JP2004283372A - 磁気共鳴弾性イメージング装置及びこの装置に用いるプローブ - Google Patents
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Abstract
【課題】振動子と高周波コイルの双方を共に撮像領域の最適な位置に配置でき、これにより撮像領域の磁気共鳴弾性画像を高感度に且つ精度良く得る。
【解決手段】磁気共鳴弾性画像を取得可能な磁気共鳴弾性イメージング装置に用いるプローブ１７である。このプローブ１７として、高周波パルスの印加及び磁気共鳴信号の収集のうちの少なくとも一方に供する高周波コイル４１と振動の付与に供する振動子４２とを備える。高周波コイル４１と振動子４２とを同一の構造体（振動子ケーシング１０５）に収容して一体化したことを特徴とする。
【選択図】 図５
【解決手段】磁気共鳴弾性画像を取得可能な磁気共鳴弾性イメージング装置に用いるプローブ１７である。このプローブ１７として、高周波パルスの印加及び磁気共鳴信号の収集のうちの少なくとも一方に供する高周波コイル４１と振動の付与に供する振動子４２とを備える。高周波コイル４１と振動子４２とを同一の構造体（振動子ケーシング１０５）に収容して一体化したことを特徴とする。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静磁場の中に置かれた被検体に、励起用の高周波パルスを含む所望のイメージング用パルスシーケンスに基づくパルス印加を実行して磁気共鳴（ＭＲ）信号を収集するとともに、そのＭＲ信号の収集前に被検体に機械的な振動と極性が交互に反転する傾斜磁場パルス列とを並行して与え、その振動に起因してＭＲ信号に生じた位相シフトを画像化して磁気共鳴弾性画像を取得するようにした、磁気共鳴弾性撮像（ＭＲ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれるイメージングを実行するための磁気共鳴弾性イメージング装置及びそのプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の医用画像診断装置の進歩には目覚しいものがあるが、そのような状況にあっても、医師による触診は、癌の検知などに重要であるとされており、術中でも患部の状態を知る上で重要な手技として多用されている。
【０００３】
しかし、この触診は文字通り、医師が患部を触ることで情報を得るものであるから、医師の技量に頼る面が多い。また、触診の場合、生体内部にある患部まで、その“堅さ”を知ることはできない。
【０００４】
このため、超音波を使ってその堅さを知るための手法が従来から種々検討されている。しかし、超音波を使う手法の場合、十分な定量的な精度を確保できず、また測定領域も限られるといった問題があった。
【０００５】
このような状況の中で、最近、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置を使って生体組織の弾性を画像化する手法が、非特許文献１にみられるように、提案されている。これは、磁気共鳴弾性撮像（ＭＲ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれている。
【０００６】
磁気共鳴イメージング装置などの磁気共鳴（ＭＲ）装置は、よく知られているように、固有の磁気モーメントを持つ原子核の集団が一様な静磁場中に置かれたときに、特定の周波数で回転する高周波磁場のエネルギーを共鳴的に吸収する現象を利用して、物質の化学的及び物理的な微視的情報を映像化したり、あるいは化学シフトスペクトルを観測する装置である。
【０００７】
この磁気共鳴イメージング装置を用いて行う磁気共鳴弾性撮像を図１５，１６に基づいて簡単に説明する。図１５は、磁気共鳴弾性撮像を実行することができる磁気共鳴イメージング装置のブロック図を示す。
【０００８】
同図に示すように、静磁場磁石２００は、被検体Ｐに一様な静磁場を印加する。傾斜磁場コイル２０１は、シーケンスコントローラ２０２の制御下にある駆動回路２０３によって駆動され、寝台２０４上の被検体Ｐに対して、その磁場強度がＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に直線的に変化する傾斜磁場パルスＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚをそれぞれ印加する。
【０００９】
被検体Ｐには、さらに、シーケンスコントローラ２０２による制御下で送信器２０５からの高周波パルスが送受信切り替え器２０６、高周波コイル２０７を通して印加される。高周波コイル２０７によって被検者Ｐから受信されたＭＲ信号は送受信切り替え器２０６を経由して受信器２０８に送られる。受信器２０８において、ＭＲ信号は増幅及び検波された後、シーケンスコントローラ２０２の制御の下、データ収集器２０９に送られる。データ収集器２０９は、シーケンスコントローラ２０２の制御下で、入力したＭＲ信号を収集し且つＡ／Ｄ変換した後、計算機２１０に送る。
【００１０】
計算機２１０はコンソール２１１により制御され、データ収集器２０９から入力したＭＲ信号の再構成処理を行い、ディスプレイ２１２に、再構成された画像が表示される。
【００１１】
振動子２１３は被検体Ｐの体表上に保持される。シーケンスコントローラ２０２からのトリガー信号に呼応して、パルス発生装置２１４はパルス信号を発生して振動子２１３に送る。このパルス信号を受けた振動子２１３は、所定のタイミング及び強さで振動して、被検体Ｐに機械的振動を付与する。
【００１２】
上述したシーケンスコントローラ２０２は、一例として図１６に示すパルスシーケンスで磁気共鳴弾性撮像を実行させる。このパルスシーケンスは、ＭＲ画像を取得するためのイメージング用のパルスシーケンスの例としてグラディエントエコー法を示している。高周波パルスをスライス用傾斜磁場パルスＧｓとともに印加した後、適宜な期間を置いて、エンコード用傾斜磁場パルスＧｅを印加し、さらに読み出し用傾斜磁場パルスＧｒを印加しながら、エコー信号を収集する。
このシーケンスを所定のエンコード回数分繰り返してｋ空間を充足するデータを取得できる。
【００１３】
さらに、磁気共鳴弾性画像を得るためには、上述した高周波励起後であって位相エンコード用傾斜磁場パルスＧｅを印加する前までの間に、一定期間Ｐｃｔにわたって、被検体Ｐに故意に機械的振動を付与するとともに、極性が交互に反転する傾斜磁場パルスを並行して印加する。これにより、その移動量に応じてエコー信号に位相変化が生じ、エコー信号が再構成されたときに、その位相変化が画像化される。図１６は、位相変化を効率良く発生させるために行う、振動子駆動タイミングと極性が交互反転する傾斜磁場パルスの印加タイミングの制御例を示している。
【００１４】
【非特許文献１】
“Ｒ．Ｍｕｔｈｕｐｉｌｌａｉ． ｅｔ ａｌ．， ＭＲＭ３６， ｐ．２６６， １９９６”
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、磁気共鳴弾性撮像を行うには、振動子によって与えられる生体の振動振幅を精度良く（又は、感度良く）計測する必要があり、そのためには位相変化の計測精度を上げる必要がある。この計測精度がＭＲ画像のＳ／Ｎに依存するからである。
【００１６】
ＭＲ画像をできるだけ感度よく得るには、表面コイルが好適であることが知られているが、従来の磁気共鳴弾性撮像の場合、振動子と表面コイルを別々に同一の撮像領域に設定する必要がある。つまり、的確な振動付与と感度の良いエコー信号の収集とを考慮すると、振動子と表面コイルは同一箇所において相互に接近して配置する必要がある。しかし、そのように配置すると、振動子の振動が直接、表面コイルに伝わってしまい、Ｓ／Ｎが劣化するなどの問題があった。このように、従来の磁気共鳴弾性イメージング装置にあっては、振動排除及び信号検出の観点において、振動子と表面コイルの双方を同時に最適位置に配置することができず、これにより、適当な箇所で折り合いをつける必要があることから、精度良く生体弾性を計測することができなかった。
【００１７】
