JP2007534423A - インターベンション処置のための磁気共鳴撮像方法 - Google Patents

Abstract

２つの異なるＲＦ周波数範囲または帯域、すなわち位置決め用ＲＦ周波数および撮像用ＲＦ周波数をそれぞれ使用する。これらそれぞれのＲＦ周波数範囲で、異なるタイプの磁気共鳴信号を取得する。位置決め用ＲＦ周波数では、インターベンションデバイスの位置に対する感度が高くなる。撮像用ＲＦ周波数では、検査を受ける患者の解剖学的構造の画像情報、すなわちコントラスト解像度に対する感度が高くなる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、インターベンションデバイスの位置を突き止める磁気共鳴撮像方法に関する。

このような磁気共鳴撮像法は、米国特許明細書第６５７４４９７号から既知である。

この既知の磁気共鳴撮像法では、インターベンション磁気共鳴血管撮影の造影剤として^１９Ｆ材料を含む化合物が使われている。この既知の方法は、現在のＭＲスキャナで使用されるＲＦ周波数の範囲にて、^１９Ｆが陽子に比べて妥当な感度を呈するという事情を利用している。インターベンションデバイスの内腔（ｌｕｍｅｎ）は、^１９Ｆ造影剤で充填される。従来のＲＦ周波数範囲で取得した磁気共鳴信号から再構成される磁気共鳴画像は、インターベンションデバイスを患者の身体に導入した際に、患者の生体組織に対するインターベンションデバイスを表示する。したがって、インターベンションデバイスの位置は磁気共鳴画像から確かめられ、すなわち患者の体内におけるインターベンションデバイスの位置が突き止められる。

本発明の目的は、より正確にインターベンションデバイスの位置を突き止める磁気共鳴撮像法を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明による磁気共鳴撮像方法は、
−インターベンションデバイスの少なくとも予め選択した部分の実際の位置を表す位置決め用磁気共鳴信号を、位置決め用の（ｌｏｃａｌｉｓａｔｉｏｎ）ＲＦ周波数範囲で取得するステップと、
−画像情報を表す撮像磁気共鳴信号を、撮像用ＲＦ周波数範囲で取得するステップと、
を具えるようにする。

本発明は、２つの異なるＲＦ周波数範囲または帯域、すなわち位置決め用ＲＦ周波数および撮像用ＲＦ周波数をそれぞれ使用する。これらそれぞれのＲＦ周波数範囲で、異なるタイプの磁気共鳴信号を取得する。位置決め用のＲＦ周波数では、インターベンションデバイスの位置の感度が高くなる。撮像用ＲＦ周波数では、検査を受ける患者の解剖学的構造の画像情報、すなわちコントラスト解像度の感度が高くなる。すなわち、位置決め用および撮像用に別個のＲＦ周波数帯域をそれぞれ使用することによって、位置決め用および撮像用の磁気共鳴信号の取得が、独立して最適化される。位置決め用ＲＦ周波数での位置決め用磁気共鳴信号は、インターベンションデバイスの位置の情報を包含する。撮像磁気共鳴信号は、インターベンションデバイスが導入される対象物の画像情報を包含する。この対象物とは、特に、検査を受ける患者のことである。したがって、位置決め用磁気共鳴信号および撮像磁気共鳴信号に基づいて、対象物、特に患者の生体組織に対するインターベンションデバイスの少なくとも予め選択した部分の実際の位置が確証される。本発明によるこれらの、および他の態様については、従属請求項にて規定される実施形態を参照してさらに詳述する。

位置決め用磁気共鳴信号および撮像磁気共鳴信号は、基準の共通フレームを規定する傾斜磁場によって、空間的にエンコードされる。このように、位置決め用磁気共鳴信号は、撮像磁気共鳴信号から再構成される磁気共鳴画像と共通の基準のフレームに、インターベンションデバイスの予め選択した部分の位置を表わす。したがって、予め選択した部分の位置を、磁気共鳴画像に正確に示すことができる。予め選択した部分は、特に、位置決め用ＲＦ周波数でのＭＲ励起に対して高い感度を呈する。これは特に、予め選択した部分が、位置決め用ＲＦ周波数範囲内に歳差運動（ラーモア）周波数を有する核を含む化合物を含有している場合に当てはまる。したがって、位置決め用磁気共鳴信号は、容易かつ正確に検出される高い信号レベルを有する。カテーテルの先端の位置を突き止めるために、陽子の周波数帯域にて動作させる磁気共鳴取得シーケンス自体は、欧州特許出願第０７３１３６２号公報から、および国際出願ＷＯ０１／７３４６０号公報から既知である。

