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JP6695474B2 - 磁気共鳴検査システム - Google Patents

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Description

本発明は検査される対象の動き情報を検出する動きセンシング手段を備える磁気共鳴検査システムに関連する。
そのような磁気共鳴検査システムは例えば特許文献1(WO2011/033422)に示されている。
磁気共鳴検査システムは、例えば、圧力センサ、加速度センサ又は位置センサ等のような動きセンサを含む。動きセンサは、MR画像診断手順における動き補正に使用されることが可能な動き信号を生成する。あるいは、ある種の動きセンサは、磁気共鳴検査システムのRFコイルユニットに組み込まれていてもよい。様々なセンサにより収集される動き情報は、動き補償に使用される動きモデルに組み込まれてもよい。一形態では、磁気共鳴信号が取得される領域内での身体の動きを検出するために、一体化された動きセンサを伴うRFコイルユニットが、検査される患者の身体の上に直接的に配置される。
国際公開第2011/033422号明細書
一側面における実施形態の課題は、動き情報を高い精度で提供する動き検出手段を有する磁気共鳴検査システム等を提供することである。
一実施形態による磁気共鳴検査システムは、
検査される対象から磁気共鳴信号を取得するRFアンテナを伴うRF手段と、
前記対象の動き情報を検出する動きセンシング手段と、
前記磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を再構築するデータ・プロセッサと
を有し、前記RF手段は、前記データ・プロセッサに結合され、前記磁気共鳴信号を前記データ・プロセッサに印加し、
前記動きセンシング手段は、前記データ・プロセッサに結合され、検出された動き情報を前記データ・プロセッサに適用し、
前記動きセンシング手段には、前記RFアンテナに設けられる1つ以上のRFアンテナ運動センサ、及び、前記対象に取り付けられる1つ以上の対象運動センサが備わっている、磁気共鳴検査システムである。
本発明が使用される磁気共鳴画像診断システムを概略的に示す図。
＜実施形態の概要＞
上記の課題は、本発明による磁気共鳴検査システムにより達成され、磁気共鳴検査システムは、
検査される対象から磁気共鳴信号を取得するRFアンテナを伴うRF手段と、
前記対象の動き情報を検出する動きセンシング手段と、
前記磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を再構築するデータ・プロセッサと
を有し、前記RF手段は、前記データ・プロセッサに結合され、前記磁気共鳴信号を前記データ・プロセッサに印加し、
前記動きセンシング手段は、前記データ・プロセッサに結合され、検出された動き情報を前記データ・プロセッサに適用し、
前記動きセンシング手段には、前記RFアンテナに設けられる1つ以上のRFアンテナ運動センサ、及び、前記対象に取り付けられる1つ以上の対象運動センサが備わっている、磁気共鳴検査システムである。
運動センシング手段は、RFアンテナに設けられるRFアンテナ運動センサ、及び、患者に取り付けられる対象運動センサの双方を有する。特に、対象運動センサは、検査される患者の身体の上に配置される又は身体に取り付けられる。RFアンテナ運動センサは、RFアンテナの動きに関する情報を提供する。すなわち、RFアンテナ運動センサ及び対象運動センサは、ともに、RFアンテナ及び対象の相対的な位置についての情報を提供する。これは、RFアンテナ及び対象の各々が別々に動く場合でさえ、対象及びRFアンテナ双方の運動を正確に判定できるようにする。すなわち、RFアンテナが対象の運動とともに厳密に同じ運動をしていない場合でも、動きが正確に判定される。これは、RFアンテナが例えば変形可能な又は堅固であるが多少は変形可能なRF受信コイルである場合に生じ、その場合には変形により、検査される患者の動きに厳密には従わなくなり、磁気共鳴診断システムの構造に対して固定的にとどまってもいない。
動きセンシング手段は、RFアンテナ運動センサ及び対象運動検出センサそれぞれにより検出される運動に基づいて、RFアンテナ及び対象の双方の動きを算出する演算部を更に有する。すなわち、運動情報は演算部により算出される。
