value of the imaginary part as shown in the graph in the lower part of FIG. Here, in FIG. 5A, the part indicated by the reference numeral 23 indicates the phase change part at time t 1 ,
In FIG. 5B, the part indicated by reference numeral 24 is the time t 3
Shows the phase change part at. In addition, in FIG. 5A and FIG. 5B, the portions denoted by reference numeral 18 respectively indicate background noise. Since the time t 1 to t 3 is short, it can be considered that the background noises 18, 18 are stationary during that time, and the phase distribution shown in the lower graph of FIG. (b) by taking the difference between the phase distribution shown in the lower part of the graph, the background noise 18 and 18 is removed, only the phase changing portion 24 in the phase change portion 23 and the time t 3 at time t 1 is highlighted To be done.

【0024】図5(a)において位相変化部分23は、
時刻t1での生検器具11の先端部12の位置を示して
おり、図5(b)において位相変化部分24は、時刻t
3での生検器具11の先端部12′の位置を示してい
る。従って、前述の位相分布の差分をとることにより、
時々刻々変化する生検器具11の先端部12の位置変化
を求めることができ、実時間でモニタすることが可能と
なる。また、その生検器具11の先端部12の位置変化
量から、該先端部12の速度が求まる。
In FIG. 5A, the phase change portion 23 is
The position of the distal end portion 12 of the biopsy instrument 11 at time t 1 is shown, and the phase change portion 24 in FIG.
The position of the tip 12 'of the biopsy device 11 at 3 is shown. Therefore, by taking the difference of the above-mentioned phase distribution,
The position change of the distal end portion 12 of the biopsy instrument 11 which changes moment by moment can be obtained and can be monitored in real time. Further, the speed of the tip portion 12 can be obtained from the amount of positional change of the tip portion 12 of the biopsy instrument 11.

【0025】図6は、被検体挿入器具先端検出方法の第
三の実施形態におけるパルスシーケンスを示すタイミン
グ線図である。この実施形態は、上記被検体の外部から
診断部位へ挿入した生検器具を含む関心領域について高
周波信号の照射と傾斜磁場の印加を同時に行って該関心
領域を選択励起し、上記生検器具の移動する先端部を含
む面の一方向に沿って傾斜磁場を印加して第一のエコー
を発生させ、その後再度上記関心領域を選択励起し、上
記第一のエコーを発生させるために印加したのと直交し
上記生検器具先端部の移動する面の他の一方向に沿って
傾斜磁場を印加して第二のエコーを発生させ、受信した
それぞれのエコーをフーリエ変換によって投影信号に変
換し、この投影信号の位相分布を求めて、第一のエコー
より得られた位相分布と第二のエコーより得られた位相
分布とから二次元的に上記先端部の位置及び速度を求め
るものである。そして、この実施形態は、前述の第一の
実施形態及び第二の実施形態と異なり、生検器具11が
二次元平面内を例えばX,Y方向に二次元的に移動する
場合に適用するものである。
FIG. 6 is a timing diagram showing a pulse sequence in the third embodiment of the method for detecting the tip of the subject insertion instrument. In this embodiment, irradiation of a high-frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including a biopsy device inserted into the diagnosis site from the outside of the subject to selectively excite the region of interest, and A gradient magnetic field was applied along one direction of a plane including the moving tip to generate a first echo, and then the region of interest was selectively excited again and applied to generate the first echo. A second echo is generated by applying a gradient magnetic field along another direction of the moving surface of the tip of the biopsy instrument, which is orthogonal to the above, and converts each received echo into a projection signal by Fourier transform, The phase distribution of this projection signal is obtained, and the position and velocity of the tip portion are two-dimensionally obtained from the phase distribution obtained from the first echo and the phase distribution obtained from the second echo. And this embodiment is different from the above-mentioned first and second embodiments, and is applied when the biopsy instrument 11 moves two-dimensionally in a two-dimensional plane, for example, in the X and Y directions. Is.

【0026】いま、図7において、被検体の外部から診
断部位へ挿入した生検器具を含む関心領域を符号10で
示すと、この関心領域10内に生検針やカテーテルなど
の生検器具11が入っており、その先端部12が上記関
心領域10の面内をX方向に沿って速度vxで、Y方向
に沿って速度vyで移動しているものとする。このよう
な状態で、図6に示すように、時刻t0において図6
(b)に示す高周波信号(RF)13と、図6(c)に
示すZ方向に磁場強度が変化する傾斜磁場(Gz)14
とを同時に印加して、上記関心領域10の断面を選択励
起する。次に、図6(d)に示すX方向に磁場強度が変
化する傾斜磁場(Gx)15を時間Tだけ印加し、さら
にこの傾斜磁場15の振幅の極性を反転させて時間2T
だけ印加する。このとき、上記X方向の傾斜磁場15を
印加してから時間2T後の時刻t1において、この傾斜
磁場15の振幅の時間積分値が“0”となるので、図6
(f)に示すようにエコー16が発生する。このエコー
16は図1に示すプローブ4を介して高周波送受信部5
でサンプリングされ、計算機6に格納される。このと
き、上記生検器具11の先端部は、図7に示す符号12
の位置にある。
In FIG. 7, a region of interest 10 including a biopsy instrument inserted into the diagnosis site from the outside of the subject is indicated by reference numeral 10. In the region of interest 10, a biopsy instrument 11 such as a biopsy needle or a catheter is shown. It is assumed that the tip portion 12 has entered and is moving in the plane of the region of interest 10 at a velocity vx along the X direction and at a velocity vy along the Y direction. In this state, as shown in FIG. 6, at time t 0 6
A high frequency signal (RF) 13 shown in (b) and a gradient magnetic field (Gz) 14 whose magnetic field strength changes in the Z direction shown in FIG. 6C.
And are simultaneously applied to selectively excite the cross section of the region of interest 10. Next, a gradient magnetic field (Gx) 15 whose magnetic field strength changes in the X direction shown in FIG. 6D is applied for a period of time T, and the polarity of the amplitude of this gradient magnetic field 15 is inverted to obtain a period of 2T.
Only apply. At this time, the time integral value of the amplitude of the gradient magnetic field 15 becomes “0” at time t 1 2T after the application of the gradient magnetic field 15 in the X direction.
An echo 16 is generated as shown in (f). This echo 16 is transmitted through the probe 4 shown in FIG.
Are sampled in and stored in the computer 6. At this time, the distal end portion of the biopsy instrument 11 has a reference numeral 12 shown in FIG.
In the position.