本発明は、位置決め用磁気共鳴信号がインターベンションデバイスの予め選択した部分に関連するローカルモードにて使用することができる。予め選択した部分の特定例としては、特にカテーテルの末端部が挙げられる。例えば、カテーテルの末端部には、膨らませることが可能なバルーンがしばしば取り付けられる。本発明の一態様では、例えば^１９Ｆ化合物のような、ある量の位置決め用の化合物をバルーン内に入れる。本発明はまた、位置決め用磁気共鳴信号がインターベンションデバイスの大部分（特にほとんどの部分）に関連するグローバルモードにて使用することもできる。これは例えば、インターベンションデバイスが、このインターベンションデバイスの長さに沿って延在する内腔またはいくつかの内腔区画を具えるようにして達成される。この内腔または内腔区画には、位置決め用の化合物を充填させることができる。

本発明の他の態様では、撮像磁気共鳴信号ならびに位置決め用磁気共鳴信号の双方から磁気共鳴画像を再構成する。この再構成磁気共鳴画像は、撮像磁気共鳴信号によって表される解剖学的周囲環境内における、インターベンションデバイスまたは少なくともその予め選択した部分を示す。

位置決め用化合物に好適な材料は、例えばＣ^１９Ｆ_３化合物のような^１９Ｆ化合物である。良好な例は、パーフルオロオクチルブロミド（Ｃ_８ ^１９ＦＢｒ）（ＰＦＯＢ）であろう。これらの^１９Ｆ化合物は、

によって与えられるＲＦ周波数範囲での選択的な励起に対して高い感度を呈する。ここで、ω_０はＲＦ周波数範囲における中心周波数であり、γは関連する磁気回転比であり（例えば、^１９Ｆ化合物を用いる際はγ＝４０．０６ＭＨｚ／Ｔ）、Ｂ_０は主磁場の磁場強度である。位置決め用磁気共鳴信号を１．９８４ＭＨｚの帯域幅で取得する場合には、良好な結果を得ることができる。この帯域幅では、Ｃ^１９Ｆ_３の共鳴が選択的に励起されると共に、特に、Ｃ^１９Ｆ_２グループからの信号に因る摂動が回避される。

本発明の一態様では、それぞれ（特に直交する）方向で１つまたはいくつかの読取り傾斜磁場を連続して起動させている間に、位置決め用磁気共鳴信号を取得する。これらの読取り傾斜磁場により、特にインターベンションデバイスの予め選択した部分の位置を確定すべく位置決め用磁気共鳴信号を充分に空間的にエンコードすることができる。特に、インターベンションデバイスの予め選択した部分を完全に画像化することができる位置決め用磁気共鳴信号を特別に取得する必要はない。したがって、位置決め用磁気共鳴信号は、非位相エンコードすることができる。この取得スキームにより、位置決め用磁気共鳴信号を極めて迅速に取得することができる。さらに、この取得スキームは、位置決め用ＲＦ周波数帯で動作させることができる。

本発明は、請求項８に規定するような磁気共鳴撮像システムにも関する。本発明の磁気共鳴撮像システムにより、本発明の磁気共鳴撮像法を実施することができ、したがって患者の身体内におけるインターベンションデバイスの位置を正確に突き止めることができる。本発明はさらに、請求項９に規定するコンピュータプログラムにも関する。このコンピュータプログラムを磁気共鳴撮像システムのプロセサのワーキングメモリにロードして、磁気共鳴撮像システムに、患者の身体内におけるインターベンションデバイスの位置を正確に突き止める本発明の磁気共鳴撮像法を実施させることができる。本発明のコンピュータプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのようなデータ担体に供給することができる。あるいは、本発明のコンピュータプログラムは、例えばワールドワイドウェブのようなデータネットワークからダウンロードすることができるデジタルデータセットの形態で供給することもできる。