本発明は、上述した従来の磁気共鳴弾性撮像が直面している問題に鑑みてなされたもので、振動子と高周波コイルの双方を共に撮像領域の最適な位置に配置でき、これにより、撮像領域の磁気共鳴弾性画像を高感度に且つ精度良く得ることができる磁気共鳴弾性イメージング装置及びこれに用いるプローブを提供することを、その目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る磁気共鳴弾性イメージング装置は、静磁場の中に置かれた被検体に、励起用の高周波パルスを含む所望のイメージング用パルスシーケンスに基づくパルス印加を実行して磁気共鳴信号を収集する手段と、前記磁気共鳴信号の収集前に前記被検体に機械的な振動と極性が交互に反転する傾斜磁場パルス列とを並行して与える手段と、前記振動に起因して前記磁気共鳴信号に生じた位相シフトを画像化して磁気共鳴弾性画像を取得する手段とを備え、前記高周波パルスの印加及び前記磁気共鳴信号の収集のうちの少なくとも一方に供する高周波コイルと前記振動の付与に供する振動子とを設け、前記高周波コイルと前記振動子とを同一の構造体に収容して一体化したことを特徴とする。
【００１９】
また、前述した目的を達成するため、本発明に係る磁気共鳴弾性イメージング装置に用いるプローブは、以下の構成を有する。すなわち、磁気共鳴弾性イメージング装置が、静磁場の中に置かれた被検体に、励起用の高周波パルスを含む所望のイメージング用パルスシーケンスに基づくパルス印加を実行して磁気共鳴信号を収集する手段と、前記磁気共鳴信号の収集前に前記被検体に機械的な振動と極性が交互に反転する傾斜磁場パルス列とを並行して与える手段と、前記振動に起因して前記磁気共鳴信号に生じた位相シフトを画像化して磁気共鳴弾性画像を取得する手段とを備えるときに、この装置のプローブとして、前記高周波パルスの印加及び前記磁気共鳴信号の収集のうちの少なくとも一方に供する高周波コイルと前記振動の付与に供する振動子とを備え、前記高周波コイルと前記振動子とを同一の構造体に収容して一体化したことを特徴とするプローブを備える。
【００２０】
好適には、前記高周波コイルは前記振動子の非振動部分に固設される。
【００２１】
また、前記構造体に取り付けられ且つ当該構造体を外部から保持可能な保持手段を備えてもよい。
【００２２】
さらに好適には、前記振動子は、前記静磁場中に置かれ且つ極性が交互に反転する電流が供給される振動子用コイルと、この振動子用コイルに作用する電磁力による振動を伝達する伝達部と、この伝達部を介して伝達される振動を受けて前記被検体に振動を付与する振動部とを有する。この場合、例えば、前記振動子用コイルは、前記静磁場の方向に応じて異なる姿勢で前記構造体の内部に予め設置されている。
【００２３】
さらに好適な一態様として、前記振動子は、駆動信号に応じて運動する超音波モータと、この超音波モータの運動を振動として伝達する伝達部と、この伝達部を介して伝達される振動を受けて前記被検体に振動を付与する振動部とを有していてもよい。
【００２４】
別の一態様として、前記高周波コイルは前記磁気共鳴信号の収集を担う高周波コイルである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を、添付図面を用いて説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１〜１１を参照して、本発明に係る磁気共鳴弾性イメージング装置を説明する。この磁気共鳴弾性イメージング装置は、本発明に係るプローブを用いた磁気共鳴弾性撮像（ＭＲ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ）を実施するシステムである。なお、この磁気共鳴弾性イメージング装置は、通常の磁気共鳴イメージング用のプローブを用いた場合、かかる磁気共鳴イメージングを実行することができるようになっている。
【００２７】
最初に、図１を参照して、この磁気共鳴弾性イメージングシステムの全体の構成を説明する。
【００２８】
図１に示すように、磁気共鳴弾性イメージングシステムは、ガントリ１０、寝台１１、及び制御・処理部１２を備える。寝台１１には、被検体Ｐが例えば仰向けに載せられる。
【００２９】
ガントリ１０は、その正面からみて、前後方向に貫通する円筒状の診断用開口部ＯＰが空けられており、その開口部に寝台１１の天板１１ａが進退自在に挿入される。このため、天板１１ａに載せられた被検体Ｐは、天板１１ａと共に診断用開口部に進退自在に挿入される。
【００３０】
ガントリ１０には、静磁場磁石１４、傾斜磁場コイル１５、及び送信用高周波コイル１６が設けられている。また、ガントリ１０の診断用開口部には、被検体Ｐの体表又はその近傍にプローブ１７が設置される。このプローブ１７は、磁気共鳴弾性イメージングを担うプローブである。
【００３１】
静磁場磁石１４は、主に診断用開口部を中心に、一様な静磁場を発生させるようになっている。傾斜磁場コイル１５は、Ｘコイル、Ｙコイル、及びＺコイルから成り、後述するシーケンスコントローラ３１によって制御される駆動回路３２に接続されている。このため、駆動回路３２からのパルス電流に応じて駆動され、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向それぞれに傾斜磁場パルスＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生させるようになっている。これらの傾斜磁場パルスＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚは、その磁場強度がＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向それぞれにおいて直線的な変化を呈する磁場パルスであり、静磁場に重畳された状態で被検体Ｐに印加される。
【００３２】
また、送信用高周波コイル１６は、後述する送信器３３に接続されており、この送信器３３からの駆動信号を受けて高周波パルスを被検体Ｐに送信可能になっている。この送信器３３はシーケンスコントロー３１の制御の元で動作するので、送信用高周波コイル１６もかかるパルスシーケンスによる制御の元で高周波パルスを発生させる。
【００３３】
プローブ１７は、詳しくは後述するが、振動子４２及び受信用の高周波コイル（以下、受信用コイル）４１を備える。このため、送信用高周波コイル１６からの高周波パルスに応答して被検体Ｐ内で発生した磁気共鳴（ＭＲ）信号は、かかるプローブ１７に取り付けられた受信用コイル２２により検出され、後述する受信器３４に送られる。
【００３４】
一方、制御・処理部１２は、上述したシーケンスコントローラ３１、駆動回路３２、送信器３３、及び受信器３４のほか、データ収集器３５、計算機３６、コンソール３７、及びディスプレイ３８を備える。
【００３５】
シーケンスコントローラ３１は、磁気共鳴弾性撮像に係るパルスシーケンスを実行するようになっている。このパルスシーケンスの例としては、前述した図１６で説明したものが挙げられる。
【００３６】
受信器３４に送られたＭＲ信号は、同受信器３４において増幅及び検波され、その後、シーケンスコントローラ３１の制御の下で、データ収集器３５に送られる。データ収集器３５は、シーケンスコントローラ３１の制御下で、入力したＭＲ信号をＡ／Ｄ変換してデジタル量の生データを生成し、これを計算機３６に送る。
【００３７】
計算機３６は、コンソール３７からの指令に応じて、データ収集器３５から入力したＭＲ信号の画像再構成処理を行い、実空間の画像データを生成するようになっている。この再構成処理された画像データはディスプレイ３８に送られて、磁気共鳴弾性撮像のＭＲ画像として表示される。
【００３８】
さらに、本実施形態に係る磁気共鳴弾性イメージング装置は、上述した磁気共鳴イメージング装置に搭載される構成要素のほかに、磁気共鳴弾性撮像に独特の構成要素として、被検体Ｐの体表上に置かれる、前述した磁気共鳴弾性撮像用のプローブ１７と、このプローブ１７を駆動させるパルス波形発生器３９とを備える。
【００３９】
プローブ１７は、後でその詳細な構成例を述べるが、概略的には、図２に示すように、ＭＲ信号を受信する高周波コイル４１及び被検者の撮像部位に振動を与える振動子４２を備える。このうち、振動子４２に高周波コイル４１が固定され、振動子４２に与えるパルス駆動信号や高周波コイル４１で受信したＭＲ信号を伝えるケーブル４３がプローブ１７に接続されており、これにより、高周波コイル４１と振動子４２が構造的に一体化している。
【００４０】
振動子４２はパルス波形発生器３９に接続されている。このため、パルス波形発生器３９は、シーケンスコントローラ３１から与えられるトリガー信号によりパルス駆動信号が発生して、この駆動パルス信号を振動子４２に与える。振動子４２は、与えられた駆動パルス信号の周期及び強度に応じて機械的な振動を発生させ、この機械的振動を被検体Ｐに与える。
