ＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット
【課題】傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けないトリガ信号の生成。
【解決手段】ＭＲＩ撮影に必要な傾斜磁場及びＲＦパルスが印加されている被検体の胸部近傍に配置された生体信号検出部９１のピックアップ部９１１は、前記被検体の心音及び呼吸音を音響的な生体信号として収集し、樹脂等の絶縁材料から形成され可撓性を有する導中管９１３は、前記音響的な生体信号を傾斜磁場やＲＦパルスが印加されない領域に配置されたトランスジューサ９１２へ供給する。次いで、トランスジューサ９１２は、導中管９１３を介して供給された前記音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換し、撮影トリガ信号発生部９３のトリガ信号生成部９３２は、前記電気的な生体信号に基づいて当該被検体の心拍時相や呼吸時相に同期したトリガ信号を生成する。
【解決手段】ＭＲＩ撮影に必要な傾斜磁場及びＲＦパルスが印加されている被検体の胸部近傍に配置された生体信号検出部９１のピックアップ部９１１は、前記被検体の心音及び呼吸音を音響的な生体信号として収集し、樹脂等の絶縁材料から形成され可撓性を有する導中管９１３は、前記音響的な生体信号を傾斜磁場やＲＦパルスが印加されない領域に配置されたトランスジューサ９１２へ供給する。次いで、トランスジューサ９１２は、導中管９１３を介して供給された前記音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換し、撮影トリガ信号発生部９３のトリガ信号生成部９３２は、前記電気的な生体信号に基づいて当該被検体の心拍時相や呼吸時相に同期したトリガ信号を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットに係り、特に、心拍時相や呼吸時相に同期した画像データの収集を可能とするＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング法（ＭＲＩ）は、静磁場中に置かれた被検体組織の原子核スピンを、そのラーモア周波数をもつ高周波信号（ＲＦパルス）で励起し、この励起に伴って発生する磁気共鳴信号（ＭＲ信号）から画像データを再構成するイメージング法である。
【０００３】
ＭＲＩ装置は、生体内から検出されるＭＲ信号に基づいて画像データを生成する画像診断装置であり、解剖学的診断情報のみならず生化学的診断情報や機能診断情報等の多くの情報を得ることができるため、今日の画像診断において不可欠なものとなっている。
【０００４】
近年、ＭＲＩの高速撮影法の開発により脳や心臓の機能解析も可能となった。特に、心臓のように動きの激しい臓器の画像化を行なう場合には、撮影時間の短縮化が要求されるが、例えば、高速撮影法の１つであるＥＰＩ（Ｅｃｈｏ−ｐｌａｎａｒ−ｉｍａｇｉｎｇ）法によれば１枚の画像の撮影時間が１００ｍｓｅｃ以下となり、心臓の所望心拍時相における画像データを収集することができるようになった。心臓に対するＭＲＩ撮影では、従来、撮影中に被検体の心電波形を同時に収集し、この心電波形の例えばＲ波に基づいて所望スライス断面のＭＲＩ撮影を行なう方法がとられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
又、呼吸性移動に起因した画質劣化を防止するために、例えば、被検体の腹部に装着したチューブの伸縮度に基づいて呼吸時相を計測し、呼吸性移動の少ない呼吸時相において画像データを収集する方法も行なわれている。
【０００６】
ところで、心拍時相に同期させたＭＲＩ撮影では、心電波形等を用いて生成された撮影トリガパルスに基づいてＲＦパルスや傾斜磁場を被検体に対して印加する必要がある。ＭＲＩ撮影中の被検体から心電波形を収集する場合、被検体の体表面に装着された複数個のＥＣＧ電極と心電計本体とを結ぶ複数本の信号線が体表面上に配設され、この信号線とＥＣＧ電極間の容量性結合によって閉ループが形成される。そして、例えば、ＥＰＩ撮影のようにＲＦパルスや傾斜磁場が高速でスイッチングされる場合にはこの閉ループを横切る磁束が大きく変化するため、信号線や体表面上の電極間に誘導電流（誘導ノイズ）が発生し、この誘導電流が心電波形に混入することにより正確な撮影トリガ信号を得ることが困難となる。又、上述の誘導電流が、体表面や体内に流入することにより被検体に対して火傷や感電等の危害を与えるという問題点を有している。
【０００７】
このような問題点に対し、被検体の体表面に装着した心音マイクによって心音を収集し、この心音に基づいて撮影トリガ信号を生成する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平８−１８２６６１号公報
【特許文献２】特開平２−６３０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の特許文献２に記載された方法によれば、心音マイクによって収集された心音波形に対して混入する誘導電流は心電波形を用いた場合と比較して低減される。しかしながら、この方法では、電気的な心音波形が傾斜磁場やＲＦパルスの印加領域に配設された信号線を介して心音計本体へ供給されるため、前記信号線がシールド構造を有しているような場合においても誘導電流の発生を許容レベル以下に抑えることは困難である。
【０００９】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＭＲＩ撮影中の被検体に対して印加される傾斜磁場やＲＦパルス等の影響を受けることなく心拍時相や呼吸時相に同期した良好な画像データを生成することが可能なＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットは、被検体の生体信号に同期した撮影トリガ信号を発生するＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットであって、ＭＲＩ撮影に必要な傾斜磁場及びＲＦパルスが印加された前記被検体の近傍に配置され前記被検体から生ずる心音及び呼吸音の少なくとも何れかを音響的な生体信号として収集する生体信号ピックアップ手段と、前記傾斜磁場及びＲＦパルスが印加されない領域に配置され前記音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサと、前記生体信号ピックアップ手段によって収集された前記音響的な生体信号を前記トランスジューサへ供給する導中管と、前記トランスジューサによって得られた前記電気的な生体信号に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成手段と、前記トリガ信号を撮影トリガ信号として出力する撮影トリガ信号出力手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
又、請求項３に係る本発明のＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットは、被検体の生体信号に同期した撮影トリガ信号を発生するＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットであって、ＭＲＩ撮影に必要な傾斜磁場及びＲＦパルスが印加された前記被検体の近傍に配置され前記被検体から生ずる心音及び呼吸音の少なくとも何れかを音響的な生体信号として収集する生体信号ピックアップ手段と、前記音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサと、前記トランスジューサの近傍に配置され前記電気的な生体信号を空中送信する送信手段と、前記傾斜磁場及びＲＦパルスが印加されない領域に配置され空中送信された前記電気的な生体信号を受信する受信手段と、この受信手段によって受信された前記電気的な生体信号に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成手段と、前記トリガ信号を撮影トリガ信号として出力する撮影トリガ信号出力手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
一方、請求項１０に係る本発明のＭＲＩ装置は、被検体の生体信号に同期した撮影トリガ信号に基づいてＭＲＩ撮影を行なうＭＲＩ装置であって、請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載したＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットから供給される撮影トリガ信号に基づいて前記被検体に対するＭＲＩ撮影を行なうことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＭＲＩ撮影中の被検体に対して印加される傾斜磁場やＲＦパルス等の影響を受けることなく心拍時相や呼吸時相に同期した良好な画像データを確実に生成することができる。このため、当該被検体に対する診断精度及び診断効率が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１５】
以下に述べる本実施例のＭＲＩ装置が備える撮影トリガ信号発生ユニットは、被検体の心音及び呼吸音を音響的な生体信号として収集し、この音響的な生体信号を変換して得られる電気的な生体信号に基づいてＭＲＩ撮影に必要な撮影トリガ信号を生成する際、傾斜磁場及びＲＦパルスが印加された前記被検体の胸部近傍に配置され音響的な生体信号を収集するピックアップ部と、傾斜磁場やＲＦパルスが印加されない領域に配置され音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサとを、樹脂等の絶縁材料から形成され音響的な生体信号の伝搬が可能な導中管を用いて接続することにより、傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けることなく心拍時相や呼吸時相に同期した撮影トリガパルスを生成する。
【００１６】
（装置の構成）
本発明の実施例におけるＭＲＩ装置の構成につき図１乃至図８を用いて説明する。尚、図１は、本実施例におけるＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図であり、図４は、このＭＲＩ装置が備える撮影トリガ信号発生ユニットの具体的な構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示すＭＲＩ装置２００は、被検体１５０に対して磁場を発生する静磁場発生部１及び傾斜磁場発生部２と、被検体１５０に対しＲＦパルスの照射とＭＲ信号の受信を行なう送受信部３と、被検体１５０を載置する天板４と、この天板４を被検体１５０の体軸方向へ移動する天板移動機構部５を備えている。
【００１８】
更に、ＭＲＩ装置２００は、送受信部３において受信されたＭＲ信号を再構成処理して画像データを生成する画像データ生成部６と、生成した画像データを表示する表示部７と、ＭＲ信号の収集条件及び画像データの表示条件の設定や各種コマンド信号の入力等を行なう入力部８と、被検体１５０から検出された心音や呼吸音に基づいて撮影トリガ信号を発生する撮影トリガ信号発生ユニット９と、ＭＲＩ装置２００が備えた上述の各ユニットを制御する制御部１０を備えている。
【００１９】
静磁場発生部１は、常伝導磁石あるいは超電導磁石等によって構成される主磁石１１と、この主磁石１１に電流を供給する静磁場電源１２を備え、図示しないガントリの撮影野に配置された被検体１５０に対して強力な静磁場を形成する。尚、主磁石１１は、永久磁石によって構成されていてもよい。
【００２０】
一方、傾斜磁場発生部２は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に対して傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイル２１と、傾斜磁場コイル２１の各々に対してパルス電流を供給する傾斜磁場電源２２を備えている。
【００２１】