RF手段は、データ・プロセッサに結合される出力部を有し、受信した磁気共鳴信号をデータ・プロセッサに印加する。データ・プロセッサには運動補正モジュールが備わっている。運動補正モジュールは、検出された運動に対して磁気共鳴信号を補正する。データ・プロセッサは、磁気共鳴信号に基づいて、例えば高速フーリエ変換(FFT)により、磁気共鳴画像を再構築する再構築モジュールを更に含む。これらの運動補正後の磁気共鳴信号は、運動補正後の磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を再構築する再構築部に供給される。この再構築された磁気共鳴画像は、残留動きアーチファクトを全く又はほとんど含んでいない。或いは、磁気共鳴信号は、磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を再構築する再構築部に供給されることも可能である。動き補正モジュールは、動きアーチファクトが生じている磁気共鳴画像を受信し、動き情報に基づいて、受信した磁気共鳴画像を、全く又はほとんど残留アーチファクトがない再構築後の磁気共鳴画像に補整するように形成されている。
本発明による上記及び他の形態は例えば出願時の従属請求項に関連する形態により更に洗練されてもよい。
本発明の好適実施形態において、前記の運動センサは、1つ以上の独立した軸、特に2つ又は3つの独立した軸に関する動きを感知する集積回路装置とともに提供されてもよい。集積回路は、100nm未満の微細な構造によるマイクロエレクトロニクスに基づいていてもよいし、或いはナノエレクトロニクスでさえ基づいていてもよい。運動検出は、例えばマイクロエレクトロメカニカルスイッチ(MEMS)により実現されることも可能である。例えば、上記の独立した軸は互いに交わる関係であってよく、或いは互いに直交していてもよい。特に、ロール(roll)及びピッチ(pitch)回転に対する感度を有するマイクロ/ナノエレクトロニクス装置が、ヨー(yaw)回転に対する感度を有するマイクロ/ナノエレクトロニクス装置との組み合わせで使用されてもよい。すなわち、小規模な電子装置に基づいて、3固の軸に対する運動或いは9個の軸に対する運動でさえ、すなわち空間内の運動が、検出可能である。
本発明の別の実施形態において、RFアンテナは、例えば1つ以上のコイルループを形成する導電性コイル要素の構造を有するRF受信コイルにより形成され、磁気共鳴信号の磁気フラックスを拾う(取得する)ことが可能である。例えばマイクロ/ナノ電子装置を有するRFアンテナ運動センサは、RF受信コイルの構造に対して堅固に固定されていてもよいし或いはRF受信コイルの構造に一体化されていてさえもよい。接続が頑丈である限り、すなわちループ及びセンサが運動の最中に同じ軌跡をたどる限り、RFアンテナ運動センサがRF受信コイル構造の中や上の何れの場所に設けられるかはさほど重要な問題ではない。このように、RFアンテナ動きセンサは、コイルの動き、位置及び形状を正確に検出する。
更なる実施形態において、RF受信コイルには、磁気共鳴信号を取得するための柔軟性のある受信要素が設けられている。前記RFアンテナ運動センサは前記柔軟性のある受信要素に一体化されている。これは、柔軟な受信要素の変形を直接的な方法で追跡できるようにする。例えば、RF受信コイルは、コイルの運動を追跡するRFアンテナ運動センサ及びコイル要素に関する半剛性の部分(強固であるが或る程度の柔軟性を有する部分)と、患者の動きに従って動く患者のトップ(又は表面)における対象運動センサ及びコイル要素に関する柔軟な部分とを有する。特に、個々の柔軟性のある受信要素の中又は上に設けられる運動センサにより出力される運動信号は、柔軟性のある受信要素の形状を直接的に表現する。柔軟性のある受信要素の運動センサによる継続的な検出(センシング)は、受信要素の形状の変化を追跡できるようにし、すなわち柔軟性のある受信要素の変形を追跡できる。半剛性のコイルの場合、RF受信コイルの一方の側における1つのRFアンテナセンサは(それだけで)すでに改善効果をもたらす。一般に、呼吸の最中に、患者の胸部の中心が持ち上がり、コイルの中心を持ち上げる(しかし、相対的な距離は同じままである)。しかしながら、コイルの端部(両端部)は患者の身体から離れて動き、すなわち距離及び要素の向きが変わる。一般的な運動方向は、x軸方向の運動、y軸方向の運動及びz軸に対するロール運動のような3つの軸に関連する必要がある(z軸は磁気共鳴検査システムの磁石の長さ方向に沿う)。コイル要素が非常に柔軟である場合、RF受信コイルにおける4つのアンテナ運動センサが実際に適切な結果をもたらすために、「非弾性の着用可能な」センサ(‘non-elastic wearable’ sensor)を様々な場所に配置する必要がある。
本発明に関する上記及び他の形態は、以下の詳細な説明及び添付図面を参照することにより更に明確になるであろう。
＜実施形態の詳細な説明＞