【００４１】
高周波コイル４１には、ＭＲ信号を誘起するための送信と誘起させたＭＲ信号の受信とを兼ねた構成の送受信用高周波コイル、又は、ＭＲ信号の受信専用高周波コイルを使うことができる。本実施形態にあっては、送信用高周波コイル１６（例えば全身用コイル）が前述したように設置されているので、高周波コイル４１として、受信専用高周波コイルが搭載されている。
【００４２】
（磁気共鳴弾性撮像用のプローブの実施例）
（プローブの実施例１）
図３〜６を参照して、磁気共鳴弾性撮像用のプローブ１７の実施例１を説明する。
【００４３】
本発明に係るプローブ１７は静磁場中で用いられるため、静磁場中でコイルに電流を流したときに発生する電磁力を利用して、被検体Ｐに機械的な振動を付与するように構成することが最も効率的である。
【００４４】
かかる電磁力発生の原理を、図３を用いて説明する。静磁場Ｂ０中に振動子用コイル１０２を置き、図３中のコイル片に沿った矢印の向きＤＡに電流を流すと、太い矢印ＤＢの向きにコイル１０２は回転する。電流を逆向きにすると、逆の方向に電磁力が働いて、逆向きに回転する。この原理を用いることで、生体に振動を与えることができる。
【００４５】
これを利用したプローブ１７の実施例１を図４に示す。このプローブ１７は振動子４２を備える。この振動子４２は振動子ケーシング１０５を備え、この振動子ケーシング１０５は、振動子用コイル１０６、このコイル１０６に結合している棒状の振動伝達部１０８、この振動伝達部１０８を回転可能に支持する振動伝達部支点１０８ｐ、振動伝達部１０８の被検体側に振動可能に取り付けられた振動部１１０、及び、この振動部１１０を当該振動部の水平面内で振動可能に支持する振動部支点１１０ｐを含む。
【００４６】
また、振動部１１０からの振動の影響が極力少なくなる位置である、振動子ケーシング１０５の外側の部分に高周波コイル４１が固定されている（図５参照）。
【００４７】
このプローブ１７は、振動子ケーシング１０５の外観トップにマーキングされている矢印の方向が静磁場にほぼ平行になるように設置される。このように、振動子ケーシング１０５の外側表面に、静磁場の方向を示す印を付けておくと、プローブ１７を設置するときに便利である。
【００４８】
図５は、図４に示すプローブ１７の縦方向に沿った概略断面を示す。振動伝達部１０８は振動部１１０に振動部支点１１０ｐを介して結合している。このため、振動伝達部１０８は振動子用コイル１０６に作用する電磁力に付勢されて、その支点１０８ｐを中心に回転しようとするとき、その回転運動が振動部１１０の並進運動に変換される。この並進運動により、振動部１１０が当接している被検体Ｐの所望部位に振動を確実に付与することができる。
【００４９】
図６、このプローブ１７に搭載される受信専用の高周波コイル４１の例を示す。所望周波数に対するチューニングおよびマッチングは、チューニングコンデンサ１１９およびマッチングコンデンサ１２０の静電容量値を調整して行う。この高周波コイル４１には、送信用高周波コイル１６とのデカップリングのため、インダクタンス１２２とクロスダイオード１２３およびチューニングコンデンサ１１９の一部からなるトラップ回路１２１が設けられている。
【００５０】
（プローブの実施例２）
図７〜８を参照して、磁気共鳴弾性撮像用のプローブ１７の実施例２を説明する。なお、実施例１と同一又は同等の構成要素には同一符号を用いて、その説明を省略又は簡略化する。
【００５１】
この実施例２に係るプローブ１７は、静磁場Ｂ０の方向とプローブ１７の振動子４２の上下方向とが一致するように設置される。このプローブ１７が前述した実施例１のそれと構造的に異なっている点は、振動子用コイル１０６Ａの軸が静磁場Ｂ０の方向ほぼ直交するように配置されていること、及び、静磁場Ｂ０と直交する方向の高周波磁場、つまりＭＲ信号を検出するように高周波コイル４１Ａが配置されていることにある。
【００５２】
静磁場Ｂ０の方向に対して、振動子用コイル１０６Ａに図７に示す方向に電流が流れると、その上側コイル素子部分及び下側コイル素子部分には黒塗り矢印の方向に電磁力が働き、この電磁力に拠るモーメントの差から振動子用コイル１０６Ａは同図の左側に動く。この動きは、振動伝達部１０８を通して振動部１１０に伝わり、振動部１１０は図７上で右側に動く。電流の方向を逆にすれば、上述とは反対の動きになる。この振動部１１０の並進運動により、被検体Ｐの撮像部位に振動を付与することができる。
【００５３】
図８は、そのような高周波コイル４１Ａの例を示す。このコイル４１Ａの導線が８の字状に巻かれており、この８の字状巻構造により、コイル４１Ａの表面において当該コイル面と平行な方向の高周波磁場を検出することができる。チューニング及びマッチングは、チューニングコンデンサ１１９及びマッチングコンデンサ１２０の静電容量を調整することで行う。また、この高周波コイル４１Ａには、実施例１のときと同様に、受信用に用いるため、チューニングコンデンサ１１９、インダクタンス１２２、及びクロスダイオード１２３を有して形成されるトラップ回路１２１が取り付けられている。
【００５４】
（プローブの実施例３）
図９を参照して、磁気共鳴弾性撮像用のプローブ１７の実施例３を説明する。なお、実施例１及び２と同一又は同等の構成要素には同一符号を用いて、その説明を省略又は簡略化する。
【００５５】
実施例１及び２において説明したように、電磁力による駆動方式の振動子４２の場合、図５及び図７に示したように、振動子ケーシング１０５に対する静磁場の方向如何で、異なる構造の振動子用コイルを用いる必要がある。
【００５６】
この不便を解消するため、図５及び図７に示した振動子用コイル及び受信用の高周波コイルの構造を一体化させると良い。かかる方針の元に構成した実施例３に係る一体化構造のプローブ１７を図９に示す。
【００５７】
図９に示す振動子用コイル１３９は、前述した図５及び図７で用いられた振動子用コイル１０６及び１０６Ａを一体化させて成る。これにより、振動部１１０から被検体Ｐに磁気共鳴弾性撮像用の振動を付与することができる。
【００５８】
一方、高周波コイル１４０については、図５で用いられた円形高周波コイル４１と図７で用いられた８字型高周波コイル４１Ａとを同図に示すように併設して成る。この高周波コイル４１、４１Ａのそれぞれで収集されＭＲ信号は、位相が互いに９０度異なるため、位相を勘案した合成処理が必要になる。かかる位相処理としては、円形高周波コイル４１及び８字型高周波コイル４１Ａそれぞれにて収集されたＭＲ信号の何れか一方の位相を９０度ずらしてから合成する、円形高周波コイル４１及び８字型高周波コイル４１Ａそれぞれにて収集されたＭＲ信号から画像を個別に再構成した後、２つの画像に対して、各画素毎に画素値の二乗を相互に加算して平方根を演算する、などの手法がある。
【００５９】
また、２つの振動子用コイル１０６、１０６Ａのどちらに電流を流すかについては、振動子４２の向きに応じて操作者が決めることができる。また、かかる決定を、振動子４２の支持機構の向きや角度から自動的に行ったり、２つの高周波コイル４１、４１Ａから得られる信号の大きさを比べて自動的に行うことができる。また、２つの振動子用コイル１０６、１０６Ａに流す電流を、振動子４２の軸と静磁場のなす角度θによって、ほぼ連続的に配分するようにしてもよく、これにより効率の良い電流供給を行うことができる。例えば、基準電流値をＩ０としたとき、図９で振動子４２と同じ軸方向を持つコイルに対しては、「Ｉ０・ｓｉｎθ」、直交する軸方向を持つコイルに対しては「Ｉ０・ｃｏｓθ」で電流を流すと都合がよい。このとき、角度θは、振動子４２の支持機構の向きや角度又は各々の高周波コイル４１、４１Ａから得られる信号の大きさから推定することもできる。
【００６０】
（プローブの実施例４）
図１０、１１を参照して、磁気共鳴弾性撮像用のプローブ１７の実施例４を説明する。なお、実施例１と同一又は同等の構成要素には同一符号を用いて、その説明を省略又は簡略化する。
【００６１】
図１０に、実施例４に係る振動子４２の振動発生部を模式的に示す。この振動発生部は、超音波モータ１５３を用いており、この超音波モータ１５３を振動子４２の駆動源とするものである。
【００６２】
