JP4494742B2 - Magnetic resonance imaging system - Google Patents
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Description
本発明は、患者(被検体)の被検部位の組織片の採取等の作業に用いる穿刺針を保持するための穿刺針ホルダ、および、この穿刺針ホルダを用いて穿刺しながら磁気共鳴画像を生成するための磁気共鳴撮影システムに関する。 The present invention relates to a puncture needle holder for holding a puncture needle used for work such as collection of a tissue piece at a test site of a patient (subject), and a magnetic resonance image while puncturing using the puncture needle holder. The present invention relates to a magnetic resonance imaging system for generation.
たとえば、被検体を手術する場合や、被検体に穿刺針を刺し込む穿刺作業において、MR(Magnetic Resonance)イメージング装置(以下、MR撮影装置という。)を用いて被検部位を磁気共鳴撮影しながら作業を行なうことがある。このように被検体に何らかの処置を施しながら被検部位をスキャンして撮影することは、インターベンショナル(interventional)な撮影と呼ばれている。 For example, when operating a subject or in a puncturing operation for inserting a puncture needle into a subject, an MR (Magnetic Resonance) imaging device (hereinafter referred to as an MR imaging device) is used to perform magnetic resonance imaging of the site to be examined. May do work. Scanning an image of the subject while performing some treatment on the subject in this manner is called interventional imaging.
たとえば、特許文献1には、インターベンショナルな撮影において穿刺針を容易に支持するための穿刺針支持具が開示されている。
特許文献1に記載の穿刺針支持具においては、MR撮影に用いるRFコイル本体に穿刺針支持具を係合させて一体化し、RFコイルの位置決めと穿刺針の位置決めの連携を良くしている。
For example,
In the puncture needle support described in
そして、インターベンショナルな撮影に関しては、たとえば、穿刺針の進路を含み互いに直交する2つのスキャン面と、これら2つのスキャン面に直交するスキャン面との3つのスキャン面によって穿刺針の位置を特定していた。
穿刺針の進路を含むスキャン面の位置に関しては、穿刺針の進路を特定する試みが従来から行なわれており、また、一度決まった進路はほとんど変わらないため、特定が容易である。
しかしながら、穿刺針の長手方向に直交する方向において穿刺針の先端を含むスキャン面の位置は、穿刺針の先端位置が変化することもあり、特定が困難であった。
そのため、穿刺針に直交する方向において穿刺針の先端部を精度良く含むスキャン面を容易に得られるような改善が望まれていた。
With respect to the position of the scan plane including the path of the puncture needle, attempts have been made to identify the path of the puncture needle, and the path determined once has hardly changed, so that it is easy to identify.
However, the position of the scanning surface including the tip of the puncture needle in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the puncture needle is difficult to identify because the tip position of the puncture needle may change.
For this reason, there has been a demand for an improvement that can easily obtain a scanning surface that accurately includes the tip of the puncture needle in the direction orthogonal to the puncture needle.
本発明の目的は、インターベンショナルな撮影において、穿刺針に直交するスキャン面の位置精度を向上させて、穿刺針の先端に位置するスキャン面を容易に得ることを可能にする穿刺針ホルダを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、このような穿刺針ホルダと磁気共鳴撮影装置とを用いて、穿刺針に直交するスキャン面の位置精度を向上させて、穿刺針の先端に位置するスキャン面を容易に得ることを可能にする磁気共鳴撮影システムを提供することにもある。
An object of the present invention is to provide a puncture needle holder that improves the positional accuracy of a scan plane orthogonal to the puncture needle and can easily obtain a scan plane positioned at the tip of the puncture needle in interventional imaging. It is to provide.
Another object of the present invention is to use such a puncture needle holder and a magnetic resonance imaging apparatus to improve the positional accuracy of the scan plane orthogonal to the puncture needle and to scan the tip located at the tip of the puncture needle. Another object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging system that makes it easy to obtain the above.
本発明に係る穿刺針ホルダは、穿刺針が一方向に通過する通過穴を備え、当該通過穴に挿入された前記穿刺針の支持のためのベースとなるベース部材と、前記通過穴に挿入された前記穿刺針の移動距離を計測する計測手段とを有する穿刺針ホルダである。 The puncture needle holder according to the present invention includes a passage hole through which the puncture needle passes in one direction, a base member that serves as a base for supporting the puncture needle inserted into the passage hole, and is inserted into the passage hole. A puncture needle holder having a measuring means for measuring a moving distance of the puncture needle.
また、本発明に係る磁気共鳴撮影システムは、静磁場中に配置された被検体の被検部位への回転磁場および勾配磁場の印加によって前記被検部位から発生するNMR信号に基づいて前記被検部位の画像データを生成する磁気共鳴撮影システムであって、前記被検体に対する所望の位置に配置され、前記被検体に穿刺される穿刺針が一方向に通過する通過穴を備え当該通過穴に挿入された前記穿刺針の支持のためのベースとなるベース部材と、前記通過穴に挿入された前記穿刺針の移動距離を計測する計測手段とを有する穿刺針ホルダと、前記被検体に対する前記穿刺針ホルダの位置を検出し、検出した位置情報を出力する位置検出手段と、前記NMR信号に基づいて前記画像データを生成する撮影制御手段とを有し、前記撮影制御手段は、前記位置検出手段からの前記位置情報と、前記計測手段からの前記移動距離の情報とに基づいて、前記被検体における前記穿刺針の先端部を含む部位の画像の前記画像データを生成する。 In addition, the magnetic resonance imaging system according to the present invention provides the subject based on an NMR signal generated from the subject site by applying a rotating magnetic field and a gradient magnetic field to the subject site of the subject placed in a static magnetic field. A magnetic resonance imaging system for generating image data of a part, which is provided at a desired position with respect to the subject and has a passage hole through which the puncture needle punctured on the subject passes in one direction and is inserted into the passage hole A puncture needle holder having a base member serving as a base for supporting the puncture needle and a measuring means for measuring a moving distance of the puncture needle inserted into the passage hole; and the puncture needle for the subject A position detection unit that detects a position of the holder and outputs the detected position information; and an imaging control unit that generates the image data based on the NMR signal. The imaging control unit includes the position detection unit. And the position information from the means, based on the information of the movement distance from the measuring means, to generate the image data of the portion including the tip of the puncture needle in the subject image.