【0027】次に、時刻t2において図6(b)に示す
高周波信号(RF)19と、図6(c)に示すZ方向に
磁場強度が変化する傾斜磁場(Gz)20とを同時に印
加して、上記関心領域10の断面を再び選択励起する。
次に、図6(e)に示すY方向に磁場強度が変化する傾
斜磁場(Gy)25を時間Tだけ印加し、さらにこの傾
斜磁場25の振幅の極性を反転させて時間2Tだけ印加
する。このとき、上記Y方向の傾斜磁場25を印加して
から時間2T後の時刻t3において、この傾斜磁場25
の振幅の時間積分値が“0”となるので、図6(f)に
示すようにエコー26が発生する。このエコー26は図
1に示すプローブ4を介して高周波送受信部5でサンプ
リングされ、計算機6に格納される。このとき、上記生
検器具11の先端部は、図7に示すように符号12の位
置から12′の位置に移動している。
Next, at time t 2 , the high frequency signal (RF) 19 shown in FIG. 6B and the gradient magnetic field (Gz) 20 whose magnetic field strength changes in the Z direction shown in FIG. 6C are applied simultaneously. Then, the cross section of the region of interest 10 is selectively excited again.
Next, a gradient magnetic field (Gy) 25 whose magnetic field strength changes in the Y direction shown in FIG. 6E is applied for a time T, and the polarity of the amplitude of this gradient magnetic field 25 is inverted and applied for a time 2T. At this time, the gradient magnetic field 25 is applied at time t 3 which is 2T after the application of the gradient magnetic field 25 in the Y direction.
Since the time integrated value of the amplitude of is 0, an echo 26 is generated as shown in FIG. 6 (f). The echo 26 is sampled by the high frequency transmitting / receiving unit 5 via the probe 4 shown in FIG. 1 and stored in the computer 6. At this time, the tip portion of the biopsy instrument 11 has moved from the position 12 to the position 12 'as shown in FIG.

【0028】次に、前記計算機6に格納された時刻t1
におけるエコー16をX方向に沿ってフーリエ変換し、
その実部の値と虚部の値とを用いて図7下部のX方向の
グラフに示すように位相分布を求める。同様にして、上
記計算機6に格納された時刻t3におけるエコー26を
Y方向に沿ってフーリエ変換し、その実部の値と虚部の
値とを用いて図7左側部のY方向のグラフに示すように
位相分布を求める。ここで、図7において、符号27を
付した位相変化部分は、時刻t1における生検器具11
の先端部12の位置xと速度vxとを示し、符号28を
付した位相変化部分は、時刻t3における生検器具11
の先端部12′の位置yと速度vyとを示している。な
お、図7の二つのグラフにおいて符号18を付した部分
は、それぞれの位相分布における背景雑音を示してい
る。
Next, the time t 1 stored in the computer 6
Fourier transform the echo 16 at along the X direction,
Using the value of the real part and the value of the imaginary part, the phase distribution is obtained as shown in the graph in the X direction at the bottom of FIG. 7. Similarly, the echo 26 at the time t 3 stored in the computer 6 is Fourier transformed along the Y direction, and the value of the real part and the value of the imaginary part are used to form a graph in the Y direction on the left side of FIG. Obtain the phase distribution as shown. Here, in FIG. 7, the phase change portion denoted by reference numeral 27 is the biopsy instrument 11 at time t 1 .
The position x and the speed vx of the tip portion 12 of the biopsy instrument 11 at the time t 3 are indicated by the phase change portion 28.
The position y and the speed vy of the tip portion 12 'of the are shown. In addition, in the two graphs of FIG. 7, the part indicated by reference numeral 18 indicates the background noise in each phase distribution.

【0029】上記の時刻t1からt3の間は短時間である
ので、その間は背景雑音18,18は定常的であり、且
つ生検器具11は等速度で移動していると考えることが
できるので、時刻t1及びt3のそれぞれにおける位置と
速度は、以下の式によって得られる。すなわち、時刻t
1においては、 となり、時刻t3においては、 となる。このように、二次元的に移動する生検器具11
の先端部12の位置は、わざわざ二次元画像を計測する
ことなく、直交する二方向の位相分布を求めるだけで知
ることができる。
Since the time t 1 to t 3 is short, it can be considered that the background noises 18 and 18 are stationary and the biopsy instrument 11 is moving at a constant speed during that time. Therefore, the position and velocity at each of the times t 1 and t 3 are obtained by the following equations. That is, the time t
In 1 , And at time t 3 , Becomes In this way, the biopsy instrument 11 that moves two-dimensionally
The position of the tip portion 12 can be known only by obtaining the phase distributions in two orthogonal directions without measuring the two-dimensional image.