この超音波モータ１５３は、筐体１４４に、圧電素子１４６、押さえ１４７、並びに、圧電素子１４６及び押さえ１４７の間に挟まれたスライダ１４５を設置するという基本構成を採用している。圧電素子１４６に周期的に変化する電圧を加えると、進行波１５０が発生するので、この進行波に因り、矢印１４９の方向にスライダ１４５が往復運動（移動）することができる。
【００６３】
図１０，１１に示すように、このスライダ１４５は振動伝達部１０８に結合されているので、スライダ１４５の往復運動により、振動伝達部１０８及び振動部１１０を介して、被検体Ｐに振動を付与することができる。プローブ１７におけるその他の構成は、超音波モータ１５３を採用する点を除いて、上述した実施例のものと殆ど同一である。
【００６４】
以上のように、本第１の実施形態によれば、シーケンスコントローラ３１は、一例として図１６に示すパルスシーケンスで磁気共鳴弾性撮像を実行させる。このパルスシーケンスはグラディエントエコー法に基づいている。高周波パルスをスライス用傾斜磁場パルスＧｓとともに印加した後、適宜な期間を置いて、エンコード用傾斜磁場パルスＧｅを印加し、さらに読み出し用傾斜磁場パルスＧｒを印加しながら、エコー信号を収集する。このシーケンスを所定のエンコード回数分繰り返してｋ空間を充足するデータが取得される。
【００６５】
さらに、磁気共鳴弾性画像を得るために、上述した高周波励起後であって位相エンコード用傾斜磁場パルスＧｅを印加する前までの間に、一定期間Ｐｃｔにわたって、被検体Ｐに振動子４２を介して機械的振動が付与されるとともに、極性が交互に反転する傾斜磁場パルスが並行して印加される。これにより、その移動量に応じてエコー信号に位相変化が生じ、エコー信号が再構成されたときに、その位相変化が画像化され、磁気共鳴弾性画像が得られる。振動子４２からの振動が従来の触診の代替機能を果たしているので、得られた磁気共鳴弾性画像は患部の弾性の状態を反映したものとなる。
【００６６】
本実施形態では、上述したように磁気共鳴弾性画像を得るに際して、高周波コイル４１を振動子４２に一体化されているので、磁気共鳴弾性撮像のための高感度な撮像領域と振動を付与する領域とが確実に一致し、これにより、磁気共鳴弾性撮像を高感度で実施することができる。その一方で、高周波コイル４１を、振動部１１０の振動の影響が極力少なくなる位置である、振動子ケーシング１０５の外側の部分に配置しているので、振動部１１０の振動が高周波コイル４１に与える影響を緩和でき、良好なＳ／Ｎを確保して画質劣化を防止できる。
【００６７】
（第２の実施形態）
図１２に、本発明に係る第２の実施形態を示す。なお、この実施形態における、図５と同等又は同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略又は簡略化する（この符号の使用法は、後述する第３及び第４の実施形態にあっても、同様とする）。
【００６８】
この実施形態にあっては、プローブ１７の振動子４２の振動が高周波コイル４１に伝達すること因る画質劣化をより一層確実に防止するために、振動子４２を、振動する振動部１１０及び振動伝達部１０８と、振動しない振動子ケーシング６とに分割した構造になっている。振動部１１０は直接に被検者Ｐに接触させられており、これにより被検者Ｐに振動を与えるが、高周波コイル４１は、振動しない振動子ケーシング１０５に固設されているため、被検体Ｐに与える振動から分離される。
【００６９】
これにより、プローブ１７は第１の実施形態のものと同等の作用効果を発揮することができ、さらに、上述した振動が高周波コイル４１に伝搬して画質劣化を来たすという事態をより一層、確実に防止することができる。
【００７０】
（第３の実施形態）
図１３に、本発明に係る第３の実施形態を示す。
【００７１】
同図に示すプローブ１７の振動子ケーシング１０５は、寝台１１の所定位置に一端を固設した棒状の保持器１５０（保持手段）の他端に吊持するように設置されている。この保持器１５０のプローブ１７への結合部分は、プローブ１７の角度を調整可能に構成されている。
【００７２】
これにより、プローブ１７は第１の実施形態のものと同等の作用効果を発揮することができ、さらに、寝台１１の天板１１ａに載せられた被検体Ｐの大きさが違っても簡単にプローブ１７を被検体Ｐの体表に設置することができる。
【００７３】
（第４の実施形態）
図１４に、本発明に係る第４の実施形態を示す。
【００７４】
この実施形態は、第３の実施形態と同様に、プローブ１７に保持手段を設ける構造に関する。具体的には、検査者がプローブ１７を手で容易に保持できるように、振動子ケーシング１０５に取っ手１５１を設けている。
【００７５】
本発明は上述した実施形態の構成に限定されるものでは無く、特許請求の範囲に記載された要旨を逸脱しない範囲で、さらに各種の知られた技術と組み合わせて実行可能なものである。例えば、上述した実施形態では、磁気共鳴弾性撮像に用いるパルスシーケンスはグラジェントエコー法に拠るパルス列であるしたが、これは例えばＥＰＩ（Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）法のパルス列を用いるなどの態様が挙がられる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る磁気共鳴弾性イメージング装置及びこれに用いるプローブによれば、高周波パルスの印加及び磁気共鳴信号の収集のうちの少なくとも一方に供する高周波コイルと振動の付与に供する振動子とを設け、この高周波コイルと振動子とを同一の構造体に収容して一体化することを主要な特徴としたため、振動子と高周波コイルの双方を共に撮像領域の最適な位置に配置でき、これにより、撮像領域の磁気共鳴弾性画像を高感度に且つ精度良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気共鳴弾性イメージング装置の概要を説明するブロック図。
【図２】第１の実施形態で採用した磁気共鳴弾性撮像用のプローブを示す斜視図。
【図３】プローブで実行される被検体への振動の付与の原理を説明する図。
【図４】第１の実施形態で採用するプローブの一例に係る、より詳細な構造を説明する斜視図。
【図５】図４に示すプローブの概要を示す縦断面図。
【図６】プローブに一体的に搭載する受信用高周波コイルの等価回路図。
【図７】第１の実施形態で採用するプローブの別の例に係る、より詳細な構造を説明する縦断面図。
【図８】図７に示すプローブに一体的に搭載する受信用高周波コイルの等価回路図。
【図９】第１の実施形態で採用するプローブの別の例に係る、より詳細な構造を説明する縦断面図。
【図１０】第１の実施形態で採用するプローブの別の例に係る、振動発生部としての超音波モータを説明する概略斜視図。
【図１１】図１０に示す超音波モータを用いたプローブのより詳細な構造を説明する縦断面図。
【図１２】本発明の第２の実施形態で採用した磁気共鳴弾性撮像用のプローブを示す側面図。
【図１３】本発明の第３の実施形態で採用した磁気共鳴弾性撮像用のプローブを示す側面図。
【図１４】本発明の第４の実施形態で採用した磁気共鳴弾性撮像用のプローブを示す側面図。
【図１５】従来技術に係る、磁気共鳴弾性撮像を実行するための磁気共鳴イメージング装置の概要を説明するブロック図。
【図１６】磁気共鳴弾性撮像で実行されるパルスシーケンスの一例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１０ ガントリ
１１ 寝台
１１ａ 天板
１２ 制御・処理部
１６ 送信用高周波コイル
１７ 磁気共鳴弾性撮像用プローブ
４１、４１Ａ 受信用高周波コイル
４２ 振動子
１０５ 振動子ケーシング（構造体）
１０６ 振動子用コイル
１０８ 振動伝達部
１１０ 振動部
１３９ 振動子用コイル
１５０ 保持器
１５１ 取っ手
１５３ 超音波モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、静磁場の中に置かれた被検体に、励起用の高周波パルスを含む所望のイメージング用パルスシーケンスに基づくパルス印加を実行して磁気共鳴（ＭＲ）信号を収集するとともに、そのＭＲ信号の収集前に被検体に機械的な振動と極性が交互に反転する傾斜磁場パルス列とを並行して与え、その振動に起因してＭＲ信号に生じた位相シフトを画像化して磁気共鳴弾性画像を取得するようにした、磁気共鳴弾性撮像（ＭＲ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれるイメージングを実行するための磁気共鳴弾性イメージング装置及びそのプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の医用画像診断装置の進歩には目覚しいものがあるが、そのような状況にあっても、医師による触診は、癌の検知などに重要であるとされており、術中でも患部の状態を知る上で重要な手技として多用されている。