本発明においては、磁気共鳴撮影に際し、穿刺針ホルダのベース部材が被検体に対する所望の位置に配置される。位置検出手段が、被検体に対するこの穿刺針ホルダの位置を検出してその位置情報を出力する。
また、穿刺針がベース部材の通過穴に挿入され、通過穴を一方向に通過して被検体に穿刺される。穿刺針ホルダの計測手段が、通過穴に沿った穿刺針の移動距離を計測する。
撮影制御手段は、位置検出手段から穿刺針ホルダの位置情報を、計測手段から穿刺針の移動距離の情報をそれぞれ受け取り、これらの情報に基づいて被検体における穿刺針の先端部を含む部位の画像の画像データを生成する。
In the present invention, the base member of the puncture needle holder is disposed at a desired position with respect to the subject during magnetic resonance imaging. The position detection means detects the position of the puncture needle holder with respect to the subject and outputs the position information.
A puncture needle is inserted into the passage hole of the base member, passes through the passage hole in one direction, and is punctured into the subject. The measuring means of the puncture needle holder measures the moving distance of the puncture needle along the passage hole.
The imaging control means receives the position information of the puncture needle holder from the position detection means, and the information of the movement distance of the puncture needle from the measurement means, and based on these information, an image of the part including the tip of the puncture needle in the subject Image data is generated.
本発明によれば、穿刺針の長手方向に直交する面の位置精度を向上させて、穿刺針の先端に位置するスキャン面を容易に得ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the positional accuracy of the surface orthogonal to the longitudinal direction of the puncture needle and easily obtain the scan surface located at the tip of the puncture needle.
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。
図1は、本発明の一実施の形態に係るMR(Magnetic Resonance)撮影システムの構成を概略的に示す概略構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a configuration of an MR (Magnetic Resonance) imaging system according to an embodiment of the present invention.
図1に示すMR撮影システム100は、MR撮影装置100Aと、穿刺針ホルダ50とを有する。
MR撮影装置100Aはさらに、マグネット部140と、本体部110と、コンソール部280とを有する。
An MR imaging system 100 shown in FIG. 1 includes an
The
マグネット部140は、テーブル120と、このテーブル120上に載置されるクレードル9と、互いに対向して1つのペアを構成している2つのリング状のマグネット5,5とを有している。 The magnet unit 140 includes a table 120, a cradle 9 placed on the table 120, and two ring-shaped magnets 5 and 5 that constitute one pair so as to face each other.
また、本体部110は、RFコイル駆動部12と、勾配コイル駆動部13と、データ収集部14と、算出部15とを有している。
The main body 110 also includes an RF
リング状のマグネット5,5は、それぞれのリングの中心軸が同軸になるように、また、所定の距離を隔てて対向配置される。このように配置されるマグネット5,5は、たとえば、テーブル120に取り付けられてテーブル120と一体になる。 The ring-shaped magnets 5 and 5 are arranged to face each other with a predetermined distance so that the central axes of the respective rings are coaxial. The magnets 5 and 5 arranged in this way are attached to the table 120 and integrated with the table 120, for example.
マグネット5,5は、図示はしないがそれぞれ個別のマグネットケースに収容されている。各マグネットケースの間の空間が、医者やオペレータが作業をするための作業空間SPとなる。 Although not shown, the magnets 5 and 5 are housed in individual magnet cases. A space between the magnet cases becomes a work space SP for a doctor or an operator to work.
図1に示すように、リング状のマグネット5,5の中心軸方向をz軸方向とする。また、z軸方向に直交する2つの方向をそれぞれx軸方向、およびy軸方向とする。
マグネット5,5は、z軸方向に沿う静磁場を形成する。したがって、作業空間SPにも静磁場が形成される。
As shown in FIG. 1, the center axis direction of the ring-shaped magnets 5 and 5 is defined as the z-axis direction. Two directions orthogonal to the z-axis direction are defined as an x-axis direction and a y-axis direction, respectively.
The magnets 5 and 5 form a static magnetic field along the z-axis direction. Therefore, a static magnetic field is also formed in the work space SP.
被検体1は、クレードル9に載せられて、テーブル120に対して移動され、静磁場が形成されている作業空間SP内に被検部位が位置するように位置付けられる。
The
また、マグネット5,5を収容しているマグネットケース内には、図示しない勾配磁場コイルも収容されている。
勾配磁場コイルは、マグネット5,5と同様に互いに対向してペアを形成する複数のコイルを有する。勾配磁場コイルは、後述するRFコイルが検出する核磁気共鳴信号に3次元の位置情報を持たせるために3系統存在する。したがって、3つの勾配磁場コイルのペアが存在する。
A gradient magnetic field coil (not shown) is also accommodated in the magnet case that accommodates the magnets 5 and 5.
Like the magnets 5 and 5, the gradient magnetic field coil has a plurality of coils that face each other and form a pair. There are three types of gradient magnetic field coils in order to give three-dimensional position information to nuclear magnetic resonance signals detected by an RF coil described later. Thus, there are three pairs of gradient coils.
勾配磁場コイルに勾配コイル駆動部13が接続され、勾配コイル駆動部13は、上記3系統の勾配磁場コイルに勾配磁場励起信号をそれぞれ送信する。勾配磁場励起信号をそれぞれ受け取った3系統の勾配磁場コイルは、マグネット5,5が形成する静磁界の強度にx,y,zの3方向の勾配を付ける勾配磁場をそれぞれ発生させる。
A gradient
RF(Radio Frequency)コイルには、送信用RFコイルと受信用RFコイルとがある。送信用RFコイルは被検体1の被検部位にRF帯の電磁波を送信して励起磁場を印加する。この励起磁場は、被検部位の原子のスピンの回転軸を傾けて原子を回転させるため、回転磁場とも呼ばれる。
送信用RFコイルによる励起磁場の印加を停止した際には、被検部位のスピンに起因して、共鳴周波数を有する核磁気共鳴(Nuclear Magnetic Resonance:NMR)信号が被検部位から再放射される。受信用RFコイルは、被検部位からのこのNMR信号を検出する。
The RF (Radio Frequency) coil includes a transmission RF coil and a reception RF coil. The transmitting RF coil transmits an RF band electromagnetic wave to the test site of the
When the application of the excitation magnetic field by the transmission RF coil is stopped, a nuclear magnetic resonance (NMR) signal having a resonance frequency is re-radiated from the test site due to the spin of the test site. . The receiving RF coil detects this NMR signal from the site to be examined.