傾斜磁場電源２２は、制御部１０から供給されるシーケンス制御信号及び撮影トリガ信号に基づいて被検体１５０が置かれた撮影野に対して符号化を行なう。即ち、傾斜磁場電源２２は、前記シーケンス制御信号及び撮影トリガ信号に基づいてＸ軸方向，Ｙ軸方向及びＺ軸方向の傾斜磁場コイル２１に供給するパルス電流を制御することにより各々の方向に対して傾斜磁場を形成する。そして、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向及びＺ軸方向の傾斜磁場は合成されて互いに直交するスライス選択傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場及び読み出し（周波数エンコード）傾斜磁場が所望の方向に形成され、これらの傾斜磁場は、主磁石１１によって形成された静磁場に重畳されて被検体１５０に印加される。
【００２２】
次に、送受信部３は、被検体１５０に対しＲＦパルスを照射すると共に被検体１５０から発生するＭＲ信号を検出するためのＲＦコイルを有したＲＦコイルユニット３１と、ＲＦコイルに対しＲＦ駆動信号を供給する送信部３２と、前記ＲＦコイルが検出したＭＲ信号に対し所定の処理を行なう受信部３３を有している。
【００２３】
図２は、ＭＲＩ撮影時に使用されるＲＦコイルユニット３１を、被検体１５０の体軸方向（図１のＺ方向）に垂直な断面（Ｘ−Ｙ断面）において示したものであり、このＲＦコイルユニット３１は、被検体１５０の上方に配置されＲＦパルスの照射とＭＲ信号の検出を行なう上部ＲＦコイル３１１と、上部ＲＦコイル３１１を被検体上方の好適な位置に保持するためのコイル支持部３１２と、被検体１５０と天板４の間に配置され被検体１５０に対しＲＦパルスの照射とＭＲ信号の検出を行なう下部ＲＦコイル３１３とを備えている。
【００２４】
次に、下部ＲＦコイル３１３の具体例を図３に示す。但し、図３（ａ）は、下部ＲＦコイル３１３の平面図を、図３（ｂ）は、図３（ａ）の下部ＲＦコイル３１３におけるＡ−Ａ’断面を夫々示している。この下部ＲＦコイル３１３は、Ｘ−Ｚ平面において２次元配列された孔を有するコイルカバー３１３ｂと、これらの孔の周囲においてループ状に配設されたコイル３１３ａを備え、コイル３１３ａは、可撓性を有する樹脂等によって構成されたコイルカバー３１３ｂによって覆われている。
【００２５】
更に、コイルカバー３１３ｂの表面あるいは内部には、撮影トリガ信号発生ユニット９が備える後述のピックアップ部９１１が設けられている。尚、図３では、Ｘ方向及びＺ方向に対し夫々３個の孔が２次元配列された下部ＲＦコイル３１３について示しているが、孔の個数や配列方法はこれに限定されない。又、孔を有することなく矩形状あるいはループ状のコイルがＸ−Ｚ平面において１つあるいは複数個配設されていてもよい。
【００２６】
図１へ戻って、送受信部３の送信部３２は、制御部１０から供給されるシーケンス制御信号及び撮影トリガ信号に基づき、主磁石１１の静磁場強度によって決定される磁気共鳴周波数（ラーモア周波数）と同じ周波数の搬送波を有し所定の選択励起波形で変調されたパルス電流を生成する。そして、上述のパルス電流を撮影トリガ信号に同期させてＲＦコイルユニット３１の上部ＲＦコイル３１１及び下部ＲＦコイル３１３へ供給する。
【００２７】
一方、受信部３３は、図示しない増幅回路、中間周波変換回路、検波回路、Ａ／Ｄ変換器及びフィルタリング回路を備え、ＲＦコイルユニット３１の上部ＲＦコイル３１１及び下部ＲＦコイル３１３が検出した微小なＭＲ信号を増幅し、更に、中間周波変換、位相検波、フィルタリング等の信号処理を行った後Ａ／Ｄ変換を行なう。但し、前記増幅回路は、上部ＲＦコイル３１１及び下部ＲＦコイル３１３が検出したＭＲ信号を高Ｓ／Ｎで増幅するために、通常、ＲＦコイルユニット３１の近傍に設置される。
【００２８】
そして、当該被検体１５０のＭＲＩ撮影に際し、上述の主磁石１１及び傾斜磁場コイル２１によりＭＲＩ装置２００の図示しないガントリの中央部に撮影野が形成され、ＲＦコイルユニット３１の上部ＲＦコイル３１１及び下部ＲＦコイル３１３がその周囲に配置された被検体１５０は、天板４と共に体軸方向へ移動することによりその撮影対象部位が前記撮影野に配置される。
【００２９】
次に、天板４は、ガントリの近傍に設置された図示しない寝台の上面において被検体１５０の体軸方向にスライド自在に取り付けられ、天板４の上面に載置された被検体１５０をＺ軸方向へ移動することにより撮影対象部位を撮影野の所望位置に設定する。天板移動機構部５は、例えば、上述の寝台に取り付けられ、制御部１０から供給される制御信号に基づいて天板移動用駆動信号を生成し、この天板移動用駆動信号によって天板４をＺ軸方向に所定速度で移動させる。
【００３０】
次に、画像データ生成部６は、データ記憶部６１と高速演算部６２を備え、データ記憶部６１は、ＭＲ信号を記憶するＭＲ信号記憶部６１１及び画像データを記憶する画像データ記憶部６１２を備えている。そして、ＭＲ信号記憶部６１１には、受信部３３によって中間周波変換、位相検波、更にはＡ／Ｄ変換されたＭＲ信号が被検体１５０の移動に対応して順次保存され、更に、これらのＭＲ信号には、制御部１０から供給された撮影位置情報が付帯情報として付加される。一方、画像データ記憶部６１２には、高速演算部６２が上述のＭＲ信号を再構成処理して生成した画像データが保存される。そして、画像データ生成部６の高速演算部６２は、ＭＲ信号記憶部６１１に一旦保存されたＭＲ信号と撮影位置情報を読み出し、２次元フーリエ変換等による画像再構成処理を行なって画像データを生成する。
【００３１】
表示部７は、図示しない表示データ生成回路と変換回路とモニタを備え、前記表示データ生成回路は、画像データ生成部６の画像データ記憶部６１２から供給される画像データと入力部８から制御部１０を介して供給される被検体情報等の付帯情報を合成して表示データを生成する。そして、前記変換回路は、前記表示データを所定の表示フォーマットに変換し、更に、Ｄ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行なって生成した映像信号をＣＲＴあるいは液晶パネルからなる前記モニタに表示する。
【００３２】
一方、入力部８は、操作卓上にスイッチやキーボード、マウスなどの各種入力デバイスや表示パネルを備え、被検体情報の入力、ＭＲ信号収集条件や画像データ生成条件の設定、心音に基づく第１の生体信号及び呼吸音に基づく第２の生体信号に対する閾値の設定、生体信号を第１の生体信号と第２の生体信号に分離する際のフィルタ特性の設定、不感時間の設定、更には、各種コマンド信号の入力等を行なう。
【００３３】
次に、撮影トリガ信号発生ユニット９の具体的な構成につき図４を用いて説明する。この撮影トリガ信号発生ユニット９は、被検体１５０の心音及び呼吸音を生体信号として検出する生体信号検出部９１と、生体信号に混入した環境音を除去する環境音除去部９２と、生体信号に同期した撮影トリガ信号を発生する撮影トリガ信号発生部９３を備えている。
【００３４】
生体信号検出部９１は、ピックアップ部９１１、トランスジューサ９１２及び導中管９１３を有している。ピックアップ部９１１は、被検体１５０が発生する心音及び呼吸音を音響的な生体信号として収集する機能を有し、傾斜磁場発生部２の傾斜磁場コイル２１が発生する傾斜磁場や送受信部３の上部ＲＦコイル３１１及び下部ＲＦコイル３１３が発生するＲＦパルスの影響（例えば、傾斜磁場やＲＦパルスの印加に起因した誘導電流）を排除するために樹脂等の絶縁材料を用いて形成されている。
【００３５】
ピックアップ部９１１は、例えば、図３において既に述べたように天板４の上方に配置された下部ＲＦコイル３１３のコイルカバー３１３ｂに設けられ、ピックアップ部９１１の近傍に被検体１５０の胸部（心臓）が位置するように天板４に対する被検体１５０の載置が行なわれる。被検体１５０の心臓近傍にピックアップ部９１１を配置することにより心音及び呼吸音を高感度で収集することができる。
【００３６】
一方、トランスジューサ９１２は、上述のピックアップ部９１１を含む被検体１５０の胸部領域に対して印加される傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けない他の領域に設けられ、ピックアップ部９１１が収集した心音及び呼吸音（音響的な生体信号）を電気的な生体信号へ変換する。このトランスジューサ９１２が有する検出素子（センサ）して圧電素子が通常用いられるが、音響信号を電気信号へ変換する機能を有した他の材料を用いてもよい。
【００３７】
導中管９１３は、ピックアップ部９１１によって検出された心音や呼吸音をトランスジューサ９１２へ供給する可撓性を有した中空管であり、ピックアップ部９１１と同様にして傾斜磁場発生部２の傾斜磁場コイル２１が発生する傾斜磁場や送受信部３の上部ＲＦコイル３１１及び下部ＲＦコイル３１３が発生するＲＦパルスの影響を受けない絶縁材料によって形成されている。
【００３８】
図５は、傾斜磁場及びＲＦパルスの印加領域と上述のピックアップ部９１１及びトランスジューサ９１２の配置位置を示したものであり、傾斜磁場コイル２１による傾斜磁場及びＲＦコイルユニット３１によるＲＦパルスの印加領域に被検体１５０の胸部を含む撮影対象部位が配置され、胸部の近傍には、下部ＲＦコイル３１３に取り付けられた絶縁材料からなるピックアップ部９１１が配置される。一方、傾斜磁場コイル２１及びＲＦコイルユニット３１から所定距離だけ離れ傾斜磁場やＲＦパルスの影響が及ばない領域にトランスジューサ９１２が配置され、ピックアップ部９１１とトランスジューサ９１２は導中管９１３によって接続されている。
【００３９】
上述のようにピックアップ部９１１において収集された被検体１５０の心音及び呼吸音（音響的な生体信号）をトランスジューサ９１２によって電気的な生体信号へ変換する際、傾斜磁場やＲＦパルスが印加されている被検体１５０の胸部近傍に配置した絶縁材料からなるピックアップ部９１１を用いて心音及び呼吸音を収集し、これらの心音及び呼吸音を絶縁材料からなる導中管９１３を介して傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けない領域に配置されたトランスジューサ９１２へ供給することにより、傾斜磁場やＲＦパルスの印加に起因した誘導電流の発生を防止することが可能となる。
【００４０】
図４へ戻って、環境音除去部９２は、生体信号検出部９１において検出された電気的な生体信号に混入している環境音（例えば、傾斜磁場コイル２１の振動音、冷凍機の振動音、検査室内のＢＧＭ、操作者の音声等に起因した周囲雑音）を除去する機能を有し、マイクロフォン９２１、利得調整部９２２及び減算処理部９２３を有している。
【００４１】
マイクロフォン９２１は、ＭＲＩ装置２００の周囲雑音を電気的な環境音として収集する機能を有し、傾斜磁場やＲＦパルスが印加されない領域に配置される。一方、利得調整部９２２は、マイクロフォン９２１から供給される環境音の振幅（利得）を好適な値に調整し、減算処理部９２３は、生体信号検出部９１のトランスジューサ９１２から供給される電気的な生体信号と利得調整部９２２から出力される利得調整後の環境音との減算処理により前記生体信号に混入されている環境音を排除する。この場合、利得調整部９２２は、減算処理部９２３の出力信号に残留している環境音が最小となるように環境音の利得を調整する。
【００４２】
次に、撮影トリガ信号発生部９３は、生体信号分離部９３１、トリガ信号生成部９３２、トリガ信号記憶部９３３、信号判定部９３４及び撮影トリガ信号出力部９３５を有している。
【００４３】
生体信号分離部９３１は、異なる周波数特性を有する図示しない２つのフィルタ回路を備え、環境音除去部９２の減算処理部９２３から出力された電気的な生体信号の中から、心音に基づく第１の生体信号と呼吸音に基づく第２の生体信号を分離する機能を有している。
【００４４】
図６は、前記フィルタ回路が有する周波数特性の具体例を示したものであり、例えば、図６（ａ）に示すような周波数範囲［２００Ｈｚ〜２０００Ｈｚ］を通過帯域とするフィルタ回路によって第１の生体信号を収集し、図６（ｂ）に示すような周波数範囲［２０Ｈｚ〜２００Ｈｚ］を通過帯域とするフィルタ回路によって第２の生体信号を収集する。
【００４５】