【０００３】
しかし、この触診は文字通り、医師が患部を触ることで情報を得るものであるから、医師の技量に頼る面が多い。また、触診の場合、生体内部にある患部まで、その“堅さ”を知ることはできない。
【０００４】
このため、超音波を使ってその堅さを知るための手法が従来から種々検討されている。しかし、超音波を使う手法の場合、十分な定量的な精度を確保できず、また測定領域も限られるといった問題があった。
【０００５】
このような状況の中で、最近、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置を使って生体組織の弾性を画像化する手法が、非特許文献１にみられるように、提案されている。これは、磁気共鳴弾性撮像（ＭＲ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれている。
【０００６】
磁気共鳴イメージング装置などの磁気共鳴（ＭＲ）装置は、よく知られているように、固有の磁気モーメントを持つ原子核の集団が一様な静磁場中に置かれたときに、特定の周波数で回転する高周波磁場のエネルギーを共鳴的に吸収する現象を利用して、物質の化学的及び物理的な微視的情報を映像化したり、あるいは化学シフトスペクトルを観測する装置である。
【０００７】
この磁気共鳴イメージング装置を用いて行う磁気共鳴弾性撮像を図１５，１６に基づいて簡単に説明する。図１５は、磁気共鳴弾性撮像を実行することができる磁気共鳴イメージング装置のブロック図を示す。
【０００８】
同図に示すように、静磁場磁石２００は、被検体Ｐに一様な静磁場を印加する。傾斜磁場コイル２０１は、シーケンスコントローラ２０２の制御下にある駆動回路２０３によって駆動され、寝台２０４上の被検体Ｐに対して、その磁場強度がＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に直線的に変化する傾斜磁場パルスＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚをそれぞれ印加する。
【０００９】
被検体Ｐには、さらに、シーケンスコントローラ２０２による制御下で送信器２０５からの高周波パルスが送受信切り替え器２０６、高周波コイル２０７を通して印加される。高周波コイル２０７によって被検者Ｐから受信されたＭＲ信号は送受信切り替え器２０６を経由して受信器２０８に送られる。受信器２０８において、ＭＲ信号は増幅及び検波された後、シーケンスコントローラ２０２の制御の下、データ収集器２０９に送られる。データ収集器２０９は、シーケンスコントローラ２０２の制御下で、入力したＭＲ信号を収集し且つＡ／Ｄ変換した後、計算機２１０に送る。
【００１０】
計算機２１０はコンソール２１１により制御され、データ収集器２０９から入力したＭＲ信号の再構成処理を行い、ディスプレイ２１２に、再構成された画像が表示される。
【００１１】
振動子２１３は被検体Ｐの体表上に保持される。シーケンスコントローラ２０２からのトリガー信号に呼応して、パルス発生装置２１４はパルス信号を発生して振動子２１３に送る。このパルス信号を受けた振動子２１３は、所定のタイミング及び強さで振動して、被検体Ｐに機械的振動を付与する。
【００１２】
上述したシーケンスコントローラ２０２は、一例として図１６に示すパルスシーケンスで磁気共鳴弾性撮像を実行させる。このパルスシーケンスは、ＭＲ画像を取得するためのイメージング用のパルスシーケンスの例としてグラディエントエコー法を示している。高周波パルスをスライス用傾斜磁場パルスＧｓとともに印加した後、適宜な期間を置いて、エンコード用傾斜磁場パルスＧｅを印加し、さらに読み出し用傾斜磁場パルスＧｒを印加しながら、エコー信号を収集する。
このシーケンスを所定のエンコード回数分繰り返してｋ空間を充足するデータを取得できる。
【００１３】
さらに、磁気共鳴弾性画像を得るためには、上述した高周波励起後であって位相エンコード用傾斜磁場パルスＧｅを印加する前までの間に、一定期間Ｐｃｔにわたって、被検体Ｐに故意に機械的振動を付与するとともに、極性が交互に反転する傾斜磁場パルスを並行して印加する。これにより、その移動量に応じてエコー信号に位相変化が生じ、エコー信号が再構成されたときに、その位相変化が画像化される。図１６は、位相変化を効率良く発生させるために行う、振動子駆動タイミングと極性が交互反転する傾斜磁場パルスの印加タイミングの制御例を示している。
【００１４】
【非特許文献１】
“Ｒ．Ｍｕｔｈｕｐｉｌｌａｉ． ｅｔ ａｌ．， ＭＲＭ３６， ｐ．２６６， １９９６”
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、磁気共鳴弾性撮像を行うには、振動子によって与えられる生体の振動振幅を精度良く（又は、感度良く）計測する必要があり、そのためには位相変化の計測精度を上げる必要がある。この計測精度がＭＲ画像のＳ／Ｎに依存するからである。
【００１６】
ＭＲ画像をできるだけ感度よく得るには、表面コイルが好適であることが知られているが、従来の磁気共鳴弾性撮像の場合、振動子と表面コイルを別々に同一の撮像領域に設定する必要がある。つまり、的確な振動付与と感度の良いエコー信号の収集とを考慮すると、振動子と表面コイルは同一箇所において相互に接近して配置する必要がある。しかし、そのように配置すると、振動子の振動が直接、表面コイルに伝わってしまい、Ｓ／Ｎが劣化するなどの問題があった。このように、従来の磁気共鳴弾性イメージング装置にあっては、振動排除及び信号検出の観点において、振動子と表面コイルの双方を同時に最適位置に配置することができず、これにより、適当な箇所で折り合いをつける必要があることから、精度良く生体弾性を計測することができなかった。
【００１７】
本発明は、上述した従来の磁気共鳴弾性撮像が直面している問題に鑑みてなされたもので、振動子と高周波コイルの双方を共に撮像領域の最適な位置に配置でき、これにより、撮像領域の磁気共鳴弾性画像を高感度に且つ精度良く得ることができる磁気共鳴弾性イメージング装置及びこれに用いるプローブを提供することを、その目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る磁気共鳴弾性イメージング装置は、静磁場の中に置かれた被検体に、励起用の高周波パルスを含む所望のイメージング用パルスシーケンスに基づくパルス印加を実行して磁気共鳴信号を収集する手段と、前記磁気共鳴信号の収集前に前記被検体に機械的な振動と極性が交互に反転する傾斜磁場パルス列とを並行して与える手段と、前記振動に起因して前記磁気共鳴信号に生じた位相シフトを画像化して磁気共鳴弾性画像を取得する手段とを備え、前記高周波パルスの印加及び前記磁気共鳴信号の収集のうちの少なくとも一方に供する高周波コイルと前記振動の付与に供する振動子とを設け、前記高周波コイルと前記振動子とを同一の構造体に収容して一体化したことを特徴とする。
【００１９】
また、前述した目的を達成するため、本発明に係る磁気共鳴弾性イメージング装置に用いるプローブは、以下の構成を有する。すなわち、磁気共鳴弾性イメージング装置が、静磁場の中に置かれた被検体に、励起用の高周波パルスを含む所望のイメージング用パルスシーケンスに基づくパルス印加を実行して磁気共鳴信号を収集する手段と、前記磁気共鳴信号の収集前に前記被検体に機械的な振動と極性が交互に反転する傾斜磁場パルス列とを並行して与える手段と、前記振動に起因して前記磁気共鳴信号に生じた位相シフトを画像化して磁気共鳴弾性画像を取得する手段とを備えるときに、この装置のプローブとして、前記高周波パルスの印加及び前記磁気共鳴信号の収集のうちの少なくとも一方に供する高周波コイルと前記振動の付与に供する振動子とを備え、前記高周波コイルと前記振動子とを同一の構造体に収容して一体化したことを特徴とするプローブを備える。
【００２０】
好適には、前記高周波コイルは前記振動子の非振動部分に固設される。
【００２１】
また、前記構造体に取り付けられ且つ当該構造体を外部から保持可能な保持手段を備えてもよい。
【００２２】