【0030】上述の図6及び図7で説明した第三の実施
形態は、生検器具11が二次元平面内を例えばX,Y方
向に二次元的に移動する場合に、その先端部12の位置
及び速度を求めるものであるが、この考え方を三次元に
拡張すれば、上記生検器具11が例えばX,Y,Z方向
に三次元的に移動する場合に、その先端部12の位置及
び速度を求めることができる。すなわち、上記被検体の
外部から診断部位へ挿入した生検器具を含む関心領域に
ついて高周波信号の照射と傾斜磁場の印加を同時に行っ
て該関心領域を選択励起し、上記生検器具の移動する先
端部を含む体積の一方向に沿って傾斜磁場を印加して第
一のエコーを発生させ、その後再度上記関心領域を選択
励起し、上記第一のエコーを発生させるために印加した
のと直交し上記生検器具先端部の移動する体積の他の一
方向に沿って傾斜磁場を印加して第二のエコーを発生さ
せ、さらにその後再度上記関心領域を選択励起し、上記
第一及び第二のエコーを発生させるために印加したいず
れとも直交し上記生検器具先端部の移動する体積の更に
他の一方向に沿って傾斜磁場を印加して第三のエコーを
発生させ、受信したそれぞれのエコーをフーリエ変換に
よって投影信号に変換し、この投影信号の位相分布を求
めて、第一のエコーより求めた第一の位相分布と、第二
のエコーより求め上記第一の位相分布と直交する方向の
第二の位相分布と、第三のエコーより求め上記第一及び
第二のいずれの位相分布とも直交する方向の第三の位相
分布とから、三次元的に上記先端部の位置及び速度を求
めるようにすればよい。
In the third embodiment described with reference to FIGS. 6 and 7, when the biopsy instrument 11 moves two-dimensionally in a two-dimensional plane, for example, in the X and Y directions, the tip portion 12 of the biopsy instrument 11 is moved. The position and velocity are obtained. If this idea is extended to three dimensions, when the biopsy instrument 11 moves three-dimensionally in, for example, the X, Y, and Z directions, the position of the tip 12 and The speed can be calculated. That is, irradiation of a high-frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including a biopsy instrument inserted from the outside of the subject into a diagnostic region to selectively excite the region of interest, and the moving tip of the biopsy instrument is moved. A gradient magnetic field is applied along one direction of the volume containing the part to generate a first echo, and then the region of interest is selectively excited again, and is orthogonal to that applied to generate the first echo. A gradient magnetic field is applied along the other direction of the moving volume of the biopsy instrument tip to generate a second echo, and then the region of interest is selectively excited again, and the first and second Each echo received is generated by applying a gradient magnetic field along one direction of the moving volume of the biopsy instrument tip, which is orthogonal to any of the applied echoes to generate an echo. The Fourier Conversion to a projection signal by this conversion, the phase distribution of this projection signal is obtained, and the first phase distribution obtained from the first echo and the second phase obtained in the direction orthogonal to the first phase distribution obtained from the second echo are obtained. The position and velocity of the tip portion are three-dimensionally determined from the second phase distribution and the third phase distribution in the direction orthogonal to any of the first and second phase distributions obtained from the third echo. You can do this.

【0031】図8は、被検体挿入器具先端検出方法の第
四の実施形態におけるパルスシーケンスを示すタイミン
グ線図である。前述の図2〜図7の実施形態において
は、生検器具11の先端部12に内蔵された高周波信号
の照射によってNMR現象を生じる物質による位相変化
から上記先端部12の位置を検出する場合を示したが、
この第四の実施形態は、生検器具11そのものと被検体
の生体組織との間の境界部分に生じる磁化率の差異によ
って引き起こされる位相変化から、生検器具11の先端
部12の位置を検出するものである。
FIG. 8 is a timing diagram showing a pulse sequence in the fourth embodiment of the method for detecting the tip of the subject insertion instrument. In the embodiments of FIGS. 2 to 7 described above, the case where the position of the tip 12 is detected from the phase change due to the substance that causes the NMR phenomenon by the irradiation of the high frequency signal contained in the tip 12 of the biopsy instrument 11 will be described. I showed you
In the fourth embodiment, the position of the tip 12 of the biopsy instrument 11 is detected from the phase change caused by the difference in magnetic susceptibility at the boundary between the biopsy instrument 11 itself and the living tissue of the subject. To do.

【0032】いま、図9において、被検体の外部から診
断部位へ挿入した生検器具を含む関心領域を符号10で
示すと、この関心領域10内に生検針やカテーテルなど
の生検器具11が入っており、その先端部12が上記関
心領域10の面内をX方向に沿って速度vで移動してい
るものとする。このような状態で、図8に示すように、
時刻t0において図8(b)に示す高周波信号(RF)
13と、図8(c)に示すZ方向に磁場強度が変化する
傾斜磁場(Gz)14とを同時に印加して、上記関心領
域10の断面を選択励起する。次に、図8(d)に示す
X方向に磁場強度が変化する傾斜磁場(Gx)15を時
間Tだけ印加し、さらにこの傾斜磁場15の振幅の極性
を反転させて時間2Tだけ印加する。このとき、上記X
方向の傾斜磁場15を印加してから時間2T後の時刻t
1において、この傾斜磁場15の振幅の時間積分値が
“0”となるので、図8(e)に示すようにエコー16
が発生する。このエコー16は図1に示すプローブ4を
介して高周波送受信部5でサンプリングされ、計算機6
に格納される。
In FIG. 9, a region of interest including a biopsy instrument inserted into the diagnosis site from the outside of the subject is indicated by reference numeral 10, and in the region of interest 10, a biopsy instrument 11 such as a biopsy needle or a catheter is shown. It is assumed that the tip portion 12 is inside and the tip portion 12 is moving in the plane of the region of interest 10 along the X direction at a velocity v. In this state, as shown in FIG.
At time t 0 , the high frequency signal (RF) shown in FIG.
13 and a gradient magnetic field (Gz) 14 whose magnetic field strength changes in the Z direction shown in FIG. 8C are simultaneously applied to selectively excite the cross section of the region of interest 10. Next, a gradient magnetic field (Gx) 15 whose magnetic field strength changes in the X direction shown in FIG. 8D is applied for a time T, and the polarity of the amplitude of this gradient magnetic field 15 is inverted and applied for a time 2T. At this time, the above X
Time 2T after the application of the gradient magnetic field 15 in the direction t
At 1 , the time integrated value of the amplitude of this gradient magnetic field 15 becomes “0”, so that the echo 16 is generated as shown in FIG.
Occurs. The echo 16 is sampled by the high frequency transmitting / receiving unit 5 via the probe 4 shown in FIG.
Is stored in