再び図４へ戻って、トリガ信号生成部９３２は、生体信号分離部９３１において得られた第１の生体信号及び第２の生体信号を処理して心拍時相に同期した第１のトリガ信号及び呼吸時相に同期した第２のトリガ信号を生成する。心音に基づく第１の生体信号とこの第１の生体信号を処理して生成される第１のトリガ信号につき図７及び図８を用いて説明する。
【００４６】
図７は、心拍同期した従来のＭＲＩ撮影等において用いられる心電波形（図７（ａ））と本実施例のＭＲＩ撮影において用いられる心音波形（図７（ｂ））を示したものであり、心電波形を用いた場合には、心電波形Ｓｅと所定の閾値Ｔｅとを比較することにより最大値を有するＲ波を検出し、このＲ波の発生タイミングにおいてトリガパルスが生成される。
【００４７】
一方、本実施例のように心音波形を用いた場合には、心音波形Ｓｐと所定の閾値Ｔｐとを比較することにより閾値Ｔｐより大きな値を示すＳ１波及びＳ２波を検出し、Ｓ１波とＳ２波との時間間隔を示す期間Ｔ１２がＳ２波とＳ１波との時間間隔を示す期間Ｔ２１より短いことに着目して検出したＳ１波あるいはＳ２波の発生タイミングにてトリガパルスが生成される。
【００４８】
図８は、心音波形ＳｐのＳ１波に基づいてトリガ信号を生成する場合を示したものであり、撮影トリガ信号発生部９３のトリガ信号生成部９３２は、予め設定された閾値Ｔｐと心音波形Ｓｐとを比較し（図８（ａ））、心音波形ＳｐのＳ１波及びＳ２波が閾値Ｔｐを超えるタイミングにてトリガパルスＰ１及びＰ２を生成する（図８（ｂ））。次いで、入力部８から供給される不感時間Ｔｘの情報（図８（ｃ））によりＳ２波に基づいたトリガパルスＰ２を排除する。
【００４９】
この場合、Ｓ１波からＳ２波までの時間間隔Ｔ１２とＳ２波からＳ１波までの時間間隔Ｔ２１は常にＴ１２＜Ｔ２１の関係にあるため、上述の不感時間ＴｘをＴ１２＜Ｔｘ＜Ｔ２１となるように設定することによりＳ１波に基づいたトリガパルスＰ１によって構成される第１のトリガ信号（図８（ｄ））が生成される。又、図８（ｂ）に示したトリガパルスＰ１及びＰ２から図８（ｄ）に示したトリガパルスＰ１を減算することにより、トリガパルスＰ２によって構成される第１のトリガ信号を生成することも可能である。更に、被検体１５０から収集した呼吸音に基づく第２の生体信号に対し同様の手順を適用することにより第２の撮影トリガパルスが生成される。
【００５０】
次に、図４に示したトリガ信号記憶部９３３には、トリガ信号生成部９３２によって生成され後述の信号判定部９３４によってその特性が良好であると判定されたトリガ信号（第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号）が順次記憶される。一方、信号判定部９３４は、上述のトリガ信号に対する参照データが予め保管された図示しない参照データ記憶部を備え、トリガ信号生成部９３２において生成されたトリガ信号と前記参照データ記憶部から読み出した参照データとを比較することによりトリガ信号生成部９３２が生成したトリガ信号の良否を判定する。
【００５１】
撮影トリガ信号出力部９３５は、信号判定部９３４から供給される判定結果に基づいてトリガ信号記憶部９３３が生成したトリガ信号あるいはトリガ信号記憶部９３３において既に保存されているトリガ信号の何れかを撮影トリガ信号として出力する。即ち、信号判定部９３４によりトリガ信号生成部９３２が生成したトリガ信号の特性が良好と判定された場合、この判定結果を受信した撮影トリガ信号出力部９３５は、前記トリガ信号を撮影トリガ信号として制御部１０へ出力する。一方、トリガ信号生成部９３２が生成したトリガ信号の特性が不良と判定された場合、撮影トリガ信号出力部９３５は、前記撮影トリガ信号の替わりにトリガ信号記憶部９３３において既に保存されているトリガ信号を読み出し撮影トリガ信号として制御部１０へ出力する。
【００５２】
次に、図１の制御部１０は、主制御部１０１、シーケンス制御部１０２及び天板移動制御部１０３を備えている。主制御部１０１は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、ＭＲＩ装置２００を統括して制御する機能を有している。そして、主制御部１０１の記憶回路には、入力部８にて入力あるいは設定された被検体情報、ＭＲ信号収集条件、画像データ生成条件、生体信号に対する閾値Ｔｅ及びＴｐ、生体信号分離におけるフィルタ特性、不感時間Ｔｘ等の情報が保存される。
【００５３】
一方、主制御部１０１のＣＰＵは、上述の入力情報や設定情報に基づいて生成したパルスシーケンス情報（例えば傾斜磁場コイル２１やＲＦコイルユニット３１に供給するパルス電流の大きさ、供給時間、供給タイミングなどに関する情報）と撮影トリガ信号発生ユニット９から供給された撮影トリガ信号をシーケンス制御部１０２に供給する。
【００５４】
制御部１０のシーケンス制御部１０２は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、主制御部１０１から供給されたパルスシーケンス情報を前記記憶回路に一旦記憶した後、このパルスシーケンス情報と上述の撮影トリガ信号に従ってシーケンス制御信号を生成し傾斜磁場発生部２の傾斜磁場電源２２や送受信部３の送信部３２を制御する。又、制御部１０の天板移動制御部１０３は、主制御部１０１から供給される制御信号に基づき、天板４の移動を目的とした天板移動制御信号を生成して天板移動機構部５に供給する。
【００５５】
（撮影トリガ信号の発生手順）
次に、本実施例の撮影トリガ信号発生ユニット９による撮影トリガ信号の発生手順につき図９のフローチャートを用いて説明する。
【００５６】
ＭＲＩ撮影に使用する撮影トリガ信号の発生に際し、下部ＲＦコイル３１３のコイルカバー３１３ｂに設けられた生体信号検出部９１のピックアップ部９１１は、被検体１５０が発生する心音及び呼吸音を音響的な生体信号として収集し（図９のステップＳ１）、得られた音響的な生体信号は、絶縁材料によって形成された導中管９１３を介して傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けない領域に設けられたトランスジューサ９１２へ供給され電気的な生体信号に変換される（図９のステップＳ２）。
【００５７】
一方、環境音除去部９２のマイクロフォン９２１は、ＭＲＩ装置２００が発生する振動音や操作者の音声等を電気的な環境音として収集し（図９のステップＳ３）、利得調整部９２２は、マイクロフォン９２１から供給される環境音の振幅（利得）を好適な値に調整する（図９のステップＳ４）。
【００５８】
そして環境音除去部９２の減算処理部９２３は、生体信号検出部９１のトランスジューサ９１２から供給される電気的な生体信号と利得調整部９２２から出力される利得調整後の環境音との減算処理により前記生体信号に混入されている環境音を除去する（図９のステップＳ５）。
【００５９】
次に、撮影トリガ信号発生部９３の生体信号分離部９３１は、環境音除去部９２の減算処理部９２３が出力した環境音排除後の生体信号を受信し、この生体信号が有する心音に基づいた第１の生体信号と呼吸音に基づいた第２の生体信号とをフィルタリング処理によって分離する（図９のステップＳ６）。そして、トリガ信号生成部９３２は、生体信号分離部９３１において分離された第１の生体信号及び第２の生体信号を処理して心拍時相に同期した第１のトリガ信号及び呼吸時相に同期した第２のトリガ信号を生成する（図９のステップＳ７）。
【００６０】
一方、信号判定部９３４は、トリガ信号生成部９３２によって生成されたトリガ信号と自己の参照データ記憶部から読み出した参照データとを比較することによりトリガ信号の良否を判定する。そして、前記トリガ信号の特性が良好と判定された場合、この判定結果を受信した撮影トリガ信号出力部９３５は、前記トリガ信号を撮影トリガ信号として制御部１０の主制御部１０１へ出力する（図９のステップＳ８）。
【００６１】
一方、信号判定部９３４によりトリガ信号生成部９３２が生成したトリガ信号の特性が不良と判定された場合、撮影トリガ信号出力部９３５は、前記トリガ信号の替わりにトリガ信号記憶部９３３から読み出したトリガ信号を撮影トリガ信号として主制御部１０１へ出力する（図９のステップＳ９）。
【００６２】
以上、本実施例におけるＭＲＩ装置の構成について述べたが、上述の撮影トリガ信号を用いたＭＲＩ撮影の具体例については、特開２００４−２４６３７号公報、特開２００４−３２９６６９号、更には、上述の特許文献１等に記載されているため詳細な説明は省略する。
【００６３】
（変形例）
次に、本実施例のＭＲＩ装置２００が備える撮影トリガ信号発生ユニット９の変形例について説明する。
【００６４】
上述の実施例における撮影トリガ信号発生ユニット９の生体信号検出部９１は、被検体１５０が発生する心音及び呼吸音を音響的な生体信号として収集するピックアップ部９１１と、傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けない領域に設けられ、ピックアップ部９１１が収集した音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサ９１２と、ピックアップ部９１１によって収集された音響的な生体信号をトランスジューサ９１２へ供給する導中管９１３を有し、ピックアップ部９１１及び導中管９１３を樹脂等の絶縁材料を用いて形成することにより傾斜磁場やＲＦパルスに起因した誘導電流の発生を防止することを特徴としている。
【００６５】
これに対し、本変形例の生体信号検出部は、被検体１５０が発生する心音及び呼吸音を音響的な生体信号として検出するピックアップ部と、このピックアップ部が検出した心音及び呼吸音（音響的な生体信号）を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサと、この電気的な生体信号を傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けない領域に設けられた受信部に対して送信する送信部と、前記受信部を有し、傾斜磁場やＲＦパルスの印加領域に配置された上述のピックアップ部、トランスジューサ及び送信部を一体化すると共に、前記生体信号を無線方式によって前記送信部から前記受信部へ供給することにより傾斜磁場やＲＦパルスに起因した誘導電流の発生を低減することを特徴としている。
【００６６】
図１０は、本変形例における撮影トリガ信号発生ユニットの具体的な構成を示すブロック図である。但し、図１０において、図４に示した撮影トリガ信号発生ユニット９が備えるユニットと同一の構成及び機能を有するユニットに対しては同一の符号を付加し、詳細な説明は省略する。
【００６７】
即ち、図１０に示した撮影トリガ信号発生ユニット９ａは、被検体１５０の心音及び呼吸音を生体信号として検出する生体信号検出部９１ａと、この生体信号に混入した環境音を除去する環境音除去部９２と、前記生体信号に同期した撮影トリガ信号を発生する撮影トリガ信号発生部９３を備え、生体信号検出部９１ａは、ピックアップ部９１１ａ、トランスジューサ９１２ａ、送信部９１４及び受信部９１５を有している。
【００６８】
ピックアップ部９１１ａは、被検体１５０が発生する心音及び呼吸音を音響的な生体信号として収集し、トランスジューサ９１２ａは、ピックアップ部９１１ａが収集した心音及び呼吸音（音響的な生体信号）を電気的な生体信号へ変換する。送信部９１４は、トランスジューサ９１２ａから供給された電気的な生体信号を所定の搬送周波数で変調処理し受信部９１５に対して空中送信する。この場合、ピックアップ部９１１ａ、トランスジューサ９１２ａ及び送信部９１４は一体化され、例えば、傾斜磁場やＲＦパルスが印加される下部ＲＦコイル３１３のコイルカバー３１３ｂあるいはその近傍に設けられる。
【００６９】
一方、受信部９１５は、傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けない領域に設けられ送信部９１４によって空中送信された電波を復調処理して電気的な生体信号を再生する。そして、得られた前記生体信号を環境音除去部９２に設けられた減算処理部９２３へ供給する。
【００７０】
以上述べた本発明の実施例及びその変形例によれば、ＭＲＩ撮影に用いられる撮影トリガ信号を被検体の生体信号に基づいて生成する際、ＭＲＩ撮影中の当該被検体に対して印加される傾斜磁場やＲＦパルス等に起因した誘導電流を発生させることなく生体信号を収集することができる。従って、誘導電流が混入していない生体信号を用いることにより良質な撮影トリガ信号の生成が可能となり、この撮影トリガ信号により心拍時相や呼吸時相に同期した画像データを確実に生成することができる。