さらに好適には、前記振動子は、前記静磁場中に置かれ且つ極性が交互に反転する電流が供給される振動子用コイルと、この振動子用コイルに作用する電磁力による振動を伝達する伝達部と、この伝達部を介して伝達される振動を受けて前記被検体に振動を付与する振動部とを有する。この場合、例えば、前記振動子用コイルは、前記静磁場の方向に応じて異なる姿勢で前記構造体の内部に予め設置されている。
【００２３】
さらに好適な一態様として、前記振動子は、駆動信号に応じて運動する超音波モータと、この超音波モータの運動を振動として伝達する伝達部と、この伝達部を介して伝達される振動を受けて前記被検体に振動を付与する振動部とを有していてもよい。
【００２４】
別の一態様として、前記高周波コイルは前記磁気共鳴信号の収集を担う高周波コイルである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を、添付図面を用いて説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１〜１１を参照して、本発明に係る磁気共鳴弾性イメージング装置を説明する。この磁気共鳴弾性イメージング装置は、本発明に係るプローブを用いた磁気共鳴弾性撮像（ＭＲ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ）を実施するシステムである。なお、この磁気共鳴弾性イメージング装置は、通常の磁気共鳴イメージング用のプローブを用いた場合、かかる磁気共鳴イメージングを実行することができるようになっている。
【００２７】
最初に、図１を参照して、この磁気共鳴弾性イメージングシステムの全体の構成を説明する。
【００２８】
図１に示すように、磁気共鳴弾性イメージングシステムは、ガントリ１０、寝台１１、及び制御・処理部１２を備える。寝台１１には、被検体Ｐが例えば仰向けに載せられる。
【００２９】
ガントリ１０は、その正面からみて、前後方向に貫通する円筒状の診断用開口部ＯＰが空けられており、その開口部に寝台１１の天板１１ａが進退自在に挿入される。このため、天板１１ａに載せられた被検体Ｐは、天板１１ａと共に診断用開口部に進退自在に挿入される。
【００３０】
ガントリ１０には、静磁場磁石１４、傾斜磁場コイル１５、及び送信用高周波コイル１６が設けられている。また、ガントリ１０の診断用開口部には、被検体Ｐの体表又はその近傍にプローブ１７が設置される。このプローブ１７は、磁気共鳴弾性イメージングを担うプローブである。
【００３１】
静磁場磁石１４は、主に診断用開口部を中心に、一様な静磁場を発生させるようになっている。傾斜磁場コイル１５は、Ｘコイル、Ｙコイル、及びＺコイルから成り、後述するシーケンスコントローラ３１によって制御される駆動回路３２に接続されている。このため、駆動回路３２からのパルス電流に応じて駆動され、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向それぞれに傾斜磁場パルスＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生させるようになっている。これらの傾斜磁場パルスＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚは、その磁場強度がＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向それぞれにおいて直線的な変化を呈する磁場パルスであり、静磁場に重畳された状態で被検体Ｐに印加される。
【００３２】
また、送信用高周波コイル１６は、後述する送信器３３に接続されており、この送信器３３からの駆動信号を受けて高周波パルスを被検体Ｐに送信可能になっている。この送信器３３はシーケンスコントロー３１の制御の元で動作するので、送信用高周波コイル１６もかかるパルスシーケンスによる制御の元で高周波パルスを発生させる。
【００３３】
プローブ１７は、詳しくは後述するが、振動子４２及び受信用の高周波コイル（以下、受信用コイル）４１を備える。このため、送信用高周波コイル１６からの高周波パルスに応答して被検体Ｐ内で発生した磁気共鳴（ＭＲ）信号は、かかるプローブ１７に取り付けられた受信用コイル２２により検出され、後述する受信器３４に送られる。
【００３４】
一方、制御・処理部１２は、上述したシーケンスコントローラ３１、駆動回路３２、送信器３３、及び受信器３４のほか、データ収集器３５、計算機３６、コンソール３７、及びディスプレイ３８を備える。
【００３５】
シーケンスコントローラ３１は、磁気共鳴弾性撮像に係るパルスシーケンスを実行するようになっている。このパルスシーケンスの例としては、前述した図１６で説明したものが挙げられる。
【００３６】
受信器３４に送られたＭＲ信号は、同受信器３４において増幅及び検波され、その後、シーケンスコントローラ３１の制御の下で、データ収集器３５に送られる。データ収集器３５は、シーケンスコントローラ３１の制御下で、入力したＭＲ信号をＡ／Ｄ変換してデジタル量の生データを生成し、これを計算機３６に送る。
【００３７】
計算機３６は、コンソール３７からの指令に応じて、データ収集器３５から入力したＭＲ信号の画像再構成処理を行い、実空間の画像データを生成するようになっている。この再構成処理された画像データはディスプレイ３８に送られて、磁気共鳴弾性撮像のＭＲ画像として表示される。
【００３８】
さらに、本実施形態に係る磁気共鳴弾性イメージング装置は、上述した磁気共鳴イメージング装置に搭載される構成要素のほかに、磁気共鳴弾性撮像に独特の構成要素として、被検体Ｐの体表上に置かれる、前述した磁気共鳴弾性撮像用のプローブ１７と、このプローブ１７を駆動させるパルス波形発生器３９とを備える。
【００３９】
プローブ１７は、後でその詳細な構成例を述べるが、概略的には、図２に示すように、ＭＲ信号を受信する高周波コイル４１及び被検者の撮像部位に振動を与える振動子４２を備える。このうち、振動子４２に高周波コイル４１が固定され、振動子４２に与えるパルス駆動信号や高周波コイル４１で受信したＭＲ信号を伝えるケーブル４３がプローブ１７に接続されており、これにより、高周波コイル４１と振動子４２が構造的に一体化している。
【００４０】
振動子４２はパルス波形発生器３９に接続されている。このため、パルス波形発生器３９は、シーケンスコントローラ３１から与えられるトリガー信号によりパルス駆動信号が発生して、この駆動パルス信号を振動子４２に与える。振動子４２は、与えられた駆動パルス信号の周期及び強度に応じて機械的な振動を発生させ、この機械的振動を被検体Ｐに与える。
【００４１】
高周波コイル４１には、ＭＲ信号を誘起するための送信と誘起させたＭＲ信号の受信とを兼ねた構成の送受信用高周波コイル、又は、ＭＲ信号の受信専用高周波コイルを使うことができる。本実施形態にあっては、送信用高周波コイル１６（例えば全身用コイル）が前述したように設置されているので、高周波コイル４１として、受信専用高周波コイルが搭載されている。
【００４２】
（磁気共鳴弾性撮像用のプローブの実施例）
（プローブの実施例１）
図３〜６を参照して、磁気共鳴弾性撮像用のプローブ１７の実施例１を説明する。
【００４３】
本発明に係るプローブ１７は静磁場中で用いられるため、静磁場中でコイルに電流を流したときに発生する電磁力を利用して、被検体Ｐに機械的な振動を付与するように構成することが最も効率的である。
【００４４】
かかる電磁力発生の原理を、図３を用いて説明する。静磁場Ｂ０中に振動子用コイル１０２を置き、図３中のコイル片に沿った矢印の向きＤＡに電流を流すと、太い矢印ＤＢの向きにコイル１０２は回転する。電流を逆向きにすると、逆の方向に電磁力が働いて、逆向きに回転する。この原理を用いることで、生体に振動を与えることができる。
【００４５】
これを利用したプローブ１７の実施例１を図４に示す。このプローブ１７は振動子４２を備える。この振動子４２は振動子ケーシング１０５を備え、この振動子ケーシング１０５は、振動子用コイル１０６、このコイル１０６に結合している棒状の振動伝達部１０８、この振動伝達部１０８を回転可能に支持する振動伝達部支点１０８ｐ、振動伝達部１０８の被検体側に振動可能に取り付けられた振動部１１０、及び、この振動部１１０を当該振動部の水平面内で振動可能に支持する振動部支点１１０ｐを含む。
【００４６】
また、振動部１１０からの振動の影響が極力少なくなる位置である、振動子ケーシング１０５の外側の部分に高周波コイル４１が固定されている（図５参照）。