【0033】次に、上記計算機6に格納された時刻t1
におけるエコー16をX方向に沿ってフーリエ変換し、
その実部の値と虚部の値とを用いて図9下部のグラフに
示すように位相分布を求める。ここで、“Radiology”
(May 1990)のP.561〜565に掲載の論文“Evaluation of
the Susceptibility Effect on the Phase Images ofa
Simple Gradient Echo”で述べられているように、磁
化率の異なる物質の境界においてはその磁化率の差異が
位相変化をもたらすことが知られている。従って、この
実施形態において、X方向に配置された生検器具11を
含む断面(10)のX方向に沿った位相分布では、図9
に示すように、生検器具11の先端部12を境界として
符号29を付した部分と符号30を付した部分とに示す
ような位相段差のある位置が、求める生検器具11の先
端部12の位置を示すことがわかる。なお、この実施形
態は、前述の図2〜図7の実施形態で説明した方法及び
三次元計測の方法がそれぞれ適用可能である。
Next, the time t 1 stored in the computer 6 is stored.
Fourier transform the echo 16 at along the X direction,
Using the value of the real part and the value of the imaginary part, the phase distribution is obtained as shown in the graph in the lower part of FIG. Where “Radiology”
(May 1990), pp. 561-565, "Evaluation of
the Susceptibility Effect on the Phase Images ofa
As described in “Simple Gradient Echo”, it is known that the difference in magnetic susceptibility causes a phase change at the boundary of materials having different magnetic susceptibility. Therefore, in this embodiment, the magnetic field is arranged in the X direction. In the phase distribution along the X direction of the cross section (10) including the biopsy instrument 11 shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the position with the phase difference as shown by the part with the reference numeral 29 and the part with the reference numeral 30 with the tip 12 of the biopsy instrument 11 as the boundary is the tip 12 of the biopsy instrument 11 to be obtained. It can be seen that it indicates the position of. Note that the method and the three-dimensional measurement method described in the embodiments of FIGS. 2 to 7 can be applied to this embodiment, respectively.

【0034】以上のように構成されたそれぞれの実施形
態による被検体挿入器具先端検出方法の実施に使用する
MRI装置は、前述の図1に示すように構成されてい
る。そして、このMRI装置においては、その表示器7
に、被検体9の外部から診断部位へ挿入した生検器具1
1を含む関心領域10について予め計測した断層像を表
示すると共に、前述のいずれかの実施形態による被検体
挿入器具先端検出方法で求められた生検器具11の先端
部12の位置情報を上記断層像に重ね合わせて表示する
ようになっている。すなわち、図10に示すように、表
示器7の画面には、関心領域10について計測した断層
像31が表示されると共に、検出した生検器具11の先
端部12の位置情報32が上記断層像31に重ね合わせ
て表示される。これにより、被検体9の外部から診断部
位へ挿入した生検器具11の先端部12の位置と、診断
部位の生体組織との関係を明確に知ることができる。
The MRI apparatus used for carrying out the method for detecting the tip of the subject insertion instrument according to each of the embodiments configured as described above is configured as shown in FIG. 1 described above. And in this MRI apparatus, the display 7
The biopsy instrument 1 inserted into the diagnostic site from outside the subject 9
A tomographic image measured in advance for the region of interest 10 including 1 is displayed, and the position information of the tip portion 12 of the biopsy instrument 11 obtained by the method for detecting the tip of the subject insertion instrument according to any of the above-described embodiments is used as the tomographic image. It is designed to be displayed superimposed on the image. That is, as shown in FIG. 10, a tomographic image 31 of the region of interest 10 is displayed on the screen of the display 7, and the detected positional information 32 of the tip 12 of the biopsy instrument 11 is displayed on the tomographic image. It is displayed superimposed on 31. This makes it possible to clearly know the relationship between the position of the distal end portion 12 of the biopsy instrument 11 inserted into the diagnosis site from the outside of the subject 9 and the living tissue at the diagnosis site.

【0035】図12は、本発明によるMRI装置の他の
実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、図
1に示す計算機6に対し生検器具挿入誘導機構33を接
続したものである。この生検器具挿入誘導機構33は、
被検体9の外部から内部の診断部位へ挿入する生検針や
カテーテルなどの生検器具11を自動誘導するもので、
その内部構成は、図11(a)に示すように、生検器具
11の目標位置r0及び目標速度v0を入力すると共に現
在位置r及び現在速度vを入力してフィードバック制御
する制御装置34と、この制御装置34のフィードバッ
ク制御により出力される制御信号を入力して上記生検器
具11を挿入駆動する駆動機構35とから成る。そし
て、上記制御装置34へ入力する現在の情報(r,v)
の信号としては、前述のいずれかの実施形態による被検
体挿入器具先端検出方法で求められた生検器具11の先
端部12の現在位置及び速度の情報を送ればよい。これ
により、生検器具挿入誘導機構33の全体としては、予
め設定された生検器具11の先端部12の目標とする情
報(r0,v0)との間でフィードバック制御を行い、上
記生検器具11を目標位置まで自動的に誘導するように
なっている。
FIG. 12 is a block diagram showing another embodiment of the MRI apparatus according to the present invention. In this embodiment, a biopsy instrument insertion guide mechanism 33 is connected to the computer 6 shown in FIG. This biopsy instrument insertion guide mechanism 33 is
A device for automatically guiding a biopsy instrument 11 such as a biopsy needle or a catheter to be inserted from the outside of the subject 9 into a diagnostic site inside,
As shown in FIG. 11 (a), the internal configuration is such that the target position r 0 and the target speed v 0 of the biopsy instrument 11 are input and the current position r and the current speed v are input to perform feedback control of the control device 34. And a drive mechanism 35 for inputting a control signal output by the feedback control of the control device 34 to insert and drive the biopsy instrument 11. Then, the current information (r, v) input to the control device 34.
As the signal of, the information of the current position and speed of the tip portion 12 of the biopsy instrument 11 obtained by the method for detecting the tip of the subject insertion instrument according to any of the above-described embodiments may be sent. As a result, the biopsy instrument insertion guide mechanism 33 as a whole performs feedback control with preset target information (r 0 , v 0 ) of the distal end portion 12 of the biopsy instrument 11 to perform the biopsy. The inspection tool 11 is automatically guided to the target position.