【００７１】
特に、上述の実施例によれば、樹脂等の絶縁材料によって形成されたピックアップ部及び導中管を用いて収集した心音や呼吸音等の音響的な生体信号に基づいて撮影トリガ信号を生成しているため、傾斜磁場やＲＦパルス等の影響を受けることなく生体信号を収集することができ、更に、心音や呼吸音等の音響的な生体信号の収集に用いる前記ピックアップ部は、被検体の体表面に直接接触させる必要がないため、心電波形を生体信号として収集する場合の大きな問題点であった被検体に対する誘導電流の流入を防止することができ、従って、被検体に対し火傷や感電等の危害を与えない安全なＭＲＩ撮影が可能となる。
【００７２】
又、上述の変形例によれば、ピックアップ部及びトランスジューサにて得られた生体信号を無線方式によって傾斜磁場やＲＦパルスが照射されない領域に設けられた受信部へ供給し、この生体信号に基づいて撮影トリガ信号を生成しているため、傾斜磁場やＲＦパルス等の影響を受けない撮影トリガ信号を生成することができ、更に、被検体に対する誘導電流の流入を低減することができるため被検体に対し火傷や感電等の危害を与えない安全なＭＲＩ撮影が可能となる。
【００７３】
一方、上述の実施例及びその変形例によれば、心音に基づく第１の撮影トリガ信号と呼吸音に基づく第２の撮影トリガ信号に基づいてＭＲＩ撮影を行なうことができるため、呼吸音に基づく第２の撮影トリガ信号によって呼吸性移動の少ない期間を設定し、この期間の所望心拍時相における画像データを第１の撮影トリガ信号に基づいて生成することができる。このため、呼吸性移動の影響が少ない良好な画像データを所望心拍時相において収集することができる。
【００７４】
更に、心音及び呼吸音等の音響的な生体信号は、共通のピックアップ部を用いて収集することができ、しかも、上述のようにピックアップ部を被検体の体表面に直接接触させなくても良好な生体信号を収集することができるためピックアップ部の配置に対する自由度が増大し、例えば、天板や下部ＲＦコイル等と一体化して配置することにより被検体に意識されることなく生体信号の収集が可能となる。
【００７５】
又、心音及び呼吸音を収集するピックアップ部の開口部は、心電波形を収集する複数からなる電極群の装着面積と比較して小さいため、従来、電極群の装着が困難であった新生児等に対しても容易に適用することができ、更に、このピックアップ部は、廉価な樹脂等によって形成されているため容易に交換することができる。
【００７６】
又、上述の実施例及びその変形例によれば、ピックアップ部において心音や呼吸音等の音響的な生体信号と共に収集されたＭＲＩ装置の振動音や検査室内のＢＧＭ等の環境音を除去する環境音除去部を有しているため、環境音に影響されない良質な撮影トリガ信号を生成することができる。
【００７７】
更に、トリガ信号生成部において生成されたトリガ信号の特性が不良の場合には、このトリガ信号の替わりに予め収集されたトリガ信号を撮影トリガ信号として出力することができるため、例えば、被検体による咳き、クシャミ、体動等に伴ってトリガ信号が大幅に乱れるような場合においてもＭＲＩ撮影に有効な撮影トリガ信号を安定して出力させることが可能となる。
【００７８】
以上、本発明の実施例とその変形例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例及び変形例に限定されるものではなく更に変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例における撮影トリガ信号発生ユニット９及び変形例における撮影トリガ信号発生ユニット９ａは、被検体１５０から収集された心音及び呼吸音に基づいて第１の撮影トリガ信号と第２の撮影トリガ信号を発生する場合について述べたが何れか一方のみであっても構わない。
【００７９】
又、生体信号検出部９１（９１ａ）のピックアップ部９１１（９１１ａ）が備える共通の検出素子を用いて心音と呼吸音を同時に収集する場合について述べたが、心音専用のピックアップ部と呼吸音専用のピックアップ部を夫々独立に用いてもよい。この方法によれば、撮影トリガ信号発生部９３の生体信号分離部９３１は不要となる。
【００８０】
一方、上述の実施例におけるピックアップ部９１１（９１１ａ）は、下部ＰＦコイル３１３に設けられている場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、天板４が有するマット４１（図２参照）に設けられていてもよく、又、上部ＲＦコイル３１１に設けられていても構わない。
【００８１】
又、生体信号と環境音との減算処理に際し、環境音除去部９２のマイクロフォン９２１にて収集された環境音に対し利得調整する場合について述べたが、生体信号検出部９１（９１ａ）のトランスジューサ９１２（９１２ａ）にて得られた電気的な生体信号に対し利得調整を行なってもよい。
【００８２】
更に、図８では、心音のＳ１波に基づくトリガパルスＰ１あるいはＳ２波に基づくトリガパルスＰ２のタイミングにおいて第１のトリガ信号を生成する場合について示したが、トリガパルスＰ１あるいはトリガパルスＰ２から所定時間遅れたタイミングにおいて第１のトリガ信号を生成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施例におけるＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】同実施例のＭＲＩ装置に備えられたＲＦコイルユニットの構成を示す図。
【図３】同実施例のＲＦコイルユニットに設けられた下部ＲＦコイルの構造を示す図。
【図４】同実施例のＭＲＩ装置が備える撮影トリガ信号発生ユニットの具体的な構成を示すブロック図。
【図５】同実施例における傾斜磁場及びＲＦパルスの印加領域とピックアップ部及びトランスジューサの配置位置を示す図。
【図６】同実施例の生体信号分離部に設けられたフィルタ回路の周波数特性を示す図。
【図７】同実施例のＭＲＩ撮影にて用いられる心音波形と従来のＭＲＩ撮影にて用いられる心電波形を示す図。
【図８】同実施例の撮影トリガ信号発生部におけるトリガ信号の生成方法を示す図。
【図９】同実施例における撮影トリガ信号の発生手順を示すフローチャート。
【図１０】同実施例のＭＲＩ装置が備える撮影トリガ信号発生ユニットの変形例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００８４】
１…静磁場発生部
２…傾斜磁場発生部
３…送受信部
３１…ＲＦコイルユニット
３１３…下部ＲＦコイル
３１３ａ…コイル
３１３ｂ…コイルカバー
４…天板
５…天板移動機構部
６…画像データ生成部
７…表示部
８…入力部
９…撮影トリガ信号発生ユニット
９１…生体信号検出部
９１１…ピックアップ部
９１２…トランスジューサ
９１３…導中管
９２…環境音除去部
９２１…マイクロフォン
９２２…利得調整部
９２３…減算処理部
９３…撮影トリガ信号発生部
９３１…生体信号分離部
９３２…トリガ信号生成部
９３３…トリガ信号記憶部
９３４…信号判定部
９３５…撮影トリガ信号出力部
１０…制御部
２００…ＭＲＩ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットに係り、特に、心拍時相や呼吸時相に同期した画像データの収集を可能とするＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング法（ＭＲＩ）は、静磁場中に置かれた被検体組織の原子核スピンを、そのラーモア周波数をもつ高周波信号（ＲＦパルス）で励起し、この励起に伴って発生する磁気共鳴信号（ＭＲ信号）から画像データを再構成するイメージング法である。
【０００３】
ＭＲＩ装置は、生体内から検出されるＭＲ信号に基づいて画像データを生成する画像診断装置であり、解剖学的診断情報のみならず生化学的診断情報や機能診断情報等の多くの情報を得ることができるため、今日の画像診断において不可欠なものとなっている。
【０００４】
近年、ＭＲＩの高速撮影法の開発により脳や心臓の機能解析も可能となった。特に、心臓のように動きの激しい臓器の画像化を行なう場合には、撮影時間の短縮化が要求されるが、例えば、高速撮影法の１つであるＥＰＩ（Ｅｃｈｏ−ｐｌａｎａｒ−ｉｍａｇｉｎｇ）法によれば１枚の画像の撮影時間が１００ｍｓｅｃ以下となり、心臓の所望心拍時相における画像データを収集することができるようになった。心臓に対するＭＲＩ撮影では、従来、撮影中に被検体の心電波形を同時に収集し、この心電波形の例えばＲ波に基づいて所望スライス断面のＭＲＩ撮影を行なう方法がとられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
又、呼吸性移動に起因した画質劣化を防止するために、例えば、被検体の腹部に装着したチューブの伸縮度に基づいて呼吸時相を計測し、呼吸性移動の少ない呼吸時相において画像データを収集する方法も行なわれている。
【０００６】
ところで、心拍時相に同期させたＭＲＩ撮影では、心電波形等を用いて生成された撮影トリガパルスに基づいてＲＦパルスや傾斜磁場を被検体に対して印加する必要がある。ＭＲＩ撮影中の被検体から心電波形を収集する場合、被検体の体表面に装着された複数個のＥＣＧ電極と心電計本体とを結ぶ複数本の信号線が体表面上に配設され、この信号線とＥＣＧ電極間の容量性結合によって閉ループが形成される。そして、例えば、ＥＰＩ撮影のようにＲＦパルスや傾斜磁場が高速でスイッチングされる場合にはこの閉ループを横切る磁束が大きく変化するため、信号線や体表面上の電極間に誘導電流（誘導ノイズ）が発生し、この誘導電流が心電波形に混入することにより正確な撮影トリガ信号を得ることが困難となる。又、上述の誘導電流が、体表面や体内に流入することにより被検体に対して火傷や感電等の危害を与えるという問題点を有している。
【０００７】
このような問題点に対し、被検体の体表面に装着した心音マイクによって心音を収集し、この心音に基づいて撮影トリガ信号を生成する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平８−１８２６６１号公報
【特許文献２】特開平２−６３０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の特許文献２に記載された方法によれば、心音マイクによって収集された心音波形に対して混入する誘導電流は心電波形を用いた場合と比較して低減される。しかしながら、この方法では、電気的な心音波形が傾斜磁場やＲＦパルスの印加領域に配設された信号線を介して心音計本体へ供給されるため、前記信号線がシールド構造を有しているような場合においても誘導電流の発生を許容レベル以下に抑えることは困難である。
【０００９】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＭＲＩ撮影中の被検体に対して印加される傾斜磁場やＲＦパルス等の影響を受けることなく心拍時相や呼吸時相に同期した良好な画像データを生成することが可能なＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットは、被検体の生体信号に同期した撮影トリガ信号を発生するＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットであって、ＭＲＩ撮影に必要な傾斜磁場及びＲＦパルスが印加された前記被検体の近傍に配置され前記被検体から生ずる心音及び呼吸音の少なくとも何れかを音響的な生体信号として収集する生体信号ピックアップ手段と、前記傾斜磁場及びＲＦパルスが印加されない領域に配置され前記音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサと、前記生体信号ピックアップ手段によって収集された前記音響的な生体信号を前記トランスジューサへ供給する導中管と、前記トランスジューサによって得られた前記電気的な生体信号に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成手段と、前記トリガ信号を撮影トリガ信号として出力する撮影トリガ信号出力手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