【００４７】
このプローブ１７は、振動子ケーシング１０５の外観トップにマーキングされている矢印の方向が静磁場にほぼ平行になるように設置される。このように、振動子ケーシング１０５の外側表面に、静磁場の方向を示す印を付けておくと、プローブ１７を設置するときに便利である。
【００４８】
図５は、図４に示すプローブ１７の縦方向に沿った概略断面を示す。振動伝達部１０８は振動部１１０に振動部支点１１０ｐを介して結合している。このため、振動伝達部１０８は振動子用コイル１０６に作用する電磁力に付勢されて、その支点１０８ｐを中心に回転しようとするとき、その回転運動が振動部１１０の並進運動に変換される。この並進運動により、振動部１１０が当接している被検体Ｐの所望部位に振動を確実に付与することができる。
【００４９】
図６、このプローブ１７に搭載される受信専用の高周波コイル４１の例を示す。所望周波数に対するチューニングおよびマッチングは、チューニングコンデンサ１１９およびマッチングコンデンサ１２０の静電容量値を調整して行う。この高周波コイル４１には、送信用高周波コイル１６とのデカップリングのため、インダクタンス１２２とクロスダイオード１２３およびチューニングコンデンサ１１９の一部からなるトラップ回路１２１が設けられている。
【００５０】
（プローブの実施例２）
図７〜８を参照して、磁気共鳴弾性撮像用のプローブ１７の実施例２を説明する。なお、実施例１と同一又は同等の構成要素には同一符号を用いて、その説明を省略又は簡略化する。
【００５１】
この実施例２に係るプローブ１７は、静磁場Ｂ０の方向とプローブ１７の振動子４２の上下方向とが一致するように設置される。このプローブ１７が前述した実施例１のそれと構造的に異なっている点は、振動子用コイル１０６Ａの軸が静磁場Ｂ０の方向ほぼ直交するように配置されていること、及び、静磁場Ｂ０と直交する方向の高周波磁場、つまりＭＲ信号を検出するように高周波コイル４１Ａが配置されていることにある。
【００５２】
静磁場Ｂ０の方向に対して、振動子用コイル１０６Ａに図７に示す方向に電流が流れると、その上側コイル素子部分及び下側コイル素子部分には黒塗り矢印の方向に電磁力が働き、この電磁力に拠るモーメントの差から振動子用コイル１０６Ａは同図の左側に動く。この動きは、振動伝達部１０８を通して振動部１１０に伝わり、振動部１１０は図７上で右側に動く。電流の方向を逆にすれば、上述とは反対の動きになる。この振動部１１０の並進運動により、被検体Ｐの撮像部位に振動を付与することができる。
【００５３】
図８は、そのような高周波コイル４１Ａの例を示す。このコイル４１Ａの導線が８の字状に巻かれており、この８の字状巻構造により、コイル４１Ａの表面において当該コイル面と平行な方向の高周波磁場を検出することができる。チューニング及びマッチングは、チューニングコンデンサ１１９及びマッチングコンデンサ１２０の静電容量を調整することで行う。また、この高周波コイル４１Ａには、実施例１のときと同様に、受信用に用いるため、チューニングコンデンサ１１９、インダクタンス１２２、及びクロスダイオード１２３を有して形成されるトラップ回路１２１が取り付けられている。
【００５４】
（プローブの実施例３）
図９を参照して、磁気共鳴弾性撮像用のプローブ１７の実施例３を説明する。なお、実施例１及び２と同一又は同等の構成要素には同一符号を用いて、その説明を省略又は簡略化する。
【００５５】
実施例１及び２において説明したように、電磁力による駆動方式の振動子４２の場合、図５及び図７に示したように、振動子ケーシング１０５に対する静磁場の方向如何で、異なる構造の振動子用コイルを用いる必要がある。
【００５６】
この不便を解消するため、図５及び図７に示した振動子用コイル及び受信用の高周波コイルの構造を一体化させると良い。かかる方針の元に構成した実施例３に係る一体化構造のプローブ１７を図９に示す。
【００５７】
図９に示す振動子用コイル１３９は、前述した図５及び図７で用いられた振動子用コイル１０６及び１０６Ａを一体化させて成る。これにより、振動部１１０から被検体Ｐに磁気共鳴弾性撮像用の振動を付与することができる。
【００５８】
一方、高周波コイル１４０については、図５で用いられた円形高周波コイル４１と図７で用いられた８字型高周波コイル４１Ａとを同図に示すように併設して成る。この高周波コイル４１、４１Ａのそれぞれで収集されＭＲ信号は、位相が互いに９０度異なるため、位相を勘案した合成処理が必要になる。かかる位相処理としては、円形高周波コイル４１及び８字型高周波コイル４１Ａそれぞれにて収集されたＭＲ信号の何れか一方の位相を９０度ずらしてから合成する、円形高周波コイル４１及び８字型高周波コイル４１Ａそれぞれにて収集されたＭＲ信号から画像を個別に再構成した後、２つの画像に対して、各画素毎に画素値の二乗を相互に加算して平方根を演算する、などの手法がある。
【００５９】
また、２つの振動子用コイル１０６、１０６Ａのどちらに電流を流すかについては、振動子４２の向きに応じて操作者が決めることができる。また、かかる決定を、振動子４２の支持機構の向きや角度から自動的に行ったり、２つの高周波コイル４１、４１Ａから得られる信号の大きさを比べて自動的に行うことができる。また、２つの振動子用コイル１０６、１０６Ａに流す電流を、振動子４２の軸と静磁場のなす角度θによって、ほぼ連続的に配分するようにしてもよく、これにより効率の良い電流供給を行うことができる。例えば、基準電流値をＩ０としたとき、図９で振動子４２と同じ軸方向を持つコイルに対しては、「Ｉ０・ｓｉｎθ」、直交する軸方向を持つコイルに対しては「Ｉ０・ｃｏｓθ」で電流を流すと都合がよい。このとき、角度θは、振動子４２の支持機構の向きや角度又は各々の高周波コイル４１、４１Ａから得られる信号の大きさから推定することもできる。
【００６０】
（プローブの実施例４）
図１０、１１を参照して、磁気共鳴弾性撮像用のプローブ１７の実施例４を説明する。なお、実施例１と同一又は同等の構成要素には同一符号を用いて、その説明を省略又は簡略化する。
【００６１】
図１０に、実施例４に係る振動子４２の振動発生部を模式的に示す。この振動発生部は、超音波モータ１５３を用いており、この超音波モータ１５３を振動子４２の駆動源とするものである。
【００６２】
この超音波モータ１５３は、筐体１４４に、圧電素子１４６、押さえ１４７、並びに、圧電素子１４６及び押さえ１４７の間に挟まれたスライダ１４５を設置するという基本構成を採用している。圧電素子１４６に周期的に変化する電圧を加えると、進行波１５０が発生するので、この進行波に因り、矢印１４９の方向にスライダ１４５が往復運動（移動）することができる。
【００６３】
図１０，１１に示すように、このスライダ１４５は振動伝達部１０８に結合されているので、スライダ１４５の往復運動により、振動伝達部１０８及び振動部１１０を介して、被検体Ｐに振動を付与することができる。プローブ１７におけるその他の構成は、超音波モータ１５３を採用する点を除いて、上述した実施例のものと殆ど同一である。
【００６４】
以上のように、本第１の実施形態によれば、シーケンスコントローラ３１は、一例として図１６に示すパルスシーケンスで磁気共鳴弾性撮像を実行させる。このパルスシーケンスはグラディエントエコー法に基づいている。高周波パルスをスライス用傾斜磁場パルスＧｓとともに印加した後、適宜な期間を置いて、エンコード用傾斜磁場パルスＧｅを印加し、さらに読み出し用傾斜磁場パルスＧｒを印加しながら、エコー信号を収集する。このシーケンスを所定のエンコード回数分繰り返してｋ空間を充足するデータが取得される。
【００６５】
さらに、磁気共鳴弾性画像を得るために、上述した高周波励起後であって位相エンコード用傾斜磁場パルスＧｅを印加する前までの間に、一定期間Ｐｃｔにわたって、被検体Ｐに振動子４２を介して機械的振動が付与されるとともに、極性が交互に反転する傾斜磁場パルスが並行して印加される。これにより、その移動量に応じてエコー信号に位相変化が生じ、エコー信号が再構成されたときに、その位相変化が画像化され、磁気共鳴弾性画像が得られる。振動子４２からの振動が従来の触診の代替機能を果たしているので、得られた磁気共鳴弾性画像は患部の弾性の状態を反映したものとなる。
【００６６】