【0036】上記生検器具11の挿入のフィードバック
制御における画像表示は、図11(b)に示すように、
被検体9の診断部位の関心領域10について予め計測し
た断層像を表示すると共に、この断層像31に対し生検
器具11の先端部12の目標位置36及び時々刻々検出
する現在位置37を表示する。そして、上述のフィード
バック制御により、目標位置36に対して現在位置37
が順次接近して行き、一致したところで生検器具11の
挿入誘導が停止する。なお、図11(b)においては生
検器具11を破線で示したが、実際の画像においては生
検器具11は表示されない。
The image display in the feedback control of the insertion of the biopsy instrument 11 is as shown in FIG. 11 (b).
A tomographic image measured in advance for the region of interest 10 of the diagnostic region of the subject 9 is displayed, and the target position 36 of the distal end portion 12 of the biopsy instrument 11 and the current position 37 detected momentarily are displayed on the tomographic image 31. . Then, by the feedback control described above, the current position 37 with respect to the target position 36 is
Sequentially approach each other, and the insertion guidance of the biopsy instrument 11 is stopped when they coincide with each other. In addition, although the biopsy instrument 11 is shown by the broken line in FIG. 11B, the biopsy instrument 11 is not displayed in the actual image.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によるMRI装置における被検体
挿入器具先端検出方法は以上のように構成されたので、
被検体の外部から診断部位へ挿入した生検器具を含む関
心領域について高周波信号の照射と傾斜磁場の印加を同
時に行って該関心領域を選択励起し、上記生検器具の先
端部の移動方向に沿って傾斜磁場を印加してエコーを発
生させ、受信したエコーをフーリエ変換によって投影信
号に変換し、この投影信号の位相分布を求めて、上記傾
斜磁場印加中の生検器具先端部の移動によって引き起こ
される位相変化の位置及び位相の大きさから上記先端部
の位置及び速度を求めることにより、上記生検器具の先
端部を画像化することなく該先端部の位置を検出するこ
とができる。このことから、例えばEPI法を適用する
ための高い傾斜磁場強度及び速い磁場立上り時間等を達
成する特別なハードウェアを必要とせず、従来の装置構
成のままでも実現することができ、装置が大形化すると
共にコスト高となるのを防ぐことができる。また、計測
時間を大幅に短縮することもないので、得られる診断部
位の断層像の解像度及びS/Nなどを犠牲にすることな
く、画質が劣化するのを防止することができる。
Since the method for detecting the tip of the subject insertion instrument in the MRI apparatus according to the present invention is configured as described above,
Irradiation of a high-frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including a biopsy instrument inserted from the outside of the subject into a diagnostic region to selectively excite the region of interest, and the tip portion of the biopsy instrument is moved in the moving direction. A gradient magnetic field is applied along it to generate an echo, the received echo is converted into a projection signal by Fourier transform, the phase distribution of this projection signal is obtained, and the tip of the biopsy instrument is moved during the application of the gradient magnetic field. By obtaining the position and speed of the tip from the position and the magnitude of the phase change caused, the position of the tip can be detected without imaging the tip of the biopsy instrument. From this, for example, no special hardware for achieving a high gradient magnetic field strength and a fast magnetic field rise time for applying the EPI method is required, and the device can be realized with the conventional device configuration. It is possible to prevent the cost from becoming high as well as shaping. Further, since the measurement time is not significantly shortened, it is possible to prevent the image quality from deteriorating without sacrificing the resolution and S / N of the tomographic image of the obtained diagnostic region.

【0038】また、本発明によるMRI装置によれば、
その表示器に、被検体の外部から診断部位へ挿入した生
検器具を含む関心領域について予め計測した断層像を表
示すると共に、上述の被検体挿入器具先端検出方法で求
められた生検器具の先端部の位置情報を上記断層像に重
ね合わせて表示することができる。従って、被検体の外
部から診断部位へ挿入した生検器具の先端部の位置と、
診断部位の生体組織との関係を明確に知ることができ
る。
Further, according to the MRI apparatus of the present invention,
On the display, while displaying a tomographic image measured in advance for the region of interest including the biopsy instrument inserted into the diagnosis site from the outside of the subject, the biopsy instrument obtained by the above-described subject insertion instrument tip detection method is displayed. The positional information of the tip portion can be displayed by being superimposed on the tomographic image. Therefore, the position of the tip of the biopsy instrument inserted into the diagnostic site from the outside of the subject,
The relationship between the diagnosis site and the living tissue can be clearly known.

【0039】さらに、上記MRI装置の計算機に生検器
具挿入誘導機構を接続したものにおいては、その生検器
具挿入誘導機構に対し上述の被検体挿入器具先端検出方
法で求められた生検器具の先端部の位置及び速度の情報
を送ると共に、予め設定された生検器具の先端部の目標
位置との間でフィードバック制御をすることにより、上
記生検器具を目標位置まで自動的に誘導することができ
る。
Furthermore, in the one in which the biopsy instrument insertion guide mechanism is connected to the computer of the MRI apparatus, the biopsy instrument insertion guide mechanism of the biopsy instrument obtained by the above-described method for detecting the tip of the subject insertion instrument is detected. Automatically guiding the biopsy instrument to the target position by sending information on the position and speed of the tip and performing feedback control with a preset target position of the tip of the biopsy instrument. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による被検体挿入器具先端検出方法の実
施に使用するMRI装置を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an MRI apparatus used for carrying out the method for detecting the tip of a subject insertion instrument according to the present invention.