又、請求項３に係る本発明のＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットは、被検体の生体信号に同期した撮影トリガ信号を発生するＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットであって、ＭＲＩ撮影に必要な傾斜磁場及びＲＦパルスが印加された前記被検体の近傍に配置され前記被検体から生ずる心音及び呼吸音の少なくとも何れかを音響的な生体信号として収集する生体信号ピックアップ手段と、前記音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサと、前記トランスジューサの近傍に配置され前記電気的な生体信号を空中送信する送信手段と、前記傾斜磁場及びＲＦパルスが印加されない領域に配置され空中送信された前記電気的な生体信号を受信する受信手段と、この受信手段によって受信された前記電気的な生体信号に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成手段と、前記トリガ信号を撮影トリガ信号として出力する撮影トリガ信号出力手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
一方、請求項１０に係る本発明のＭＲＩ装置は、被検体の生体信号に同期した撮影トリガ信号に基づいてＭＲＩ撮影を行なうＭＲＩ装置であって、請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載したＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットから供給される撮影トリガ信号に基づいて前記被検体に対するＭＲＩ撮影を行なうことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＭＲＩ撮影中の被検体に対して印加される傾斜磁場やＲＦパルス等の影響を受けることなく心拍時相や呼吸時相に同期した良好な画像データを確実に生成することができる。このため、当該被検体に対する診断精度及び診断効率が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１５】
以下に述べる本実施例のＭＲＩ装置が備える撮影トリガ信号発生ユニットは、被検体の心音及び呼吸音を音響的な生体信号として収集し、この音響的な生体信号を変換して得られる電気的な生体信号に基づいてＭＲＩ撮影に必要な撮影トリガ信号を生成する際、傾斜磁場及びＲＦパルスが印加された前記被検体の胸部近傍に配置され音響的な生体信号を収集するピックアップ部と、傾斜磁場やＲＦパルスが印加されない領域に配置され音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサとを、樹脂等の絶縁材料から形成され音響的な生体信号の伝搬が可能な導中管を用いて接続することにより、傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けることなく心拍時相や呼吸時相に同期した撮影トリガパルスを生成する。
【００１６】
（装置の構成）
本発明の実施例におけるＭＲＩ装置の構成につき図１乃至図８を用いて説明する。尚、図１は、本実施例におけるＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図であり、図４は、このＭＲＩ装置が備える撮影トリガ信号発生ユニットの具体的な構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示すＭＲＩ装置２００は、被検体１５０に対して磁場を発生する静磁場発生部１及び傾斜磁場発生部２と、被検体１５０に対しＲＦパルスの照射とＭＲ信号の受信を行なう送受信部３と、被検体１５０を載置する天板４と、この天板４を被検体１５０の体軸方向へ移動する天板移動機構部５を備えている。
【００１８】
更に、ＭＲＩ装置２００は、送受信部３において受信されたＭＲ信号を再構成処理して画像データを生成する画像データ生成部６と、生成した画像データを表示する表示部７と、ＭＲ信号の収集条件及び画像データの表示条件の設定や各種コマンド信号の入力等を行なう入力部８と、被検体１５０から検出された心音や呼吸音に基づいて撮影トリガ信号を発生する撮影トリガ信号発生ユニット９と、ＭＲＩ装置２００が備えた上述の各ユニットを制御する制御部１０を備えている。
【００１９】
静磁場発生部１は、常伝導磁石あるいは超電導磁石等によって構成される主磁石１１と、この主磁石１１に電流を供給する静磁場電源１２を備え、図示しないガントリの撮影野に配置された被検体１５０に対して強力な静磁場を形成する。尚、主磁石１１は、永久磁石によって構成されていてもよい。
【００２０】
一方、傾斜磁場発生部２は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に対して傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイル２１と、傾斜磁場コイル２１の各々に対してパルス電流を供給する傾斜磁場電源２２を備えている。
【００２１】
傾斜磁場電源２２は、制御部１０から供給されるシーケンス制御信号及び撮影トリガ信号に基づいて被検体１５０が置かれた撮影野に対して符号化を行なう。即ち、傾斜磁場電源２２は、前記シーケンス制御信号及び撮影トリガ信号に基づいてＸ軸方向，Ｙ軸方向及びＺ軸方向の傾斜磁場コイル２１に供給するパルス電流を制御することにより各々の方向に対して傾斜磁場を形成する。そして、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向及びＺ軸方向の傾斜磁場は合成されて互いに直交するスライス選択傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場及び読み出し（周波数エンコード）傾斜磁場が所望の方向に形成され、これらの傾斜磁場は、主磁石１１によって形成された静磁場に重畳されて被検体１５０に印加される。
【００２２】
次に、送受信部３は、被検体１５０に対しＲＦパルスを照射すると共に被検体１５０から発生するＭＲ信号を検出するためのＲＦコイルを有したＲＦコイルユニット３１と、ＲＦコイルに対しＲＦ駆動信号を供給する送信部３２と、前記ＲＦコイルが検出したＭＲ信号に対し所定の処理を行なう受信部３３を有している。
【００２３】
図２は、ＭＲＩ撮影時に使用されるＲＦコイルユニット３１を、被検体１５０の体軸方向（図１のＺ方向）に垂直な断面（Ｘ−Ｙ断面）において示したものであり、このＲＦコイルユニット３１は、被検体１５０の上方に配置されＲＦパルスの照射とＭＲ信号の検出を行なう上部ＲＦコイル３１１と、上部ＲＦコイル３１１を被検体上方の好適な位置に保持するためのコイル支持部３１２と、被検体１５０と天板４の間に配置され被検体１５０に対しＲＦパルスの照射とＭＲ信号の検出を行なう下部ＲＦコイル３１３とを備えている。
【００２４】
次に、下部ＲＦコイル３１３の具体例を図３に示す。但し、図３（ａ）は、下部ＲＦコイル３１３の平面図を、図３（ｂ）は、図３（ａ）の下部ＲＦコイル３１３におけるＡ−Ａ’断面を夫々示している。この下部ＲＦコイル３１３は、Ｘ−Ｚ平面において２次元配列された孔を有するコイルカバー３１３ｂと、これらの孔の周囲においてループ状に配設されたコイル３１３ａを備え、コイル３１３ａは、可撓性を有する樹脂等によって構成されたコイルカバー３１３ｂによって覆われている。
【００２５】
更に、コイルカバー３１３ｂの表面あるいは内部には、撮影トリガ信号発生ユニット９が備える後述のピックアップ部９１１が設けられている。尚、図３では、Ｘ方向及びＺ方向に対し夫々３個の孔が２次元配列された下部ＲＦコイル３１３について示しているが、孔の個数や配列方法はこれに限定されない。又、孔を有することなく矩形状あるいはループ状のコイルがＸ−Ｚ平面において１つあるいは複数個配設されていてもよい。
【００２６】
図１へ戻って、送受信部３の送信部３２は、制御部１０から供給されるシーケンス制御信号及び撮影トリガ信号に基づき、主磁石１１の静磁場強度によって決定される磁気共鳴周波数（ラーモア周波数）と同じ周波数の搬送波を有し所定の選択励起波形で変調されたパルス電流を生成する。そして、上述のパルス電流を撮影トリガ信号に同期させてＲＦコイルユニット３１の上部ＲＦコイル３１１及び下部ＲＦコイル３１３へ供給する。
【００２７】
一方、受信部３３は、図示しない増幅回路、中間周波変換回路、検波回路、Ａ／Ｄ変換器及びフィルタリング回路を備え、ＲＦコイルユニット３１の上部ＲＦコイル３１１及び下部ＲＦコイル３１３が検出した微小なＭＲ信号を増幅し、更に、中間周波変換、位相検波、フィルタリング等の信号処理を行った後Ａ／Ｄ変換を行なう。但し、前記増幅回路は、上部ＲＦコイル３１１及び下部ＲＦコイル３１３が検出したＭＲ信号を高Ｓ／Ｎで増幅するために、通常、ＲＦコイルユニット３１の近傍に設置される。
【００２８】
そして、当該被検体１５０のＭＲＩ撮影に際し、上述の主磁石１１及び傾斜磁場コイル２１によりＭＲＩ装置２００の図示しないガントリの中央部に撮影野が形成され、ＲＦコイルユニット３１の上部ＲＦコイル３１１及び下部ＲＦコイル３１３がその周囲に配置された被検体１５０は、天板４と共に体軸方向へ移動することによりその撮影対象部位が前記撮影野に配置される。
【００２９】
次に、天板４は、ガントリの近傍に設置された図示しない寝台の上面において被検体１５０の体軸方向にスライド自在に取り付けられ、天板４の上面に載置された被検体１５０をＺ軸方向へ移動することにより撮影対象部位を撮影野の所望位置に設定する。天板移動機構部５は、例えば、上述の寝台に取り付けられ、制御部１０から供給される制御信号に基づいて天板移動用駆動信号を生成し、この天板移動用駆動信号によって天板４をＺ軸方向に所定速度で移動させる。
【００３０】
次に、画像データ生成部６は、データ記憶部６１と高速演算部６２を備え、データ記憶部６１は、ＭＲ信号を記憶するＭＲ信号記憶部６１１及び画像データを記憶する画像データ記憶部６１２を備えている。そして、ＭＲ信号記憶部６１１には、受信部３３によって中間周波変換、位相検波、更にはＡ／Ｄ変換されたＭＲ信号が被検体１５０の移動に対応して順次保存され、更に、これらのＭＲ信号には、制御部１０から供給された撮影位置情報が付帯情報として付加される。一方、画像データ記憶部６１２には、高速演算部６２が上述のＭＲ信号を再構成処理して生成した画像データが保存される。そして、画像データ生成部６の高速演算部６２は、ＭＲ信号記憶部６１１に一旦保存されたＭＲ信号と撮影位置情報を読み出し、２次元フーリエ変換等による画像再構成処理を行なって画像データを生成する。
【００３１】
表示部７は、図示しない表示データ生成回路と変換回路とモニタを備え、前記表示データ生成回路は、画像データ生成部６の画像データ記憶部６１２から供給される画像データと入力部８から制御部１０を介して供給される被検体情報等の付帯情報を合成して表示データを生成する。そして、前記変換回路は、前記表示データを所定の表示フォーマットに変換し、更に、Ｄ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行なって生成した映像信号をＣＲＴあるいは液晶パネルからなる前記モニタに表示する。
【００３２】
一方、入力部８は、操作卓上にスイッチやキーボード、マウスなどの各種入力デバイスや表示パネルを備え、被検体情報の入力、ＭＲ信号収集条件や画像データ生成条件の設定、心音に基づく第１の生体信号及び呼吸音に基づく第２の生体信号に対する閾値の設定、生体信号を第１の生体信号と第２の生体信号に分離する際のフィルタ特性の設定、不感時間の設定、更には、各種コマンド信号の入力等を行なう。
【００３３】
次に、撮影トリガ信号発生ユニット９の具体的な構成につき図４を用いて説明する。この撮影トリガ信号発生ユニット９は、被検体１５０の心音及び呼吸音を生体信号として検出する生体信号検出部９１と、生体信号に混入した環境音を除去する環境音除去部９２と、生体信号に同期した撮影トリガ信号を発生する撮影トリガ信号発生部９３を備えている。
【００３４】