本実施形態では、上述したように磁気共鳴弾性画像を得るに際して、高周波コイル４１を振動子４２に一体化されているので、磁気共鳴弾性撮像のための高感度な撮像領域と振動を付与する領域とが確実に一致し、これにより、磁気共鳴弾性撮像を高感度で実施することができる。その一方で、高周波コイル４１を、振動部１１０の振動の影響が極力少なくなる位置である、振動子ケーシング１０５の外側の部分に配置しているので、振動部１１０の振動が高周波コイル４１に与える影響を緩和でき、良好なＳ／Ｎを確保して画質劣化を防止できる。
【００６７】
（第２の実施形態）
図１２に、本発明に係る第２の実施形態を示す。なお、この実施形態における、図５と同等又は同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略又は簡略化する（この符号の使用法は、後述する第３及び第４の実施形態にあっても、同様とする）。
【００６８】
この実施形態にあっては、プローブ１７の振動子４２の振動が高周波コイル４１に伝達すること因る画質劣化をより一層確実に防止するために、振動子４２を、振動する振動部１１０及び振動伝達部１０８と、振動しない振動子ケーシング６とに分割した構造になっている。振動部１１０は直接に被検者Ｐに接触させられており、これにより被検者Ｐに振動を与えるが、高周波コイル４１は、振動しない振動子ケーシング１０５に固設されているため、被検体Ｐに与える振動から分離される。
【００６９】
これにより、プローブ１７は第１の実施形態のものと同等の作用効果を発揮することができ、さらに、上述した振動が高周波コイル４１に伝搬して画質劣化を来たすという事態をより一層、確実に防止することができる。
【００７０】
（第３の実施形態）
図１３に、本発明に係る第３の実施形態を示す。
【００７１】
同図に示すプローブ１７の振動子ケーシング１０５は、寝台１１の所定位置に一端を固設した棒状の保持器１５０（保持手段）の他端に吊持するように設置されている。この保持器１５０のプローブ１７への結合部分は、プローブ１７の角度を調整可能に構成されている。
【００７２】
これにより、プローブ１７は第１の実施形態のものと同等の作用効果を発揮することができ、さらに、寝台１１の天板１１ａに載せられた被検体Ｐの大きさが違っても簡単にプローブ１７を被検体Ｐの体表に設置することができる。
【００７３】
（第４の実施形態）
図１４に、本発明に係る第４の実施形態を示す。
【００７４】
この実施形態は、第３の実施形態と同様に、プローブ１７に保持手段を設ける構造に関する。具体的には、検査者がプローブ１７を手で容易に保持できるように、振動子ケーシング１０５に取っ手１５１を設けている。
【００７５】
本発明は上述した実施形態の構成に限定されるものでは無く、特許請求の範囲に記載された要旨を逸脱しない範囲で、さらに各種の知られた技術と組み合わせて実行可能なものである。例えば、上述した実施形態では、磁気共鳴弾性撮像に用いるパルスシーケンスはグラジェントエコー法に拠るパルス列であるしたが、これは例えばＥＰＩ（Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）法のパルス列を用いるなどの態様が挙がられる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る磁気共鳴弾性イメージング装置及びこれに用いるプローブによれば、高周波パルスの印加及び磁気共鳴信号の収集のうちの少なくとも一方に供する高周波コイルと振動の付与に供する振動子とを設け、この高周波コイルと振動子とを同一の構造体に収容して一体化することを主要な特徴としたため、振動子と高周波コイルの双方を共に撮像領域の最適な位置に配置でき、これにより、撮像領域の磁気共鳴弾性画像を高感度に且つ精度良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気共鳴弾性イメージング装置の概要を説明するブロック図。
【図２】第１の実施形態で採用した磁気共鳴弾性撮像用のプローブを示す斜視図。
【図３】プローブで実行される被検体への振動の付与の原理を説明する図。
【図４】第１の実施形態で採用するプローブの一例に係る、より詳細な構造を説明する斜視図。
【図５】図４に示すプローブの概要を示す縦断面図。
【図６】プローブに一体的に搭載する受信用高周波コイルの等価回路図。
【図７】第１の実施形態で採用するプローブの別の例に係る、より詳細な構造を説明する縦断面図。
【図８】図７に示すプローブに一体的に搭載する受信用高周波コイルの等価回路図。
【図９】第１の実施形態で採用するプローブの別の例に係る、より詳細な構造を説明する縦断面図。
【図１０】第１の実施形態で採用するプローブの別の例に係る、振動発生部としての超音波モータを説明する概略斜視図。
【図１１】図１０に示す超音波モータを用いたプローブのより詳細な構造を説明する縦断面図。
【図１２】本発明の第２の実施形態で採用した磁気共鳴弾性撮像用のプローブを示す側面図。
【図１３】本発明の第３の実施形態で採用した磁気共鳴弾性撮像用のプローブを示す側面図。
【図１４】本発明の第４の実施形態で採用した磁気共鳴弾性撮像用のプローブを示す側面図。
【図１５】従来技術に係る、磁気共鳴弾性撮像を実行するための磁気共鳴イメージング装置の概要を説明するブロック図。
【図１６】磁気共鳴弾性撮像で実行されるパルスシーケンスの一例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１０ ガントリ
１１ 寝台
１１ａ 天板
１２ 制御・処理部
１６ 送信用高周波コイル
１７ 磁気共鳴弾性撮像用プローブ
４１、４１Ａ 受信用高周波コイル
４２ 振動子
１０５ 振動子ケーシング（構造体）
１０６ 振動子用コイル
１０８ 振動伝達部
１１０ 振動部
１３９ 振動子用コイル
１５０ 保持器
１５１ 取っ手
１５３ 超音波モータ
Claims (8)
- 静磁場の中に置かれた被検体に、励起用の高周波パルスを含む所望のイメージング用パルスシーケンスに基づくパルス印加を実行して磁気共鳴信号を収集する手段と、前記磁気共鳴信号の収集前に前記被検体に機械的な振動と極性が交互に反転する傾斜磁場パルス列とを並行して与える手段と、前記振動に起因して前記磁気共鳴信号に生じた位相シフトを画像化して磁気共鳴弾性画像を取得する手段とを備えた磁気共鳴弾性イメージング装置において、
前記高周波パルスの印加及び前記磁気共鳴信号の収集のうちの少なくとも一方に供する高周波コイルと前記振動の付与に供する振動子とを設け、
前記高周波コイルと前記振動子とを同一の構造体に収容して一体化したことを特徴とする磁気共鳴弾性イメージング装置。 - 静磁場の中に置かれた被検体に、励起用の高周波パルスを含む所望のイメージング用パルスシーケンスに基づくパルス印加を実行して磁気共鳴信号を収集する手段と、前記磁気共鳴信号の収集前に前記被検体に機械的な振動と極性が交互に反転する傾斜磁場パルス列とを並行して与える手段と、前記振動に起因して前記磁気共鳴信号に生じた位相シフトを画像化して磁気共鳴弾性画像を取得する手段とを備えた磁気共鳴弾性イメージング装置に用いるプローブであって、
前記高周波パルスの印加及び前記磁気共鳴信号の収集のうちの少なくとも一方に供する高周波コイルと前記振動の付与に供する振動子とを備え、
前記高周波コイルと前記振動子とを同一の構造体に収容して一体化したことを特徴とするプローブ。 - 前記高周波コイルは前記振動子の非振動部分に固設したことを特徴とする請求項２に記載のプローブ。
- 前記構造体に取り付けられ且つ当該構造体を外部から保持可能な保持手段を備えた請求項２に記載のプローブ。
- 前記振動子は、前記静磁場中に置かれ且つ極性が交互に反転する電流が供給される振動子用コイルと、この振動子用コイルに作用する電磁力による振動を伝達する伝達部と、この伝達部を介して伝達される振動を受けて前記被検体に振動を付与する振動部とを有する請求項２〜４の何れか一項に記載のプローブ。
- 前記振動子用コイルは、前記静磁場の方向に応じて異なる姿勢で前記構造体の内部に予め設置されていることを特徴とするプローブ。
- 前記振動子は、駆動信号に応じて運動する超音波モータと、この超音波モータの運動を振動として伝達する伝達部と、この伝達部を介して伝達される振動を受けて前記被検体に振動を付与する振動部とを有する請求項２〜４の何れか一項に記載のプローブ。
- 前記高周波コイルは前記磁気共鳴信号の収集を担う高周波コイルである請求項２〜７の何れか一項に記載のプローブ。
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