【図2】本発明による方法の第一の実施形態におけるパ
ルスシーケンスを示すタイミング線図である。
FIG. 2 is a timing diagram showing a pulse sequence in a first embodiment of the method according to the invention.

【図3】上記第一の実施形態における生検器具先端部に
よる位相分布の変化を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a change in phase distribution due to a tip portion of the biopsy instrument in the first embodiment.

【図4】本発明による方法の第二の実施形態におけるパ
ルスシーケンスを示すタイミング線図である。
FIG. 4 is a timing diagram showing a pulse sequence in a second embodiment of the method according to the invention.

【図5】上記第二の実施形態における生検器具先端部に
よる位相分布の変化を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a change in phase distribution due to the tip of the biopsy instrument in the second embodiment.

【図6】本発明による方法の第三の実施形態におけるパ
ルスシーケンスを示すタイミング線図である。
FIG. 6 is a timing diagram showing a pulse sequence in a third embodiment of the method according to the invention.

【図7】上記第三の実施形態における生検器具先端部に
よる位相分布の変化を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing changes in phase distribution due to the tip of the biopsy instrument in the third embodiment.

【図8】本発明による方法の第四の実施形態におけるパ
ルスシーケンスを示すタイミング線図である。
FIG. 8 is a timing diagram showing a pulse sequence in a fourth embodiment of the method according to the invention.

【図9】上記第四の実施形態における生検器具先端部に
よる位相分布の変化を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing changes in the phase distribution due to the tip of the biopsy instrument according to the fourth embodiment.

【図10】図1に示すMRI装置における表示器への画
面表示の例を示す説明図である。
10 is an explanatory diagram showing an example of a screen display on a display device in the MRI apparatus shown in FIG.

【図11】図12に示すMRI装置における生検器具挿
入誘導機構の内部構成を示すブロック図及びこの生検器
具挿入誘導機構の動作による表示器への画面表示の例を
示す説明図である。
11 is a block diagram showing an internal configuration of a biopsy instrument insertion guide mechanism in the MRI apparatus shown in FIG. 12 and an explanatory diagram showing an example of a screen display on a display by the operation of the biopsy instrument insertion guide mechanism.

【図12】本発明によるMRI装置の他の実施形態を示
すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing another embodiment of the MRI apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…静磁場発生手段 2…傾斜磁場発生手段 3…傾斜磁場電源 4…プローブ 5…高周波送受信部 6…計算機 7…表示器 8…テーブル 9…被検体 10…関心領域 11…生検器具 12,12′…先端部 31…断層像 32…先端部の位置情報 33…生検器具挿入誘導機構 36…目標位置 37…現在位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Static magnetic field generation means 2 ... Gradient magnetic field generation means 3 ... Gradient magnetic field power supply 4 ... Probe 5 ... High frequency transmission / reception part 6 ... Computer 7 ... Indicator 8 ... Table 9 ... Subject 10 ... Region of interest 11 ... Biopsy instrument 12, 12 '... Tip 31 ... Tomographic image 32 ... Position information of tip 33 ... Biopsy instrument insertion guide mechanism 36 ... Target position 37 ... Current position