さらに本発明は、請求項７に規定するインターベンションデバイスにも関する。本発明のインターベンションデバイスは、例えばＣ^１９Ｆ化合物のような^１９Ｆ化合物を含む貯蔵胞として機能する予め選択した部分を具えている。このインターベンションデバイスは、本発明の磁気共鳴撮像法によってその位置を突き止めるのに特に好適である。

以下、本発明によるこれらの、および他の態様について、以下に記載する実施例および添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明を使用する磁気共鳴撮像システムを概略的に示している。この磁気共鳴撮像システムは、安定した均一な磁場を発生する一組の主コイル１０を有している。これら主コイルは、例えばこれらがトンネル状の検査スペースを囲むように構成する。検査を受ける患者は、このトンネル状の検査スペースにスライドさせる患者用キャリアの上に載せられる。磁気共鳴撮像システムはまた、多数の傾斜コイル１１，１２も有しており、これらのコイルは、特に個々の方向に一時的な傾斜磁場の形で空間的な変化を呈する磁場を、均一な磁場に重畳するように生成する。傾斜コイル１１，１２は、制御可能な電源ユニット２１に接続する。傾斜コイル１１，１２は、電源ユニット２１により電流を付与することにより附勢される。傾斜磁場の強度、方向および持続時間は、電源ユニットの制御により制御される。磁気共鳴撮像システムはまた、ＲＦ励起パルス発生用、および磁気共鳴信号受信用の送信および受信コイル１３，１６もそれぞれ有している。送信コイル１３は、被検体（の一部）を囲むことができるボディコイル１３として構成するのが好適である。このボディコイルは通常、被検者３０を磁気共鳴撮像システムに入れる際に彼または彼女をボディコイル１３が囲むように、磁気共鳴撮像システム内に配置される。ボディコイル１３は、ＲＦ励起パルスおよびＲＦリフォーカスパルス送信用の送信アンテナとして作用する。ボディコイル１３は、送信ＲＦパルス（ＲＦＳ）の強度分布が空間的に均一となるようにするのが好適である。通常は、同じコイルまたはアンテナが、送信コイル兼受信コイルとして交互に使用される。さらに、送信兼受信コイルは、通常はコイルの形にするが、この送信兼受信コイルはＲＦ電磁信号用の送信兼受信アンテナとして作用し得るようにする他の形状とすることも可能である。送信兼受信コイル１３は、電子式の送信兼受信回路１５に接続される。

なお、別個の受信および／または送信コイル１６を使用することもできる。例えば、受信および／または送信コイルとしてサーフェスコイル１６を使用することもできる。このようなサーフェスコイルは、比較的小さな容積で高感度を呈する。サーフェスコイルのような受信コイルは復調器２４に接続され、この復調器２４は受信した磁気共鳴信号（ＭＳ）を復調する。復調磁気共鳴信号（ＤＭＳ）は、再構成ユニット２５に供給される。受信コイルはプリアンプ２３に接続される。プリアンプ２３は受信コイル１６によって受信されるＲＦ共鳴信号（ＭＳ）を増幅し、この増幅ＲＦ共鳴信号は復調器２４に供給される。復調器２４は増幅ＲＦ共鳴信号を復調する。この復調共鳴信号は、撮像すべき対象物の一部における局部スピン密度に関する実際の情報を含んでいる。さらに、送信兼受信回路１５は変調器２２に接続される。変調器２２および送信兼受信回路１５は、ＲＦ励起パルスおよびリフォーカスパルスを送信するように、送信コイル１３を駆動させる。再構成ユニット２５は、復調磁気共鳴信号（ＤＭＳ）から、被検体の撮像部分の画像情報を表す１つ以上の画像信号を取り出す。再構成ユニット２５は、実際には、復調された磁気共鳴信号から、撮像すべき対象物の一部の画像情報を表す画像信号を取り出すようにプログラムした、デジタル画像処理ユニット２５として構成するのが好適である。画像信号は再構成モニタ２６に出力され、このモニタは磁気共鳴画像を表示することができる。更なる処理を待つ間に、再構成ユニット２５からの信号をバッファユニット２７に格納することもできる。