本実施の形態においては、送信用RFコイルと受信用RFコイルとを兼用するRFコイルCLを用いる。
送受信兼用のRFコイルCLには、被検体1の頭部や腹部や肩等の被検部位に応じた専用のものが存在する。以下では、腹部用のRFコイルCLを例に挙げて述べる。
In the present embodiment, an RF coil CL that serves both as a transmission RF coil and a reception RF coil is used.
There is a dedicated RF coil CL that is used for both transmission and reception according to the test site such as the head, abdomen, and shoulder of the
RFコイルCLはフレキシブルであり、被検体1の外形に応じてある程度変形し、被検体1にフィットさせることができる。
また、RFコイルCLには開口部が設けられており、この開口部から被検体1にアクセスすることが可能である。
The RF coil CL is flexible, can be deformed to some extent according to the outer shape of the
The RF coil CL is provided with an opening, and the
RFコイルCLにはRFコイル駆動部12とデータ収集部14とが接続される。
RFコイル駆動部12がRFコイルCLに励起磁場を励起させる信号を与える。これにより、RFコイルCLから所定の共鳴周波数のRF信号が送信されて被検部位に励起磁場、即ち回転磁場が印加され、被検部位の原子のスピンが励起される。
データ収集部14は、RFコイルCLが検出したNMR信号を取り込み、それを磁気共鳴画像生成のためのデータとして収集する。データ収集部14は、収集した磁気共鳴画像生成のためのデータを、後述するコンソール部280の撮影制御部17に送信する。
An RF
The RF
The
穿刺針ホルダ50は、RFコイルCLの開口部を介して、被検体1に対する所定の位置に配置される。穿刺針ホルダ50は、被検体1に穿刺する穿刺針を支持するための装置である。穿刺は、たとえば、被検体1の対象となる部位の組織片を採取する等の作業のために行なわれる。
穿刺針ホルダ50の詳細な構成については後述するが、穿刺針ホルダ50は、赤外線LED(Light Emitting Diode)等の発光素子によりその位置を報知することが可能になっている。本発明における発光位置報知手段の一実施態様が、赤外線LEDに相当する。
The
Although a detailed configuration of the
たとえば、マグネット5,5をそれぞれ収容しているマグネットケース間の上部には、穿刺針ホルダ50の赤外線LEDが発する赤外線を検出するディテクタ(detector)3が設置される。
本発明における受光手段の一実施態様が、ディテクタ3である。
ディテクタ3は、たとえば、赤外線を検出可能なフォトダイオード等の受光素子を平面的に並べることによって形成される。
本発明における穿刺針ホルダ50の位置検出手段の一実施態様が、赤外線LEDとディテクタ3とを含んで構成される。
詳細には後述するが、穿刺針ホルダ50の赤外線LEDが発する位置検出光としての赤外線をディテクタ3が検出する協働作業により、被検体1に対する穿刺針ホルダ50の位置を特定することができる。
For example, a detector 3 for detecting the infrared rays emitted from the infrared LED of the
One embodiment of the light receiving means in the present invention is the detector 3.
The detector 3 is formed by, for example, arranging light receiving elements such as photodiodes capable of detecting infrared rays in a plane.
One embodiment of the position detecting means of the
As will be described later in detail, the position of the
また、穿刺針ホルダ50には後述するようにリニア・エンコーダが設けられている。本発明における計測手段の一実施態様がこのリニア・エンコーダに相当する。
このリニア・エンコーダによって、穿刺針の進行方向に沿った移動距離を計測することが可能になっている。
The
With this linear encoder, it is possible to measure the moving distance along the direction of travel of the puncture needle.
本体部110の算出部15は、ディテクタ3と穿刺針ホルダ50のリニア・エンコーダとにそれぞれ接続されている。
算出部15は、ディテクタ3によって特定された穿刺針ホルダ50の位置と、リニア・エンコーダから得られる穿刺針の移動距離に関する情報とに基づいて、穿刺針および穿刺針の先端に関する位置情報を算出する。
算出部15は、算出した位置情報を、コンソール部280の撮影制御部17に向けて送信する。
The
The
The
コンソール部280は、図1に示すように、撮影制御部17の他に、たとえば、記憶部18と、操作部19と、表示部20とを有する。
本発明における撮影制御手段の一実施態様が、撮影制御部17である。
記憶部18と操作部19と表示部20とがそれぞれ撮影制御部17に接続される。また、本体部110のRFコイル駆動部12と勾配コイル駆動部13とデータ収集部14と算出部15とも、各々撮影制御部17に接続される。
As shown in FIG. 1, the
One embodiment of the photographing control means in the present invention is the photographing
The
操作部19は、たとえば、キーボードやマウス等の入力デバイスにより実現される。操作部19を介して、コンソール部280を操作するオペレータからの指令信号が撮影制御部17に入力される。
The
撮影制御部17は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)等の演算のためのハードウェアと、このハードウェアの駆動のためのプログラム等のソフトウェアとによって実現される。
上記のプログラムは、たとえば、RAM(Random Access Memory)やハードディスクドライブによって実現される記憶部18に記憶されている。
撮影制御部17は、操作部19を介して入力されたオペレータからの指令信号を受けて、所望の核磁気共鳴信号が得られるようにRFコイル駆動部12、勾配コイル駆動部13、およびデータ収集部14を制御する。
The
The above program is stored in the
The
また、撮影制御部17は、データ収集部14から送信された核磁気共鳴信号のデータに対して、操作部19を介したオペレータからの指令に基づいて演算処理や画像処理等の所定の処理を施して磁気共鳴画像を生成する処理も実行する。撮影制御部17によって生成された画像は、記憶部18に記憶させておくことができる。
In addition, the
記憶部18に記憶されていた画像は、オペレータからの要求に応じて、撮影制御部17によって適宜表示部20に表示される。
表示部20は、たとえば、液晶表示パネルやCRT(Cathode-Ray Tube)等のモニタによって実現される。
また、表示部20には、MRI装置1を操作するための操作画面も表示される。
The image stored in the
The
The
以上のような構成により、MR撮影システム100を用いて磁気共鳴画像を入手することができる。
以下、穿刺針ホルダ50の構造について詳細に述べる。
図2は、穿刺針ホルダ50と、この穿刺針ホルダ50を介して被検体1に穿刺される穿刺針70と、生成される画像の関係とを表わす斜視図である。
また、図3は、被検体1の体表1T上に配置した穿刺針ホルダ50に穿刺針70を挿入して被検体1に穿刺を行なう状態を表わした図である。
図2における穿刺針ホルダ50は、内部構造を示すために部分切断斜視図として描いている。また、図3において、被検体1および被検部位1Pと穿刺針ホルダ50のベース部材50Bおよびアタッチメント55と穿刺針70とは、側面から模式的に表わしている。
ただし、図2および図3は例示のための図であり、図中の各部の寸法およびその縮尺は実際の通りとは限らない。
With the above configuration, a magnetic resonance image can be obtained using the MR imaging system 100.