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検体に静磁場を与える静磁場発生手段
と、該被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、
この傾斜磁場発生手段を駆動する傾斜磁場電源と、上記
被検体の診断部位に対して高周波信号を照射すると共に
該被検体の生体組織の核磁気共鳴により放出される高周
波信号を受信するプローブと、このプローブを駆動して
上記高周波信号の照射及び受信を行う高周波送受信部
と、上記傾斜磁場電源及び高周波送受信部の制御を撮像
時のパルスシーケンスに従って行うと共に上記プローブ
で受信した高周波信号を用いて画像再構成演算を行う計
算機と、この計算機で生成された画像信号を入力して断
層像として表示する表示器とを有して成るMRI装置に
おいて、上記被検体の外部から診断部位へ挿入した生検
器具を含む関心領域について高周波信号の照射と傾斜磁
場の印加を同時に行って該関心領域を選択励起し、上記
生検器具の先端部の移動方向に沿って傾斜磁場を印加し
てエコーを発生させ、受信したエコーをフーリエ変換に
よって投影信号に変換し、この投影信号の位相分布を求
めて、上記傾斜磁場印加中の生検器具先端部の移動によ
って引き起こされる位相変化の位置及び位相の大きさか
ら上記先端部の位置及び速度を求めることを特徴とする
被検体挿入器具先端検出方法。
1. A static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to a subject, and a gradient magnetic field generating means for applying a gradient magnetic field to the subject,
A gradient magnetic field power source for driving the gradient magnetic field generating means, a probe for irradiating a high-frequency signal to the diagnostic region of the subject and receiving a high-frequency signal emitted by nuclear magnetic resonance of the biological tissue of the subject, An image is generated using the high-frequency signal received by the probe while controlling the gradient magnetic field power supply and the high-frequency transmission / reception unit according to the pulse sequence at the time of imaging, by driving the probe to irradiate and receive the high-frequency signal. An MRI apparatus comprising a computer for performing reconstruction calculation and a display for inputting an image signal generated by the computer and displaying the image as a tomographic image. Irradiation of a high-frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including the instrument to selectively excite the region of interest, and the tip of the biopsy instrument is A gradient magnetic field is applied along the moving direction to generate an echo, the received echo is converted into a projection signal by Fourier transform, the phase distribution of this projection signal is obtained, and the tip of the biopsy instrument is being applied with the gradient magnetic field. The method for detecting the tip of a subject insertion instrument, characterized in that the position and speed of the tip portion are obtained from the position and the magnitude of the phase change caused by the movement of the object.
【請求項2】 請求項1に記載のMRI装置において、
上記被検体の外部から診断部位へ挿入した生検器具を含
む関心領域について高周波信号の照射と傾斜磁場の印加
を同時に行って該関心領域を選択励起し、上記生検器具
の先端部の移動方向に沿って傾斜磁場を印加して第一の
エコーを発生させ、その後再度上記関心領域を選択励起
し、上記第一のエコーを発生させるために印加したのと
同一方向に傾斜磁場を印加して第二のエコーを発生さ
せ、受信したそれぞれのエコーをフーリエ変換によって
投影信号に変換し、この投影信号の位相分布を求めて、
第一のエコーより得られた位相分布と第二のエコーより
得られた位相分布との差分をとることにより背景雑音を
除去し、上記傾斜磁場印加中の生検器具先端部の移動に
よって引き起こされる位相の変化を強調してその位相変
化の位置及び位相の大きさから上記先端部の位置及び速
度を求めることを特徴とする被検体挿入器具先端検出方
法。
2. The MRI apparatus according to claim 1,
Irradiation of a high-frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including a biopsy instrument inserted from the outside of the subject to a diagnostic site to selectively excite the region of interest, and the moving direction of the distal end portion of the biopsy instrument. By applying a gradient magnetic field along the line to generate a first echo, then selectively exciting the region of interest again, and applying a gradient magnetic field in the same direction as applied to generate the first echo. Generate a second echo, convert each received echo into a projection signal by Fourier transform, determine the phase distribution of this projection signal,
Background noise is removed by taking the difference between the phase distribution obtained from the first echo and the phase distribution obtained from the second echo, which is caused by the movement of the tip of the biopsy instrument during the application of the gradient magnetic field. A method for detecting the tip of a subject insertion instrument, which emphasizes a change in phase and obtains the position and speed of the tip from the position of the phase change and the magnitude of the phase.
【請求項3】 請求項1に記載のMRI装置において、
上記被検体の外部から診断部位へ挿入した生検器具を含
む関心領域について高周波信号の照射と傾斜磁場の印加
を同時に行って該関心領域を選択励起し、上記生検器具
の移動する先端部を含む面の一方向に沿って傾斜磁場を
印加して第一のエコーを発生させ、その後再度上記関心
領域を選択励起し、上記第一のエコーを発生させるため
に印加したのと直交し上記生検器具先端部の移動する面
の他の一方向に沿って傾斜磁場を印加して第二のエコー
を発生させ、受信したそれぞれのエコーをフーリエ変換
によって投影信号に変換し、この投影信号の位相分布を
求めて、第一のエコーより得られた位相分布と第二のエ
コーより得られた位相分布とから二次元的に上記先端部
の位置及び速度を求めることを特徴とする被検体挿入器
具先端検出方法。
3. The MRI apparatus according to claim 1,
Irradiation of a high-frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including a biopsy instrument inserted into the diagnosis site from the outside of the subject to selectively excite the region of interest, and the moving tip of the biopsy instrument is fixed. A gradient magnetic field is applied along one direction of the plane including the first echo to generate the first echo, and then the region of interest is selectively excited again, which is orthogonal to that applied to generate the first echo. A gradient magnetic field is applied along another direction of the moving surface of the inspection instrument tip to generate a second echo, and each received echo is transformed into a projection signal by Fourier transform, and the phase of this projection signal is changed. An object insertion device characterized in that the position and velocity of the tip portion are two-dimensionally obtained from the phase distribution obtained from the first echo and the phase distribution obtained from the second echo by obtaining the distribution. Tip detection method.
【請求項4】 請求項1に記載のMRI装置において、
上記被検体の外部から診断部位へ挿入した生検器具を含
む関心領域について高周波信号の照射と傾斜磁場の印加
を同時に行って該関心領域を選択励起し、上記生検器具
の移動する先端部を含む体積の一方向に沿って傾斜磁場
を印加して第一のエコーを発生させ、その後再度上記関
心領域を選択励起し、上記第一のエコーを発生させるた
めに印加したのと直交し上記生検器具先端部の移動する
体積の他の一方向に沿って傾斜磁場を印加して第二のエ
コーを発生させ、さらにその後再度上記関心領域を選択
励起し、上記第一及び第二のエコーを発生させるために
印加したいずれとも直交し上記生検器具先端部の移動す
る体積の更に他の一方向に沿って傾斜磁場を印加して第
三のエコーを発生させ、受信したそれぞれのエコーをフ
ーリエ変換によって投影信号に変換し、この投影信号の
位相分布を求めて、第一のエコーより求めた第一の位相
分布と、第二のエコーより求め上記第一の位相分布と直
交する方向の第二の位相分布と、第三のエコーより求め
上記第一及び第二のいずれの位相分布とも直交する方向
の第三の位相分布とから、三次元的に上記先端部の位置
及び速度を求めることを特徴とする被検体挿入器具先端
検出方法。
4. The MRI apparatus according to claim 1,