生体信号検出部９１は、ピックアップ部９１１、トランスジューサ９１２及び導中管９１３を有している。ピックアップ部９１１は、被検体１５０が発生する心音及び呼吸音を音響的な生体信号として収集する機能を有し、傾斜磁場発生部２の傾斜磁場コイル２１が発生する傾斜磁場や送受信部３の上部ＲＦコイル３１１及び下部ＲＦコイル３１３が発生するＲＦパルスの影響（例えば、傾斜磁場やＲＦパルスの印加に起因した誘導電流）を排除するために樹脂等の絶縁材料を用いて形成されている。
【００３５】
ピックアップ部９１１は、例えば、図３において既に述べたように天板４の上方に配置された下部ＲＦコイル３１３のコイルカバー３１３ｂに設けられ、ピックアップ部９１１の近傍に被検体１５０の胸部（心臓）が位置するように天板４に対する被検体１５０の載置が行なわれる。被検体１５０の心臓近傍にピックアップ部９１１を配置することにより心音及び呼吸音を高感度で収集することができる。
【００３６】
一方、トランスジューサ９１２は、上述のピックアップ部９１１を含む被検体１５０の胸部領域に対して印加される傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けない他の領域に設けられ、ピックアップ部９１１が収集した心音及び呼吸音（音響的な生体信号）を電気的な生体信号へ変換する。このトランスジューサ９１２が有する検出素子（センサ）して圧電素子が通常用いられるが、音響信号を電気信号へ変換する機能を有した他の材料を用いてもよい。
【００３７】
導中管９１３は、ピックアップ部９１１によって検出された心音や呼吸音をトランスジューサ９１２へ供給する可撓性を有した中空管であり、ピックアップ部９１１と同様にして傾斜磁場発生部２の傾斜磁場コイル２１が発生する傾斜磁場や送受信部３の上部ＲＦコイル３１１及び下部ＲＦコイル３１３が発生するＲＦパルスの影響を受けない絶縁材料によって形成されている。
【００３８】
図５は、傾斜磁場及びＲＦパルスの印加領域と上述のピックアップ部９１１及びトランスジューサ９１２の配置位置を示したものであり、傾斜磁場コイル２１による傾斜磁場及びＲＦコイルユニット３１によるＲＦパルスの印加領域に被検体１５０の胸部を含む撮影対象部位が配置され、胸部の近傍には、下部ＲＦコイル３１３に取り付けられた絶縁材料からなるピックアップ部９１１が配置される。一方、傾斜磁場コイル２１及びＲＦコイルユニット３１から所定距離だけ離れ傾斜磁場やＲＦパルスの影響が及ばない領域にトランスジューサ９１２が配置され、ピックアップ部９１１とトランスジューサ９１２は導中管９１３によって接続されている。
【００３９】
上述のようにピックアップ部９１１において収集された被検体１５０の心音及び呼吸音（音響的な生体信号）をトランスジューサ９１２によって電気的な生体信号へ変換する際、傾斜磁場やＲＦパルスが印加されている被検体１５０の胸部近傍に配置した絶縁材料からなるピックアップ部９１１を用いて心音及び呼吸音を収集し、これらの心音及び呼吸音を絶縁材料からなる導中管９１３を介して傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けない領域に配置されたトランスジューサ９１２へ供給することにより、傾斜磁場やＲＦパルスの印加に起因した誘導電流の発生を防止することが可能となる。
【００４０】
図４へ戻って、環境音除去部９２は、生体信号検出部９１において検出された電気的な生体信号に混入している環境音（例えば、傾斜磁場コイル２１の振動音、冷凍機の振動音、検査室内のＢＧＭ、操作者の音声等に起因した周囲雑音）を除去する機能を有し、マイクロフォン９２１、利得調整部９２２及び減算処理部９２３を有している。
【００４１】
マイクロフォン９２１は、ＭＲＩ装置２００の周囲雑音を電気的な環境音として収集する機能を有し、傾斜磁場やＲＦパルスが印加されない領域に配置される。一方、利得調整部９２２は、マイクロフォン９２１から供給される環境音の振幅（利得）を好適な値に調整し、減算処理部９２３は、生体信号検出部９１のトランスジューサ９１２から供給される電気的な生体信号と利得調整部９２２から出力される利得調整後の環境音との減算処理により前記生体信号に混入されている環境音を排除する。この場合、利得調整部９２２は、減算処理部９２３の出力信号に残留している環境音が最小となるように環境音の利得を調整する。
【００４２】
次に、撮影トリガ信号発生部９３は、生体信号分離部９３１、トリガ信号生成部９３２、トリガ信号記憶部９３３、信号判定部９３４及び撮影トリガ信号出力部９３５を有している。
【００４３】
生体信号分離部９３１は、異なる周波数特性を有する図示しない２つのフィルタ回路を備え、環境音除去部９２の減算処理部９２３から出力された電気的な生体信号の中から、心音に基づく第１の生体信号と呼吸音に基づく第２の生体信号を分離する機能を有している。
【００４４】
図６は、前記フィルタ回路が有する周波数特性の具体例を示したものであり、例えば、図６（ａ）に示すような周波数範囲［２００Ｈｚ〜２０００Ｈｚ］を通過帯域とするフィルタ回路によって第１の生体信号を収集し、図６（ｂ）に示すような周波数範囲［２０Ｈｚ〜２００Ｈｚ］を通過帯域とするフィルタ回路によって第２の生体信号を収集する。
【００４５】
再び図４へ戻って、トリガ信号生成部９３２は、生体信号分離部９３１において得られた第１の生体信号及び第２の生体信号を処理して心拍時相に同期した第１のトリガ信号及び呼吸時相に同期した第２のトリガ信号を生成する。心音に基づく第１の生体信号とこの第１の生体信号を処理して生成される第１のトリガ信号につき図７及び図８を用いて説明する。
【００４６】
図７は、心拍同期した従来のＭＲＩ撮影等において用いられる心電波形（図７（ａ））と本実施例のＭＲＩ撮影において用いられる心音波形（図７（ｂ））を示したものであり、心電波形を用いた場合には、心電波形Ｓｅと所定の閾値Ｔｅとを比較することにより最大値を有するＲ波を検出し、このＲ波の発生タイミングにおいてトリガパルスが生成される。
【００４７】
一方、本実施例のように心音波形を用いた場合には、心音波形Ｓｐと所定の閾値Ｔｐとを比較することにより閾値Ｔｐより大きな値を示すＳ１波及びＳ２波を検出し、Ｓ１波とＳ２波との時間間隔を示す期間Ｔ１２がＳ２波とＳ１波との時間間隔を示す期間Ｔ２１より短いことに着目して検出したＳ１波あるいはＳ２波の発生タイミングにてトリガパルスが生成される。
【００４８】
図８は、心音波形ＳｐのＳ１波に基づいてトリガ信号を生成する場合を示したものであり、撮影トリガ信号発生部９３のトリガ信号生成部９３２は、予め設定された閾値Ｔｐと心音波形Ｓｐとを比較し（図８（ａ））、心音波形ＳｐのＳ１波及びＳ２波が閾値Ｔｐを超えるタイミングにてトリガパルスＰ１及びＰ２を生成する（図８（ｂ））。次いで、入力部８から供給される不感時間Ｔｘの情報（図８（ｃ））によりＳ２波に基づいたトリガパルスＰ２を排除する。
【００４９】
この場合、Ｓ１波からＳ２波までの時間間隔Ｔ１２とＳ２波からＳ１波までの時間間隔Ｔ２１は常にＴ１２＜Ｔ２１の関係にあるため、上述の不感時間ＴｘをＴ１２＜Ｔｘ＜Ｔ２１となるように設定することによりＳ１波に基づいたトリガパルスＰ１によって構成される第１のトリガ信号（図８（ｄ））が生成される。又、図８（ｂ）に示したトリガパルスＰ１及びＰ２から図８（ｄ）に示したトリガパルスＰ１を減算することにより、トリガパルスＰ２によって構成される第１のトリガ信号を生成することも可能である。更に、被検体１５０から収集した呼吸音に基づく第２の生体信号に対し同様の手順を適用することにより第２の撮影トリガパルスが生成される。
【００５０】
次に、図４に示したトリガ信号記憶部９３３には、トリガ信号生成部９３２によって生成され後述の信号判定部９３４によってその特性が良好であると判定されたトリガ信号（第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号）が順次記憶される。一方、信号判定部９３４は、上述のトリガ信号に対する参照データが予め保管された図示しない参照データ記憶部を備え、トリガ信号生成部９３２において生成されたトリガ信号と前記参照データ記憶部から読み出した参照データとを比較することによりトリガ信号生成部９３２が生成したトリガ信号の良否を判定する。
【００５１】
撮影トリガ信号出力部９３５は、信号判定部９３４から供給される判定結果に基づいてトリガ信号記憶部９３３が生成したトリガ信号あるいはトリガ信号記憶部９３３において既に保存されているトリガ信号の何れかを撮影トリガ信号として出力する。即ち、信号判定部９３４によりトリガ信号生成部９３２が生成したトリガ信号の特性が良好と判定された場合、この判定結果を受信した撮影トリガ信号出力部９３５は、前記トリガ信号を撮影トリガ信号として制御部１０へ出力する。一方、トリガ信号生成部９３２が生成したトリガ信号の特性が不良と判定された場合、撮影トリガ信号出力部９３５は、前記撮影トリガ信号の替わりにトリガ信号記憶部９３３において既に保存されているトリガ信号を読み出し撮影トリガ信号として制御部１０へ出力する。
【００５２】
次に、図１の制御部１０は、主制御部１０１、シーケンス制御部１０２及び天板移動制御部１０３を備えている。主制御部１０１は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、ＭＲＩ装置２００を統括して制御する機能を有している。そして、主制御部１０１の記憶回路には、入力部８にて入力あるいは設定された被検体情報、ＭＲ信号収集条件、画像データ生成条件、生体信号に対する閾値Ｔｅ及びＴｐ、生体信号分離におけるフィルタ特性、不感時間Ｔｘ等の情報が保存される。
【００５３】
一方、主制御部１０１のＣＰＵは、上述の入力情報や設定情報に基づいて生成したパルスシーケンス情報（例えば傾斜磁場コイル２１やＲＦコイルユニット３１に供給するパルス電流の大きさ、供給時間、供給タイミングなどに関する情報）と撮影トリガ信号発生ユニット９から供給された撮影トリガ信号をシーケンス制御部１０２に供給する。
【００５４】
制御部１０のシーケンス制御部１０２は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、主制御部１０１から供給されたパルスシーケンス情報を前記記憶回路に一旦記憶した後、このパルスシーケンス情報と上述の撮影トリガ信号に従ってシーケンス制御信号を生成し傾斜磁場発生部２の傾斜磁場電源２２や送受信部３の送信部３２を制御する。又、制御部１０の天板移動制御部１０３は、主制御部１０１から供給される制御信号に基づき、天板４の移動を目的とした天板移動制御信号を生成して天板移動機構部５に供給する。
【００５５】
（撮影トリガ信号の発生手順）
次に、本実施例の撮影トリガ信号発生ユニット９による撮影トリガ信号の発生手順につき図９のフローチャートを用いて説明する。
【００５６】
ＭＲＩ撮影に使用する撮影トリガ信号の発生に際し、下部ＲＦコイル３１３のコイルカバー３１３ｂに設けられた生体信号検出部９１のピックアップ部９１１は、被検体１５０が発生する心音及び呼吸音を音響的な生体信号として収集し（図９のステップＳ１）、得られた音響的な生体信号は、絶縁材料によって形成された導中管９１３を介して傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けない領域に設けられたトランスジューサ９１２へ供給され電気的な生体信号に変換される（図９のステップＳ２）。
【００５７】
一方、環境音除去部９２のマイクロフォン９２１は、ＭＲＩ装置２００が発生する振動音や操作者の音声等を電気的な環境音として収集し（図９のステップＳ３）、利得調整部９２２は、マイクロフォン９２１から供給される環境音の振幅（利得）を好適な値に調整する（図９のステップＳ４）。
【００５８】
そして環境音除去部９２の減算処理部９２３は、生体信号検出部９１のトランスジューサ９１２から供給される電気的な生体信号と利得調整部９２２から出力される利得調整後の環境音との減算処理により前記生体信号に混入されている環境音を除去する（図９のステップＳ５）。
【００５９】
次に、撮影トリガ信号発生部９３の生体信号分離部９３１は、環境音除去部９２の減算処理部９２３が出力した環境音排除後の生体信号を受信し、この生体信号が有する心音に基づいた第１の生体信号と呼吸音に基づいた第２の生体信号とをフィルタリング処理によって分離する（図９のステップＳ６）。そして、トリガ信号生成部９３２は、生体信号分離部９３１において分離された第１の生体信号及び第２の生体信号を処理して心拍時相に同期した第１のトリガ信号及び呼吸時相に同期した第２のトリガ信号を生成する（図９のステップＳ７）。