Hereinafter, the structure of the
FIG. 2 is a perspective view showing the relationship between the
FIG. 3 is a diagram showing a state in which the
The
However, FIG. 2 and FIG. 3 are illustrations for illustration, and the dimensions and scales of each part in the drawings are not necessarily as they are actually.
穿刺針ホルダ50と穿刺針70とは、マグネット5,5によって形成される静磁場の均一性を損なわないように、たとえば、プラスチック樹脂や非磁性金属等の非磁性体材料を用いて全て構成することが好ましい。
The
穿刺針ホルダ50は、ベース部材50Bと、上述した赤外線LED51と、アタッチメント55とを有する。
The
図2に示すように、ベース部材50Bは中心部から枝部が3方向に伸びており、全体としてY字形をしている。
各枝部にそれぞれ1個ずつ、計3個の赤外線LED51が、ベース部材50Bに設けられている。各赤外線LED51は、ベース部材50Bのうち、被検体1の体表1T側に向けられる側とは反対側に、赤外線を外部に発光可能に取り付けられる。
各赤外線LED51は、配線53を介して撮影制御部17に接続される。配線53を介して、各赤外線LED51へ電力が供給され、また発光のオン・オフが制御される。
As shown in FIG. 2, the
A total of three
Each
ベース部材50Bのうち、3個の赤外線LED51によって形成される三角形の重心の位置に、穿刺針70が挿入されて通過する通過穴57が設けられる。
ベース部材50Bに対するアタッチメント55の位置を規定するために、通過穴57は小径部57Aと大径部57Bとを有する。
小径部57Aと大径部57Bとは互いに連通しており、小径部57Aはベース部材50Bの体表1Tに向けられる側に、大径部57Bはそれとは反対側にそれぞれ形成される。
本実施の形態においては、アタッチメント55の向きを規定するための平面部を大径部57Bに設けている。
A passing hole 57 through which the
In order to define the position of the
The small-
In the present embodiment, a plane portion for defining the orientation of the
また、ベース部材50Bには、LED等の発光素子61と、フォトダイオード等の受光素子62が設けられる。
発光素子61は、通過穴57側へ向けて検出光を発するように、たとえば、ベース部材50Bの内部に取り付けられる。ベース部材50Bは、発光素子61からの検出光が通過穴57へ到達可能なように、検出光の進行方向側が通過穴57に向けてひらけているようにしておく。
発光素子61が発する検出光は、後述する穿刺針70のリフレクタ(reflector)によって反射可能であれば、可視光でも可視光以外の光であってもよい。
The
The
The detection light emitted from the
受光素子62は、発光素子61から発せられた検出光が穿刺針70のリフレクタによって反射された反射光を受光する。
受光素子62は、受光した反射光の強度に応じた大きさの信号を出力する。
The
The
発光素子61と受光素子62とにはそれぞれ配線63が接続されている。配線63を介して、発光素子61および受光素子62への電力供給が制御される。
また、受光素子62が出力する信号は、配線63を介して算出部15へ送信される。
A
A signal output from the
アタッチメント55は、ベース部材50Bの通過穴57に挿入されて、通過穴57への穿刺針70の挿入を補助するための部材である。
アタッチメント55は、穿刺パイプ部55Aと、装着部55Bと、鍔部55Dとを有する。穿刺パイプ部55Aと装着部55Bと鍔部55Dとは、それぞれ内側が中空になっておりこれらの中空部が互いに連通するように一体となっている。
アタッチメント55の内側の中空部に、穿刺針70を挿入することが可能である。
The
The
The
穿刺パイプ部55Aは、被検体1に突き刺され、穿刺針70を穿刺する際の導入路となる部分である。
穿刺パイプ部55Aは、通過穴57の小径部57Aの内周に嵌合する外形形状を有する。
The
装着部55Bは、ベース部材50Bへアタッチメント55を確実に装着し、また、ベース部材50Bに対するアタッチメント55の位置および向きを規定するための部分である。
装着部55Bは、通過穴57の大径部57Bの平面部に対応する切欠部55Cを有し、大径部57Bの内周に嵌合する外形形状をしている。
装着部55Bを大径部57Bに装着したときに発光素子61からの検出光が大径部57Bまで到達し、また、大径部57Bからの反射光が受光素子62に到達可能なように、切欠部55Cの部分においては、その外部と内部の中空部とが連通可能になっている。
The mounting
The mounting
When the mounting
鍔部55Dは、ベース部材50Bへアタッチメント55を装着したときに、装着状態を容易に維持できるように保持するための保持部としての機能を果たす。
The
アタッチメント55は、体表1Tに向けられる側とは反対側から、穿刺パイプ部55Aを通過穴57の小径部57Aに、装着部55Bを大径部57Bにそれぞれ嵌合させてベース部材50Bに装着される。
The
穿刺針70は、図2に示すように、被検体1に実際に突き刺す針部71と、医者等のオペレータが把持するための把持部75とを有する。
針部71と把持部75とは、一体となっている。
As shown in FIG. 2, the
The
針部71には、その長手方向の中途部に、所定区間にわたってリフレクタ(reflector)80が設けられている。
リフレクタ80は、光の反射率の高い部分と低い部分とを交互に、針部71の長手方向に交差するストライプ状に配置して構成されている。
このようなリフレクタ80は、たとえば、メッキや、表面加工や、異種材料を配列して形成すること等の方法によって形成する。
The
The reflector 80 is configured by alternately arranging high light reflectance portions and low light reflectance portions in a stripe shape intersecting the longitudinal direction of the
Such a reflector 80 is formed by, for example, a method such as plating, surface processing, or arranging different kinds of materials.