Irradiation of a high-frequency signal and application of a gradient magnetic field are simultaneously performed on a region of interest including a biopsy instrument inserted into the diagnosis site from the outside of the subject to selectively excite the region of interest, and the moving tip of the biopsy instrument is fixed. A gradient magnetic field is applied along one direction of the containing volume to generate a first echo, and then the region of interest is selectively excited again and orthogonally to that applied to generate the first echo. A gradient magnetic field is applied along the other direction of the moving volume of the inspection instrument tip to generate a second echo, and then the region of interest is selectively excited again to generate the first and second echoes. A gradient magnetic field is applied along one direction of the moving volume of the biopsy instrument tip that is orthogonal to any of the applied echoes to generate a third echo, and each received echo is Fourier-transformed. By conversion Converted to the projection signal, the phase distribution of this projection signal is obtained, the first phase distribution obtained from the first echo, and the second phase in the direction orthogonal to the first phase distribution obtained from the second echo The position and velocity of the tip portion are three-dimensionally obtained from the phase distribution and the third phase distribution in the direction orthogonal to any of the first and second phase distributions obtained from the third echo. The method for detecting the tip of a subject insertion instrument.
【請求項5】 上記生検器具は、非磁性物質から成り、
かつその先端部には、磁場空間中で高周波信号の照射に
よって核磁気共鳴を生じる物質が内蔵されていることを
特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の被検体挿入
器具先端検出方法。
5. The biopsy device comprises a non-magnetic material,
5. The method for detecting the tip of a subject insertion instrument according to any one of claims 1 to 4, wherein a substance that causes nuclear magnetic resonance in the magnetic field space by irradiation of a high-frequency signal is built in the tip portion thereof. .
【請求項6】 被検体に静磁場を与える静磁場発生手段
と、該被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、
この傾斜磁場発生手段を駆動する傾斜磁場電源と、上記
被検体の診断部位に対して高周波信号を照射すると共に
該被検体の生体組織の核磁気共鳴により放出される高周
波信号を受信するプローブと、このプローブを駆動して
上記高周波信号の照射及び受信を行う高周波送受信部
と、上記傾斜磁場電源及び高周波送受信部の制御を撮像
時のパルスシーケンスに従って行うと共に上記プローブ
で受信した高周波信号を用いて画像再構成演算を行う計
算機と、この計算機で生成された画像信号を入力して断
層像として表示する表示器とを有して成るMRI装置に
おいて、上記表示器には、上記被検体の外部から診断部
位へ挿入した生検器具を含む関心領域について予め計測
した断層像を表示すると共に、前記請求項1〜5のいず
れかに記載の被検体挿入器具先端検出方法で求められた
生検器具の先端部の位置の情報を上記断層像に重ね合わ
せて表示するようにしたことを特徴とするMRI装置。
6. A static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the subject, and a gradient magnetic field generating means for applying a gradient magnetic field to the subject,
A gradient magnetic field power source for driving the gradient magnetic field generating means, a probe for irradiating a high-frequency signal to the diagnostic region of the subject and receiving a high-frequency signal emitted by nuclear magnetic resonance of the biological tissue of the subject, An image is generated using the high-frequency signal received by the probe while controlling the gradient magnetic field power supply and the high-frequency transmission / reception unit according to the pulse sequence at the time of imaging, by driving the probe to irradiate and receive the high-frequency signal. In an MRI apparatus having a computer for performing reconstruction calculation and a display for displaying an image signal generated by the computer as a tomographic image, the display is diagnosed from outside the subject. The subject according to claim 1, which displays a tomographic image measured in advance for a region of interest including a biopsy instrument inserted into the site. Information on the position of the tip portion of the biopsy device obtained by the input instrument tip detection method MRI apparatus being characterized in that so as to display superimposed on the tomographic image.
【請求項7】 被検体に静磁場を与える静磁場発生手段
と、該被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、
この傾斜磁場発生手段を駆動する傾斜磁場電源と、上記
被検体の診断部位に対して高周波信号を照射すると共に
該被検体の生体組織の核磁気共鳴により放出される高周
波信号を受信するプローブと、このプローブを駆動して
上記高周波信号の照射及び受信を行う高周波送受信部
と、上記傾斜磁場電源及び高周波送受信部の制御を撮像
時のパルスシーケンスに従って行うと共に上記プローブ
で受信した高周波信号を用いて画像再構成演算を行う計
算機と、この計算機で生成された画像信号を入力して断
層像として表示する表示器とを有して成るMRI装置に
おいて、上記計算機に、上記被検体の外部から診断部位
へ挿入する生検器具を誘導する生検器具挿入誘導機構を
接続し、この生検器具挿入誘導機構へ前記請求項1〜5
のいずれかに記載の被検体挿入器具先端検出方法で求め
られた生検器具の先端部の位置及び速度の情報を送ると
共に、該生検器具の先端部の目標位置との間でフィード
バック制御を行い、上記生検器具を目標位置まで自動的
に誘導するようにしたことを特徴とするMRI装置。
7. A static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the subject, and a gradient magnetic field generating means for applying a gradient magnetic field to the subject,
A gradient magnetic field power source for driving the gradient magnetic field generating means, a probe for irradiating a high-frequency signal to the diagnostic region of the subject and receiving a high-frequency signal emitted by nuclear magnetic resonance of the biological tissue of the subject, An image is generated using the high-frequency signal received by the probe while controlling the gradient magnetic field power supply and the high-frequency transmission / reception unit according to the pulse sequence at the time of imaging, by driving the probe to irradiate and receive the high-frequency signal. In an MRI apparatus comprising a computer for performing reconstruction calculation and a display for displaying an image signal generated by the computer as a tomographic image, in the computer, the computer from outside the subject to a diagnostic site A biopsy instrument insertion guide mechanism for guiding a biopsy instrument to be inserted is connected, and the biopsy instrument insertion guide mechanism is connected to the biopsy instrument insertion guide mechanism.
While sending the information of the position and speed of the tip of the biopsy instrument obtained by the method for detecting the tip of the subject insertion instrument according to any one of 1, the feedback control with the target position of the tip of the biopsy instrument is performed. An MRI apparatus characterized in that the biopsy instrument is automatically guided to a target position.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003199834A (en) * 2001-11-23 2003-07-15 Nucletron Bv Automatic-control-image guidance system and method for insertion of needle into animal body for radiotherapy
US6961608B2 (en) 2000-06-05 2005-11-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Interventional MR imaging with detection and display of device position

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6961608B2 (en) 2000-06-05 2005-11-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Interventional MR imaging with detection and display of device position
US7920911B2 (en) 2000-06-05 2011-04-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Interventional MR imaging with detection and display of device position
JP2003199834A (en) * 2001-11-23 2003-07-15 Nucletron Bv Automatic-control-image guidance system and method for insertion of needle into animal body for radiotherapy

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