【００６０】
一方、信号判定部９３４は、トリガ信号生成部９３２によって生成されたトリガ信号と自己の参照データ記憶部から読み出した参照データとを比較することによりトリガ信号の良否を判定する。そして、前記トリガ信号の特性が良好と判定された場合、この判定結果を受信した撮影トリガ信号出力部９３５は、前記トリガ信号を撮影トリガ信号として制御部１０の主制御部１０１へ出力する（図９のステップＳ８）。
【００６１】
一方、信号判定部９３４によりトリガ信号生成部９３２が生成したトリガ信号の特性が不良と判定された場合、撮影トリガ信号出力部９３５は、前記トリガ信号の替わりにトリガ信号記憶部９３３から読み出したトリガ信号を撮影トリガ信号として主制御部１０１へ出力する（図９のステップＳ９）。
【００６２】
以上、本実施例におけるＭＲＩ装置の構成について述べたが、上述の撮影トリガ信号を用いたＭＲＩ撮影の具体例については、特開２００４−２４６３７号公報、特開２００４−３２９６６９号、更には、上述の特許文献１等に記載されているため詳細な説明は省略する。
【００６３】
（変形例）
次に、本実施例のＭＲＩ装置２００が備える撮影トリガ信号発生ユニット９の変形例について説明する。
【００６４】
上述の実施例における撮影トリガ信号発生ユニット９の生体信号検出部９１は、被検体１５０が発生する心音及び呼吸音を音響的な生体信号として収集するピックアップ部９１１と、傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けない領域に設けられ、ピックアップ部９１１が収集した音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサ９１２と、ピックアップ部９１１によって収集された音響的な生体信号をトランスジューサ９１２へ供給する導中管９１３を有し、ピックアップ部９１１及び導中管９１３を樹脂等の絶縁材料を用いて形成することにより傾斜磁場やＲＦパルスに起因した誘導電流の発生を防止することを特徴としている。
【００６５】
これに対し、本変形例の生体信号検出部は、被検体１５０が発生する心音及び呼吸音を音響的な生体信号として検出するピックアップ部と、このピックアップ部が検出した心音及び呼吸音（音響的な生体信号）を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサと、この電気的な生体信号を傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けない領域に設けられた受信部に対して送信する送信部と、前記受信部を有し、傾斜磁場やＲＦパルスの印加領域に配置された上述のピックアップ部、トランスジューサ及び送信部を一体化すると共に、前記生体信号を無線方式によって前記送信部から前記受信部へ供給することにより傾斜磁場やＲＦパルスに起因した誘導電流の発生を低減することを特徴としている。
【００６６】
図１０は、本変形例における撮影トリガ信号発生ユニットの具体的な構成を示すブロック図である。但し、図１０において、図４に示した撮影トリガ信号発生ユニット９が備えるユニットと同一の構成及び機能を有するユニットに対しては同一の符号を付加し、詳細な説明は省略する。
【００６７】
即ち、図１０に示した撮影トリガ信号発生ユニット９ａは、被検体１５０の心音及び呼吸音を生体信号として検出する生体信号検出部９１ａと、この生体信号に混入した環境音を除去する環境音除去部９２と、前記生体信号に同期した撮影トリガ信号を発生する撮影トリガ信号発生部９３を備え、生体信号検出部９１ａは、ピックアップ部９１１ａ、トランスジューサ９１２ａ、送信部９１４及び受信部９１５を有している。
【００６８】
ピックアップ部９１１ａは、被検体１５０が発生する心音及び呼吸音を音響的な生体信号として収集し、トランスジューサ９１２ａは、ピックアップ部９１１ａが収集した心音及び呼吸音（音響的な生体信号）を電気的な生体信号へ変換する。送信部９１４は、トランスジューサ９１２ａから供給された電気的な生体信号を所定の搬送周波数で変調処理し受信部９１５に対して空中送信する。この場合、ピックアップ部９１１ａ、トランスジューサ９１２ａ及び送信部９１４は一体化され、例えば、傾斜磁場やＲＦパルスが印加される下部ＲＦコイル３１３のコイルカバー３１３ｂあるいはその近傍に設けられる。
【００６９】
一方、受信部９１５は、傾斜磁場やＲＦパルスの影響を受けない領域に設けられ送信部９１４によって空中送信された電波を復調処理して電気的な生体信号を再生する。そして、得られた前記生体信号を環境音除去部９２に設けられた減算処理部９２３へ供給する。
【００７０】
以上述べた本発明の実施例及びその変形例によれば、ＭＲＩ撮影に用いられる撮影トリガ信号を被検体の生体信号に基づいて生成する際、ＭＲＩ撮影中の当該被検体に対して印加される傾斜磁場やＲＦパルス等に起因した誘導電流を発生させることなく生体信号を収集することができる。従って、誘導電流が混入していない生体信号を用いることにより良質な撮影トリガ信号の生成が可能となり、この撮影トリガ信号により心拍時相や呼吸時相に同期した画像データを確実に生成することができる。
【００７１】
特に、上述の実施例によれば、樹脂等の絶縁材料によって形成されたピックアップ部及び導中管を用いて収集した心音や呼吸音等の音響的な生体信号に基づいて撮影トリガ信号を生成しているため、傾斜磁場やＲＦパルス等の影響を受けることなく生体信号を収集することができ、更に、心音や呼吸音等の音響的な生体信号の収集に用いる前記ピックアップ部は、被検体の体表面に直接接触させる必要がないため、心電波形を生体信号として収集する場合の大きな問題点であった被検体に対する誘導電流の流入を防止することができ、従って、被検体に対し火傷や感電等の危害を与えない安全なＭＲＩ撮影が可能となる。
【００７２】
又、上述の変形例によれば、ピックアップ部及びトランスジューサにて得られた生体信号を無線方式によって傾斜磁場やＲＦパルスが照射されない領域に設けられた受信部へ供給し、この生体信号に基づいて撮影トリガ信号を生成しているため、傾斜磁場やＲＦパルス等の影響を受けない撮影トリガ信号を生成することができ、更に、被検体に対する誘導電流の流入を低減することができるため被検体に対し火傷や感電等の危害を与えない安全なＭＲＩ撮影が可能となる。
【００７３】
一方、上述の実施例及びその変形例によれば、心音に基づく第１の撮影トリガ信号と呼吸音に基づく第２の撮影トリガ信号に基づいてＭＲＩ撮影を行なうことができるため、呼吸音に基づく第２の撮影トリガ信号によって呼吸性移動の少ない期間を設定し、この期間の所望心拍時相における画像データを第１の撮影トリガ信号に基づいて生成することができる。このため、呼吸性移動の影響が少ない良好な画像データを所望心拍時相において収集することができる。
【００７４】
更に、心音及び呼吸音等の音響的な生体信号は、共通のピックアップ部を用いて収集することができ、しかも、上述のようにピックアップ部を被検体の体表面に直接接触させなくても良好な生体信号を収集することができるためピックアップ部の配置に対する自由度が増大し、例えば、天板や下部ＲＦコイル等と一体化して配置することにより被検体に意識されることなく生体信号の収集が可能となる。
【００７５】
又、心音及び呼吸音を収集するピックアップ部の開口部は、心電波形を収集する複数からなる電極群の装着面積と比較して小さいため、従来、電極群の装着が困難であった新生児等に対しても容易に適用することができ、更に、このピックアップ部は、廉価な樹脂等によって形成されているため容易に交換することができる。
【００７６】
又、上述の実施例及びその変形例によれば、ピックアップ部において心音や呼吸音等の音響的な生体信号と共に収集されたＭＲＩ装置の振動音や検査室内のＢＧＭ等の環境音を除去する環境音除去部を有しているため、環境音に影響されない良質な撮影トリガ信号を生成することができる。
【００７７】
更に、トリガ信号生成部において生成されたトリガ信号の特性が不良の場合には、このトリガ信号の替わりに予め収集されたトリガ信号を撮影トリガ信号として出力することができるため、例えば、被検体による咳き、クシャミ、体動等に伴ってトリガ信号が大幅に乱れるような場合においてもＭＲＩ撮影に有効な撮影トリガ信号を安定して出力させることが可能となる。
【００７８】
以上、本発明の実施例とその変形例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例及び変形例に限定されるものではなく更に変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例における撮影トリガ信号発生ユニット９及び変形例における撮影トリガ信号発生ユニット９ａは、被検体１５０から収集された心音及び呼吸音に基づいて第１の撮影トリガ信号と第２の撮影トリガ信号を発生する場合について述べたが何れか一方のみであっても構わない。
【００７９】
又、生体信号検出部９１（９１ａ）のピックアップ部９１１（９１１ａ）が備える共通の検出素子を用いて心音と呼吸音を同時に収集する場合について述べたが、心音専用のピックアップ部と呼吸音専用のピックアップ部を夫々独立に用いてもよい。この方法によれば、撮影トリガ信号発生部９３の生体信号分離部９３１は不要となる。
【００８０】
一方、上述の実施例におけるピックアップ部９１１（９１１ａ）は、下部ＰＦコイル３１３に設けられている場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、天板４が有するマット４１（図２参照）に設けられていてもよく、又、上部ＲＦコイル３１１に設けられていても構わない。
【００８１】
又、生体信号と環境音との減算処理に際し、環境音除去部９２のマイクロフォン９２１にて収集された環境音に対し利得調整する場合について述べたが、生体信号検出部９１（９１ａ）のトランスジューサ９１２（９１２ａ）にて得られた電気的な生体信号に対し利得調整を行なってもよい。
【００８２】
更に、図８では、心音のＳ１波に基づくトリガパルスＰ１あるいはＳ２波に基づくトリガパルスＰ２のタイミングにおいて第１のトリガ信号を生成する場合について示したが、トリガパルスＰ１あるいはトリガパルスＰ２から所定時間遅れたタイミングにおいて第１のトリガ信号を生成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施例におけるＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】同実施例のＭＲＩ装置に備えられたＲＦコイルユニットの構成を示す図。
【図３】同実施例のＲＦコイルユニットに設けられた下部ＲＦコイルの構造を示す図。
【図４】同実施例のＭＲＩ装置が備える撮影トリガ信号発生ユニットの具体的な構成を示すブロック図。
【図５】同実施例における傾斜磁場及びＲＦパルスの印加領域とピックアップ部及びトランスジューサの配置位置を示す図。
【図６】同実施例の生体信号分離部に設けられたフィルタ回路の周波数特性を示す図。
【図７】同実施例のＭＲＩ撮影にて用いられる心音波形と従来のＭＲＩ撮影にて用いられる心電波形を示す図。
【図８】同実施例の撮影トリガ信号発生部におけるトリガ信号の生成方法を示す図。
【図９】同実施例における撮影トリガ信号の発生手順を示すフローチャート。
【図１０】同実施例のＭＲＩ装置が備える撮影トリガ信号発生ユニットの変形例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００８４】
１…静磁場発生部
２…傾斜磁場発生部
３…送受信部
３１…ＲＦコイルユニット
３１３…下部ＲＦコイル
３１３ａ…コイル
３１３ｂ…コイルカバー
４…天板
５…天板移動機構部
６…画像データ生成部
７…表示部
８…入力部
９…撮影トリガ信号発生ユニット
９１…生体信号検出部
９１１…ピックアップ部
９１２…トランスジューサ
９１３…導中管
９２…環境音除去部
９２１…マイクロフォン
９２２…利得調整部
９２３…減算処理部
９３…撮影トリガ信号発生部
９３１…生体信号分離部
９３２…トリガ信号生成部