前記のリニア・エンコーダの一実施態様が、リフレクタ80を有する穿刺針70と発光素子61と受光素子62とを含んで構成される。
この構成のリニア・エンコーダによる穿刺針70の移動距離の計測動作については後ほど詳述するが、リフレクタ80により反射され反射光となった発光素子61からの検出光を受光素子62が受光することにより発生するパルス信号をカウントすることによって、穿刺針70の移動距離が計測される。このため、リフレクタ80のストライプの幅およびピッチに依存して、移動距離の計測の分解能が決まる。
移動距離の分解能が、たとえば、1mm程度となるようにリフレクタ80を形成することが、実用上好ましい。
このように、本実施の形態に係るリニア・エンコーダは、発光素子61と受光素子62とを用いて非接触で穿刺針70の移動距離を計測する電気式のリニア・エンコーダとなっている。
One embodiment of the linear encoder includes a
The measuring operation of the moving distance of the
It is practically preferable to form the reflector 80 so that the moving distance has a resolution of, for example, about 1 mm.
Thus, the linear encoder according to the present embodiment is an electric linear encoder that measures the moving distance of the
針部71において、先端73からリフレクタ80までの部分はリフレクタ80が設けられておらず、パルス信号のカウントには用いられない。この部分を、針部71の非カウント部71Aとする。
非カウント部71Aの長さをmとして表わす。
In the
The length of the
撮影制御部17は、被検体1に穿刺された針部71に関連して、3つの磁気共鳴画像(断層像)が得られるように本体部110を制御して被検体1をスキャンする。
3つの断層像を得るための3つのスキャン面のうちの2つは、針部71が通過する点Ctを含み穿刺針70の進行方向に沿って、互いに90°直交して存在する。したがって、この2つのスキャン面を、図2に示すようにイン・プレーン(in-plane)0およびイン・プレーン90と呼ぶ。
たとえば、穿刺針70の進行方向をy軸方向に沿った方向とした場合に、yz平面に平行な面をイン・プレーン0、xy平面に平行な面をイン・プレーン90とする。
The
Two of the three scan planes for obtaining the three tomographic images are perpendicular to each other by 90 ° along the traveling direction of the
For example, when the advancing direction of the
イン・プレーン0とイン・プレーン90との両方に直交する直交面180が、残りの1つのスキャン面である。
針部71の位置を正確に知るために、この直交面180は、針部71の移動とともに移動して針部71の先端73の位置P73またはその可能な限り近傍を含んでいることが、穿刺しながらのインターベンショナルな撮影においては好ましい。
以下、穿刺針70を用いたインターベンショナルな撮影において、針部71を含むイン・プレーン0、イン・プレーン90、および直交面180に関する断層像を得るための手順について、図3を参照しながら述べる。
An orthogonal plane 180 that is orthogonal to both the in-plane 0 and the in-plane 90 is the remaining one scan plane.
In order to know the position of the
Hereinafter, a procedure for obtaining a tomographic image regarding the in-plane 0, the in-plane 90, and the orthogonal plane 180 including the
穿刺を行なうインターベンショナルな撮影において、穿刺針ホルダ50は、図3には図示していないRFコイルCLの開口部を介して、被検体1に対する所定の位置に配置される。穿刺針ホルダ50は、赤外線LED51からの赤外線が発せられる面を被検体1とは反対側に向けて配置される。
穿刺針ホルダ50の3個の赤外線LED51からは、それぞれ位置検出光としての赤外線が発せられる。
マグネット5,5をそれぞれ収容するマグネットケース間の上部等の、穿刺針ホルダ50のベース部材50Bとは離れた領域に配置されているディテクタ3は、赤外線LED51からの赤外線を検出する。これにより、被検体1に対する3個の赤外線LED51の位置が分かる。ディテクタ3は、入手した赤外線LED51の位置情報を、算出部15に送信する。
In interventional imaging in which puncturing is performed, the
Each of the three
The detector 3 arranged in a region away from the
算出部15は、ディテクタ3からの位置情報に基づいて、3個の赤外線LED51によって形成される三角形の重心の位置を計算して算出する。ベース部材50Bにおいては、赤外線LED51によって形成される三角形の重心に通過穴57が形成されているため、これにより被検体1に対する通過穴57の位置が分かる。
算出部15は、算出した重心の位置の情報を撮影制御部17に送信する。撮影制御部17は、算出部15によって得られた重心の位置を、図2に示すイン・プレーン0およびイン・プレーン90の基準となる点Ctとする。
The calculating
The
前述のように、ベース部材50Bの通過穴57にアタッチメント55が装着される。このとき、穿刺パイプ部55Aが通過穴57の小径部57Aに挿入され、切欠部55Cを大径部57Bの平面部に対応させて装着部55Bが大径部57Bに挿入されることによって、ベース部材50Bに対するアタッチメント55の位置および向きが一意に決まる。
As described above, the
被検体1に対して位置決めされたベース部材50Bにアタッチメント55が装着されることにより、穿刺パイプ部55Aが被検体1に穿刺される。
By attaching the
被検体1に対して位置決めされたベース部材50Bに装着されたアタッチメント55の内側の中空部に、穿刺針70の針部71が挿入される。これにより、アタッチメント55を介して、ベース部材50Bの通過穴57に針部71が挿入される。たとえば、オペレータが手により穿刺針70を押し込むことにより、通過穴57に沿って針部71が図3中の矢印Dr1の向きに一方向に移動し、被検体1に穿刺される。
The
発光素子61および受光素子62が設置されている位置まで針部71が移動した状態から、穿刺針70の移動距離が計測され始める。針部71のリフレクタ80は光の反射率が高い部分と低い部分が交互にストライプ状に配置されて構成されているため、受光素子62は、リフレクタ80の移動に伴って強い反射光と弱い反射光とを交互に受光することになる。これにより、受光素子62からは、強い反射光を受けたときには値が大きく、弱い反射光を受けたときには値が小さいパルス状の信号が出力されることになる。このパルス信号は、配線63を介して算出部15に送信される。