図1は本発明が使用される磁気共鳴画像診断システムを概略的に示す。磁気共鳴画像診断システムは一組のメインコイル10を含み、これにより安定した一様な(又は均一な)磁場が生成される。メインコイルは、例えば、トンネル形状の検査空間を包囲するような形態で形成される。トンネル形状の検査空間内にスライドされる(滑らかに出入りする)患者支持部の上に、検査される患者が配置される。磁気共鳴画像診断システムは、複数のグラジエントコイル11、12を含み、これにより、空間的に変化する磁場、特に個々の方向に一時的に傾斜する磁場が、一様な磁場に重ね合わせられるように生成される。グラジエントコイル11、12はグラジエントコイル21に接続され、グラジエントコイル21は1つ以上のグラジエント増幅部及び可制御電源部を含む。グラジエントコイル11、12は、電源部21による電流を印加することにより活性化され；この目的のために、電源部は、電流をグラジエントコイルに印加して適切な一時的な形状(appropriate temporal shape)のグラジエントパルス(或いは、「グラジエント波形」とも言及される)を生成するように、電子グラジエント増幅回路に適合させされている。「グラジエント」は「勾配」、「傾き」、「傾斜」等と言及されてもよい。
グラジエントの強さ、傾きかげん、方向及び継続時間等は電源部を制御することにより制御される。磁気共鳴画像診断システムは、RF励起パルスを生成するため及び磁気共鳴信号を拾うためにそれぞれ送信及び受信コイル13、16も含んでいる。送信コイル13は好ましくは身体コイル13として形成され、これにより、検査される対象(対象の一部分)が包囲される。「対象」は「客体」、「対象物」、「物体」等と言及されてもよい。通常、患者30が磁気共鳴画像診断システム内に配置される場合に、検査される患者30が身体コイル13により包囲されるように、身体コイルは磁気共鳴画像診断システム内に配置される。身体コイル13は、RF励起パルス及びRFリフォーカシングパルスの送信のための送信アンテナとして機能する。好ましくは、身体コイル13は、空間的に均一な強度密度で送信されるRFパルス(RFS)をもたらす。通常、同じコイル又はアンテナが、送信コイル及び受信コイルとして交互に使用される。更に、送信及び受信コイルは通常的にはコイルとして形成されるが、送信及び受信コイルがRF電磁信号のための送信及び受信アンテナとして機能するような他の形態も実現可能である。送信及び受信コイル13は、電磁送受信回路15に接続される。
代替的に、受信及び/又は送信コイル16を別々に利用することも可能であることに留意すべきである。例えば、表面コイル16が受信及び/又は送信コイルとして使用されてもよい。そのような表面コイルは、比較的小さな空間において高い感度を有する。表面コイルのような受信コイルは復調部24に接続され、受信した磁気共鳴信号(MS)は復調部24により復調される。復調された磁気共鳴信号(DMS)は再構築部に印加される。受信コイルは、前段増幅部又はプリアンプ23に接続される。前段増幅部23は受信コイル16により受信したRF共鳴信号(MS)を増幅し、増幅されたRF共鳴信号が復調部24に印加される。復調部24は、増幅されたRF共鳴信号を復調する。復調された共鳴信号は、画像診断される対象の検査部分における局所的なスピン密度に関する実際の情報を含む。更に、送受信回路15は変調部22に接続される。変調部22及び送受信回路15は、RF励起及びリフォーカスパルスを送信するために、送信コイル13を活性化する。
再構築部は、復調された磁気共鳴信号(DMS)から1つ以上の画像信号を導出し、その画像信号は検査される対象の撮影された部分の画像情報を表現する。実際には、再構築部25はディジタル画像処理部25として形成されることが好ましく、ディジタル画像処理部25は、復調された磁気共鳴信号から、撮影された対象の一部分の画像情報を表現する画像信号を導出するようにプログラムされ。再構築モニタ26が磁気共鳴画像を表示できるように、再構築モニタ26において信号が出力される。或いは、再構築部25からの信号をバッファ部27に保存し、以後の処理を待機することも可能である。
本発明による磁気共鳴画像診断システムは、例えば(マイクロ)プロセッサを含むコンピュータの形式で制御部20も備えている。制御部20は、RF励起の活性化及び一時的なグラジエント磁場の印加を制御する。この目的のため、本発明によるコンピュータプログラムは、例えば、制御部20及び再構築部25にロードされる。