９３３…トリガ信号記憶部
９３４…信号判定部
９３５…撮影トリガ信号出力部
１０…制御部
２００…ＭＲＩ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の生体信号に同期した撮影トリガ信号を発生するＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットであって、
ＭＲＩ撮影に必要な傾斜磁場及びＲＦパルスが印加された前記被検体の近傍に配置され前記被検体から生ずる心音及び呼吸音の少なくとも何れかを音響的な生体信号として収集する生体信号ピックアップ手段と、
前記傾斜磁場及びＲＦパルスが印加されない領域に配置され前記音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサと、
前記生体信号ピックアップ手段によって収集された前記音響的な生体信号を前記トランスジューサへ供給する導中管と、
前記トランスジューサによって得られた前記電気的な生体信号に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成手段と、
前記トリガ信号を撮影トリガ信号として出力する撮影トリガ信号出力手段とを
備えたことを特徴とするＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項２】
前記導中管は、絶縁材料によって形成されることを特徴とする請求項１記載のＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項３】
被検体の生体信号に同期した撮影トリガ信号を発生するＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットであって、
ＭＲＩ撮影に必要な傾斜磁場及びＲＦパルスが印加された前記被検体の近傍に配置され前記被検体から生ずる心音及び呼吸音の少なくとも何れかを音響的な生体信号として収集する生体信号ピックアップ手段と、
前記音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサと、
前記トランスジューサの近傍に配置され前記電気的な生体信号を空中送信する送信手段と、
前記傾斜磁場及びＲＦパルスが印加されない領域に配置され空中送信された前記電気的な生体信号を受信する受信手段と、
この受信手段によって受信された前記電気的な生体信号に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成手段と、
前記トリガ信号を撮影トリガ信号として出力する撮影トリガ信号出力手段とを
備えたことを特徴とするＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項４】
前記生体信号ピックアップ手段は、前記被検体の周囲に配置されたＲＦコイルあるいは前記被検体が載置された天板の何れかに設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載したＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項５】
前記生体信号ピックアップ手段は、前記被検体から生ずる心音及び呼吸音を共通の検出素子を用いて同時に収集することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載したＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項６】
前記電気的な生体信号を構成する前記心音に基づいた第１の生体信号と前記呼吸音に基づいた第２の生体信号を分離する生体信号分離手段を備え、前記トリガ信号生成手段は、前記生体信号分離手段が分離した第１の生体信号及び第２の生体信号の各々に対応した前記トリガ信号を生成することを特徴とする請求項５記載のＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項７】
前記生体信号分離手段は、異なる周波数特性を有するフィルタ回路により前記第１の生体信号と前記第２の生体信号を分離することを特徴とする請求項６記載のＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項８】
環境音除去手段を備え、前記環境音除去手段は、前記トランスジューサによって得られた前記電気的な生体信号と前記被検体の周囲にて収集した環境音との減算処理により前記電気的な生体信号に混入されている環境音を除去することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載したＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項９】
前記トリガ信号生成手段が生成したトリガ信号を保存するトリガ信号記憶手段と前記トリガ信号生成手段が生成したトリガ信号の良否を判定する信号判定手段を備え、前記撮影トリガ信号出力手段は、前記信号判定手段の判定結果に基づいて前記トリガ信号生成手段が生成したトリガ信号あるいは前記トリガ信号記憶手段に予め保存されたトリガ信号の何れかを前記撮影トリガ信号として出力することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載したＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項１０】
被検体の生体信号に同期した撮影トリガ信号に基づいてＭＲＩ撮影を行なうＭＲＩ装置であって、
請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載したＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットから供給される撮影トリガ信号に基づいて前記被検体に対するＭＲＩ撮影を行なうことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項１】
被検体の生体信号に同期した撮影トリガ信号を発生するＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットであって、
ＭＲＩ撮影に必要な傾斜磁場及びＲＦパルスが印加された前記被検体の近傍に配置され前記被検体から生ずる心音及び呼吸音の少なくとも何れかを音響的な生体信号として収集する生体信号ピックアップ手段と、
前記傾斜磁場及びＲＦパルスが印加されない領域に配置され前記音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサと、
前記生体信号ピックアップ手段によって収集された前記音響的な生体信号を前記トランスジューサへ供給する導中管と、
前記トランスジューサによって得られた前記電気的な生体信号に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成手段と、
前記トリガ信号を撮影トリガ信号として出力する撮影トリガ信号出力手段とを
備えたことを特徴とするＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項２】
前記導中管は、絶縁材料によって形成されることを特徴とする請求項１記載のＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項３】
被検体の生体信号に同期した撮影トリガ信号を発生するＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットであって、
ＭＲＩ撮影に必要な傾斜磁場及びＲＦパルスが印加された前記被検体の近傍に配置され前記被検体から生ずる心音及び呼吸音の少なくとも何れかを音響的な生体信号として収集する生体信号ピックアップ手段と、
前記音響的な生体信号を電気的な生体信号へ変換するトランスジューサと、
前記トランスジューサの近傍に配置され前記電気的な生体信号を空中送信する送信手段と、
前記傾斜磁場及びＲＦパルスが印加されない領域に配置され空中送信された前記電気的な生体信号を受信する受信手段と、
この受信手段によって受信された前記電気的な生体信号に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成手段と、
前記トリガ信号を撮影トリガ信号として出力する撮影トリガ信号出力手段とを
備えたことを特徴とするＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項４】
前記生体信号ピックアップ手段は、前記被検体の周囲に配置されたＲＦコイルあるいは前記被検体が載置された天板の何れかに設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載したＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項５】
前記生体信号ピックアップ手段は、前記被検体から生ずる心音及び呼吸音を共通の検出素子を用いて同時に収集することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載したＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項６】
前記電気的な生体信号を構成する前記心音に基づいた第１の生体信号と前記呼吸音に基づいた第２の生体信号を分離する生体信号分離手段を備え、前記トリガ信号生成手段は、前記生体信号分離手段が分離した第１の生体信号及び第２の生体信号の各々に対応した前記トリガ信号を生成することを特徴とする請求項５記載のＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項７】
前記生体信号分離手段は、異なる周波数特性を有するフィルタ回路により前記第１の生体信号と前記第２の生体信号を分離することを特徴とする請求項６記載のＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項８】
環境音除去手段を備え、前記環境音除去手段は、前記トランスジューサによって得られた前記電気的な生体信号と前記被検体の周囲にて収集した環境音との減算処理により前記電気的な生体信号に混入されている環境音を除去することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載したＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項９】
前記トリガ信号生成手段が生成したトリガ信号を保存するトリガ信号記憶手段と前記トリガ信号生成手段が生成したトリガ信号の良否を判定する信号判定手段を備え、前記撮影トリガ信号出力手段は、前記信号判定手段の判定結果に基づいて前記トリガ信号生成手段が生成したトリガ信号あるいは前記トリガ信号記憶手段に予め保存されたトリガ信号の何れかを前記撮影トリガ信号として出力することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載したＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニット。
【請求項１０】
被検体の生体信号に同期した撮影トリガ信号に基づいてＭＲＩ撮影を行なうＭＲＩ装置であって、
請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載したＭＲＩ装置用撮影トリガ信号発生ユニットから供給される撮影トリガ信号に基づいて前記被検体に対するＭＲＩ撮影を行なうことを特徴とするＭＲＩ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１３１２００（Ｐ２０１０−１３１２００Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１０１１４（Ｐ２００８−３１０１１４）
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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