受光素子62から出力されるパルス信号のパルスの数と穿刺針70の移動距離との間には対応関係がある。算出部15は、受け取ったパルス信号のパルスの数をカウントして、発光素子61および受光素子62が設置されている計測開始位置PSからの穿刺針70の移動距離を算出する。
The movement distance of the
There is a correspondence between the number of pulses of the pulse signal output from the
以上のようにして穿刺針70の移動距離を計測する場合には、ベース部材50Bに装着された状態における穿刺パイプ部55Aの先端から、計測開始位置PSまでの長さを、針部71の非カウント部71Aの長さと同じ長さmとすることが好ましい。これにより、計測によって得られた距離の大きさが、そのまま穿刺パイプ部55Aの先端から針部71の先端73までの長さvとなる。
この長さvは、穿刺針70の移動に応じて大きさが変化する可変な長さである。
When the movement distance of the
This length v is a variable length that changes in size according to the movement of the
一方、穿刺パイプ部55Aのうち被検体1に穿刺される部分の長さfは、ベース部材50Bとアタッチメント55との形状に依存して決まるほぼ不変な長さであり、長さfは予め入手しておくことができる。
On the other hand, the length f of the portion of the
以上により、被検体1の体表1Tから被検体1に穿刺されている針部71の先端73までの長さdは、d=f+vとして得ることができる。
撮影制御部17は、たとえば、記憶部18に記憶されている長さfと算出部15から入手した長さvとを用いて長さdを計算して入手する。
以上により、撮影制御部17は、被検体1に対する針部71の先端73の位置を入手することができる。
As described above, the length d from the
The
As described above, the
撮影制御部17は、ディテクタ3を介して入手した、通過穴57に関する点Ctの位置に基づいてイン・プレーン0とイン・プレーン90とを設定する。たとえば、点Ctを含み、yz平面とxy平面とにそれぞれ平行なスキャン面を、それぞれイン・プレーン0、イン・プレーン90とする。
イン・プレーン0とイン・プレーン90とに関する断層像には、針部71の像が含まれる。針部71の像に基づいてイン・プレーン0とイン・プレーン90とを設定するようにしてもよい。
図3には、一例として、以上のようにして設定されるイン・プレーン0が示されている。便宜上、イン・プレーン0にy,z軸を描き込んでいる。
The
The tomographic image related to the in-plane 0 and the in-plane 90 includes an image of the
FIG. 3 shows an in-plane 0 set as described above as an example. For convenience, the y and z axes are drawn on in-plane 0.
また、撮影制御部17は、算出した長さdの値に基づいて、体表1Tから長さdの位置にあり、xz平面に平行なスキャン面を直交面180として設定し、直交面180に関する断層像を生成する。生成した断層像の一例を、図3において断層像Im1として示している。ここでも、便宜上、x,z軸を断層像Im1に描き込んでいる。
たとえば、xz平面に平行な断面が円形の被検部位1Pを対象として撮像した場合には、断層像Im1に示すように、断面円形の被検部位1Pの像と、その中の針部71の先端73の像を得ることができる。
Further, the
For example, when imaging is performed on a
比較のために、体表1Tからの長さdよりも短い位置にあるxz平面に平行な断層像を、断層像Im2として示す。断層像Im2にも、x,z軸が便宜上描きこまれている。
断層像Im2には、断層像Im1とは断面積が異なる被検部位1Pの像と、針部71の断面の像とが含まれる。
For comparison, a tomographic image parallel to the xz plane at a position shorter than the length d from the
The tomographic image Im2 includes an image of the
撮影制御部17により、穿刺針70の移動に伴って、先端73の位置に対応する直交面180における断層像を自動的に連続的に生成させるようにすることも可能である。
この場合には、断層像Im2と断層像Im1とに示すように被検部位1Pの断面積は異なるが、常に先端73の像が含まれる断層像が得られることになる。
The tomographic image on the orthogonal plane 180 corresponding to the position of the
In this case, as shown in the tomographic image Im2 and the tomographic image Im1, although the cross-sectional area of the
以上のように、本実施の形態によれば、穿刺針ホルダ50にリニア・エンコーダを設けている。これにより、穿刺針70の移動距離を計測して、穿刺針70の先端73またはその可能な限り近傍の位置を検出することができ、先端73の検出精度を向上させることができる。たとえば、図3に示す断層像Im1と断層像Im2とにおいて、先端73の像の大きさと針部71の像の大きさとは正確には異なっているはずであるが、実際には大きさの見分けはつきにくい。このため、従来は単に直交面180に関する断層像だけからではその断層像が先端73に位置している断層像か否かを判断することは困難であった。それに対し、本実施の形態によれば、先端73に可能な限り位置する直交面180の断層像を容易に得ることができる。
リニア・エンコーダを用いることにより、先端73の位置をリアルタイムで入手することができ、穿刺針70の動きに応じて直交面180における断層像を自動的に、またほぼリアルタイムで入手することができる。このため、穿刺がより容易になる。先端73の位置を自動的にリアルタイムに入手することができることから、たとえば、ロボットを用いて穿刺針70を目的の位置まで自動的に穿刺することも可能になる。
本実施の形態においては、光を利用して非接触で穿刺針70の移動距離を計測する電気式のリニア・エンコーダを用いている。このため、穿刺において穿刺針ホルダ50から穿刺針70に及ぶ外力等の外乱の影響を抑制することができる。これは、上記の穿刺の自動化においては特に有利である。
また、インターベンショナルな撮影においては、目標位置を決定するため、また穿刺による被検部位の影響を調べるために、穿刺針70の先端73の近傍における断層像から被検部位の温度分布を求めることがある。このような場合に、本実施の形態においては先端73の位置を可能な限り正確に検出することができるため、直交面180においてより正確な温度分布を求めることができる。したがって、より正確な穿刺が可能になる。その結果、目標位置を誤ることを防止して、被検部位の組織を不要に傷付けることを防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