更に、検査される患者の身体の上に配置される又は身体に取り付けられることが可能な1つ以上の対象運動センサが設けられている。「運動」は「モーション」又は「動き」等と言及されてもよい。これらの対象運動センサからの信号は、制御部20に組み込まれている動き検出補正モジュール33に印加される。動き検出補正モジュール33は、対象運動センサから受信した信号から、磁気共鳴画像に対する動き補正(の仕方又は補正量)を算出する。RFアンテナ運動センサ42は、表面コイル16の上に設けられている又は表面コイル16に一体化されている。RFアンテナ運動センサ42からの信号は、動き検出補正モジュール33にも印加される。動き検出補正モジュールは、表面コイル16の動き及び変位(又は変形)に基づいて動き補正(の仕方又は補正量)を算出する。RFアンテナ運動検出による信号は、RF表面コイル16の導電性受信ループの位置及び形状(形状は変形可能である)を表現する。好ましくは、本実施形態において、表面コイルは柔軟性のある変形可能なRF表面コイルである。対象運動センサからの信号は、対象運動センサが設けられている検査される対象である身体の部分の位置及び形状を表現する。更に、動き検出補正モジュールは、表面コイル16及びRF身体コイル13に対する検査される患者の動きを算出するように形成される。すなわち、動き検出補正モジュールは、例えば、検査される患者の動きとともに動く場合に、表面コイルの動きに対する検査対象患者の動きを算出する。動き検出補正モジュールにより算出される動き補正は、再構築部に適用され、再構築される画像は、検査対象患者の動きに対して補正されるだけでなく、表面コイル16の動きや変形に対しても補正される。
好ましくは、対象運動センサだけでなくRFアンテナ運動センサも、ナノ運動センサ(nano-motion sensor)として実現される。例えば、2軸ジャイロ装置又はヨー軸装置(yaw axis device)が使用されてもよい。
（付記１）
磁気共鳴検査システムであって、
検査される対象から磁気共鳴信号を取得するRFアンテナを伴うRF手段と、
前記対象の動き情報を検出する動きセンシング手段と、
前記磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を再構築するデータ・プロセッサと
を有し、前記RF手段は、前記データ・プロセッサに結合され、前記磁気共鳴信号を前記データ・プロセッサに印加し、
前記動きセンシング手段は、前記データ・プロセッサに結合され、検出された動き情報を前記データ・プロセッサに適用し、
前記動きセンシング手段には、前記RFアンテナに設けられる1つ以上のRFアンテナ運動センサ、及び、前記対象に取り付けられる1つ以上の対象運動センサが備わっている、磁気共鳴検査システム。
（付記２）
前記の運動センサは、3つの独立した軸に関する動きを感知する集積回路装置により形成される、付記1に記載の磁気共鳴検査システム。
（付記３）
前記RFアンテナはRF受信コイルとして形成され、前記RFアンテナ運動センサは前記RF受信コイルに一体化されている、付記1に記載の磁気共鳴検査システム。
（付記４）
前記RF受信コイルには柔軟性のある受信要素が設けられ、前記RFアンテナ運動センサは前記柔軟性のある受信要素に一体化されている、付記3に記載の磁気共鳴検査システム。

Claims (4)

  1. 磁気共鳴検査システムであって、
    検査される対象から磁気共鳴信号を受信するように構成されるフレキシブルＲＦアンテナであって、前記フレキシブルＲＦアンテナと前記対象とが互いに対して可動であるように、検査される対象に可動に取り付けられるように構成されるフレキシブルＲＦアンテナ；
    前記フレキシブルＲＦアンテナに取り付けられ、前記フレキシブルＲＦアンテナの動き及び変形を検出するように構成される複数の第１モーション・センサ；
    前記対象の動きを検出するために前記対象に取り付けられるように構成される複数の第２モーション・センサであって、前記複数の第１モーション・センサから分離している複数の第２モーション・センサ；
    前記複数の第１モーション・センサと前記複数の第２モーション・センサとに接続されるデータ・プロセッサ；
    を有し、前記データ・プロセッサは：
    前記フレキシブルＲＦアンテナに取り付けられる前記複数の第１モーション・センサからのフレキシブルＲＦアンテナの動き及び変形を示す信号から、及び前記対象に取り付けられる前記複数の第２モーション・センサからの前記対象の動きを示す信号から、前記対象と前記フレキシブルＲＦアンテナとの間の相対的な動きを決定し；及び
    前記対象と前記フレキシブルＲＦアンテナとの間の前記相対的な動きに関して補正された受信済み磁気共鳴信号から、動き及びＲＦアンテナ変形の補正された磁気共鳴画像を再構築する；
    ように構成される、磁気共鳴検査システム。
  2. 前記モーション・センサは、３つの独立した軸に関する動きを感知する集積回路装置により形成される、請求項１に記載の磁気共鳴検査システム。
  3. 前記ＲＦアンテナはＲＦ受信コイルとして形成され、ＲＦアンテナ・モーション・センサが前記ＲＦ受信コイルに一体化されている、請求項１に記載の磁気共鳴検査システム。
  4. 前記ＲＦ受信コイルには柔軟性のある受信要素が設けられ、前記ＲＦアンテナ・モーション・センサは前記柔軟性のある受信要素に一体化されている、請求項３に記載の磁気共鳴検査システム。
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