By using the linear encoder, the position of the
In the present embodiment, an electric linear encoder that measures the moving distance of the
Further, in interventional imaging, in order to determine the target position and to examine the influence of the test site due to puncture, the temperature distribution of the test site is obtained from a tomographic image in the vicinity of the
なお、受光素子62が1個の場合には、穿刺針70が図3に示す矢印Dr1,Dr2のいずれの向きに移動しているかを判断することは困難である。穿刺針70の移動の向きを判断するためには、たとえば、2個の受光素子62,62を、穿刺針70の進行方向に沿って並べて設置する。このとき、各受光素子62,62から出力されるパルス信号が、1/4パルス(90°)ずれるように受光素子62,62間の間隔を設定する。一方の受光素子62からのパルス信号の他方の受光素子62からのパルス信号に対する進みまたは遅れの関係を調べることによって、穿刺針70の移動の向きを判別することができる。このパルス信号の進みまたは遅れの判定は、たとえば、撮影制御部17が実行する。
When the number of light receiving
〔変形形態〕
これまでは、非接触の電気式リニア・エンコーダを用いて穿刺針70の移動距離を計測する場合について述べてきた。以下では、本発明の実施の形態の変形形態として、機械式のエンコーダを用いる場合について述べる。
[Deformation]
Until now, the case where the movement distance of the
図4は、本変形形態に係る機械式リニア・エンコーダの要部の構造の一例を示す斜視図である。
本変形形態は、機械式リニア・エンコーダを用いる点以外は、MR撮影システムの構造とイン・プレーン0、イン・プレーン90、および直交面180の設定の方法とは、上記実施の形態とほぼ同じであるため、詳細な記載は省略する。
FIG. 4 is a perspective view showing an example of the structure of the main part of the mechanical linear encoder according to this modification.
In the present modification, the structure of the MR imaging system and the method for setting the in-plane 0, the in-plane 90, and the orthogonal plane 180 are substantially the same as those in the above-described embodiment except that a mechanical linear encoder is used. Therefore, detailed description is omitted.
図4に示すように、本変形形態に係る機械式リニア・エンコーダ500は、ギヤ付ローラ900と、回転計950とを有する。
本発明における変換手段の一実施態様がギヤ付ローラ900に相当する。
また、ギヤ付ローラ900は、ローラ910と、ギヤ920とを有する。
As shown in FIG. 4, the mechanical linear encoder 500 according to this modification includes a geared roller 900 and a tachometer 950.
One embodiment of the conversion means in the present invention corresponds to the geared roller 900.
The geared roller 900 includes a
ローラ910とギヤ920とは、回転軸920Aまわりに同心円状に回転する形状をしており、一体となっている。
回転計950は、ギヤ920に噛合するギヤ960を介してギヤ付ローラ900に連結される。回転計950には、市販の回転計を用いることができる。
以上のような機械式リニア・エンコーダ500が、ベース部材50Bの内部に設置される。
The
The tachometer 950 is coupled to the geared roller 900 via a
The mechanical linear encoder 500 as described above is installed inside the
機械式リニア・エンコーダ500は、回転軸920Aの軸方向が、図4に示すような穿刺針700の移動方向Drに直交するように配置される。そして、ローラ910が穿刺針700に接触する。
ローラ910に接触した穿刺針700が矢印Dr方向に沿って移動した場合に、ギヤ付ローラ900は、矢印Dr方向に沿った穿刺針700の直線運動を、回転軸920A回りの矢印Rrに示す回転運動に変換する。
ギヤ付ローラ900が回転することにより、ギヤ960が回転する。回転計950は、このギヤ960の回転数を計測する。この回転数は、穿刺針700の移動距離に応じた値となっている。
The mechanical linear encoder 500 is arranged so that the axial direction of the
When the puncture needle 700 in contact with the
As the geared roller 900 rotates, the
回転計950は、計測した回転数の情報を算出部15に送信する。算出部15は、送信された回転数の情報に基づいて、ギヤ920とギヤ960のギヤ比等の情報を用いて穿刺針700の移動距離を算出する。
以上により、機械式リニア・エンコーダ500を用いて、穿刺針700の移動距離を求めることができる。
このとき、図4に示す穿刺針700のように、上述の穿刺針70のリフレクタ80に相当する中途部がより太くなっている穿刺針を用いることが好ましい。この穿刺針700を用いることにより、非カウント部71Aにおいてはローラ910に接触しない。言い換えれば、ギヤ付ローラ900のローラ910の大きさは、穿刺針700の太くなっている大径部800に接触する大きさとなっている。これにより、穿刺針70と同様に非カウント部71Aにおいては移動距離が計測されず、大径部800の部分まで穿刺針700が穿刺されたときに大径部800がローラ910に接触して計測が可能になる。その結果、穿刺針70の場合と同様に、回転計950の計測値を用いて、穿刺パイプ部55Aから出た穿刺針700の長さvを直接的に得ることができる。
The tachometer 950 transmits information on the measured number of rotations to the
As described above, the moving distance of the puncture needle 700 can be obtained using the mechanical linear encoder 500.
At this time, it is preferable to use a puncture needle whose middle portion corresponding to the reflector 80 of the
本変形形態の場合にも、前述の実施の形態の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。それに加えて、回転計950を用いていることから、穿刺針700の移動の向きを容易に判別することができる。また、たとえば、穿刺針ホルダ50の通過穴57に被検体1の血液等の付着物が付着したとしても、穿刺針700とローラ910とが機械的に接触しているため計測が可能であり、信頼性が高いといえる。
Also in the case of this modified embodiment, substantially the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. In addition, since the tachometer 950 is used, the direction of movement of the puncture needle 700 can be easily determined. Further, for example, even if an adherent such as blood of the subject 1 adheres to the passage hole 57 of the
なお、上記実施の形態およびその変形形態に限らず、本発明は適宜変更可能である。たとえば、本発明に係る穿刺針ホルダ50は、上記実施の形態において述べたような作業空間SPを有するオープンなMR撮影装置に限らず、インターベンショナルな撮影が可能なあらゆるMR撮影装置に用いることができる。また、MR撮影装置に限らず、X線CT(Computed Tomography)装置等の撮影装置を用いた、穿刺針の移動方向に直交するスキャン面の断層像を生成するインターベンショナルな撮影に穿刺針ホルダ50を用いることが可能である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and can be modified as appropriate. For example, the
本発明は、特に、穿刺しながら被検体の断層撮影を行なうインターベンショナルな撮影の分野において好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used particularly in the field of interventional imaging in which tomographic imaging of a subject is performed while puncturing.
1…被検体、3…ディテクタ、15…算出部、17…撮影制御部、50…穿刺針ホルダ、50B…ベース部材、51…赤外線LED、61…発光素子、62…受光素子、70,700…穿刺針、71…針部、80…リフレクタ、100…MR撮影システム、100A…MR撮影装置、CL…RFコイル
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記被検体に対する所望の位置に配置され、前記被検体に穿刺される穿刺針が一方向に通過する通過穴を備え当該通過穴に挿入された前記穿刺針の支持のためのベースとなるベース部材と、前記通過穴に挿入された前記穿刺針の移動距離を計測する計測手段とを有する穿刺針ホルダと、
前記被検体に対する前記穿刺針ホルダの位置を検出し、検出した位置情報を出力する位置検出手段と、
前記NMR信号に基づいて前記画像データを生成する撮影制御手段とを有し、
前記撮影制御手段は、前記被検体に向けて前記穿刺針が前記ベース部材の通過穴を通過する直線を含む断面の画像データ及び前記直線と垂直に交わる断面の画像データを生成するとともに、前記位置検出手段からの前記位置情報と、前記計測手段からの前記移動距離の情報とに基づいて、前記被検体における前記穿刺針の先端部を含む部位の画像の前記画像データを生成する
磁気共鳴撮影システム。 An image is generated by generating image data of the test site based on an NMR signal generated from the test site by applying a rotating magnetic field and a gradient magnetic field to the test site of the test object placed in a static magnetic field. A magnetic resonance imaging system,
A base member which is disposed at a desired position with respect to the subject and has a passage hole through which the puncture needle to be pierced by the subject passes in one direction and serves as a base for supporting the puncture needle inserted into the passage hole And a puncture needle holder having a measuring means for measuring a moving distance of the puncture needle inserted into the passage hole,
Position detecting means for detecting the position of the puncture needle holder relative to the subject and outputting the detected position information;
Photographing control means for generating the image data based on the NMR signal,
The imaging control unit generates image data of a cross section including a straight line through which the puncture needle passes through a passage hole of the base member and image data of a cross section perpendicular to the straight line toward the subject, and the position A magnetic resonance imaging system that generates the image data of an image of a part of the subject including the tip of the puncture needle based on the position information from the detection unit and the information on the movement distance from the measurement unit. .
請求項1に記載の磁気共鳴撮影システム。 The magnetic resonance imaging system according to claim 1, wherein the puncture needle holder is made of a nonmagnetic material.
請求項1または請求項2に記載の磁気共鳴撮影システム。 The magnetic resonance imaging system according to claim 1, wherein the measuring unit is an electric linear encoder.
前記穿刺針に設けられ、当該穿刺針の進行方向に交差して連なるストライプ状のリフレクタと、
前記リフレクタに検出光を発する発光素子と、
前記リフレクタからの前記検出光の反射光を受光する受光素子とを有する
請求項3に記載の磁気共鳴撮影システム。 The electric linear encoder is
A stripe-shaped reflector provided on the puncture needle and continuous across the direction of travel of the puncture needle;
A light emitting element for emitting detection light to the reflector;
The magnetic resonance imaging system according to claim 3, further comprising: a light receiving element that receives reflected light of the detection light from the reflector.
請求項1または請求項2に記載の磁気共鳴撮影システム。 The magnetic resonance imaging system according to claim 1, wherein the measuring unit is a mechanical linear encoder.
前記通過穴中の前記穿刺針に接触し、当該穿刺針の直進運動を所定の軸まわりの回転運動に変換する変換手段と、
前記変換手段に連結され、当該変換手段の前記軸まわりの回転運動に基づいて前記穿刺針の移動距離に応じた出力値を出力する回転計と
を有する請求項5に記載の磁気共鳴撮影システム。 The mechanical linear encoder is
Conversion means for contacting the puncture needle in the passage hole and converting the linear movement of the puncture needle into a rotational movement about a predetermined axis;
The magnetic resonance imaging system according to claim 5, further comprising: a tachometer coupled to the conversion unit and outputting an output value corresponding to a moving distance of the puncture needle based on a rotational movement of the conversion unit around the axis.
請求項6に記載の磁気共鳴撮影システム。 The magnetic resonance imaging system according to claim 6, wherein the conversion unit has a size in which a midway part in a longitudinal direction is in contact with the midway part of the puncture needle having a larger thickness.
前記ベース部材に設けられ、当該ベース部材の位置を検出するための位置検出光を発する発光位置報知手段と、
前記ベース部材とは離れた領域に設置され、前記発光位置報知手段からの前記位置検出光を受光する受光手段とを有する
請求項1〜7のいずれかに記載の磁気共鳴撮影システム。 The position detecting means includes
A light emission position notifying means that is provided on the base member and emits position detection light for detecting the position of the base member;
The magnetic resonance imaging system according to claim 1, further comprising: a light receiving unit that is installed in a region away from the base member and receives the position detection light from the light emission position notifying unit.
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