本発明による磁気共鳴撮像システムには、例えば（マイクロ）プロセサを含むコンピュータ形式の制御ユニット２０も設ける。制御ユニット２０は、ＲＦ励起の実行および一時的な傾斜磁場の付与を制御する。このために、本発明によるコンピュータプログラムは、例えば制御ユニット２０および再構成ユニット２５にロードする。

特に、制御ユニット２０は、例えば本発明のコンピュータプログラムによって、位置決め用のＲＦ周波数および撮像用のＲＦ周波数範囲の磁気共鳴信号を取得できるように構成する。このために、制御ユニットは、送信兼受信回路１５をこれらそれぞれの周波数範囲内で動作させるように制御する。また、再構成ユニット２５は、双方のＲＦ周波数範囲からの磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を再構成して、インターベンションデバイス４０の位置を正確に突き止める磁気共鳴画像を供給すべく構成する。

図２は、本発明の磁気共鳴撮像法の磁気共鳴取得シーケンスを図式的に表したものである。図２は、種々のＲＦパルスおよび一時的な傾斜磁場（傾斜パルス）の時系列を示している。このシーケンスは、破線間に示した時間内の反復時間Ｔ_Ｒを有する。このシーケンスは、ｚ方向におけるスライス選択傾斜磁場に付随する空間的選択ＲＦ励起パルス（Ｇｚ）を有している。ＲＦ励起パルスに続いてさらに、読取り傾斜パルス（Ｇｘ，Ｇｙ）を、スライス選択傾斜磁場に直交する方向に付与する。磁気共鳴信号は、これら読取り傾斜パルスの期間中に読み出される。インターベンションデバイスの視覚化を可能にするために、磁気共鳴取得シーケンスは、位置決めＲＦ周波数範囲で動作すべく最適化する。

インターベンションデバイスの位置を突き止める変形例としては、^１９Ｆ定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ）シーケンスを用いるインターリーブ投影法が採用されている。図３は、本発明の磁気共鳴撮像法に対する磁気共鳴取得シーケンスを図式的に表したものである。図３に示す線図は、インターベンション機器に設けたマイクロコイルの位置を突き止めるための、本発明によるシーケンスの実行時系列を示している。上側のラインは、シーケンスが、非選択的なＲＦパルス５７で開始して、磁化が検査領域全体で励起されることを示している。ＲＦパルスの後には、次のラインに示す第１傾斜パルス５８が続く。第２、第３および第４のラインの線図は、種々の傾斜コイルに流れる電流を時間の関数として示している。第１傾斜パルス５８は、ｘ方向に付与する傾斜磁場に関連し、このパルスは、マイクロコイル付近の核磁化が、対応するｘ座標値に正比例する周波数で歳差回転運動を行うようにする。それから、マイクロコイルに誘起される関連する磁気共鳴信号を、第１傾斜パルス５８の持続期間の間に収集する。このデータ取得を行う時間間隔を、図３の最後のラインに示してある。このように、マイクロコイルのｘ座標を決定するためのデータ取得は時間間隔５９内にて行う。ｘ傾斜パルスの後には、データ取得用の時間間隔５１２および５１３に関連するｙ傾斜５１０およびｚ傾斜パルス５１１が続く。時間間隔５９，５１２および５１３の期間中、信号は、マイクロコイルのｘ，ｙおよびｚ座標を例えばフーリエ変換によって直接導き出すことができる周波数を有する。このようにして、マイクロコイルを取り付けてあるインターベンション機器の位置を完全に確定する。

図４は、本発明の磁気共鳴撮像法に対する他の磁気共鳴取得シーケンスを図式的に表したものである。図４に示す変形例のシーケンスは、データ取得間隔５９，５１２および５１３の間にそれぞれ照射するさらに２つのＲＦパルス５７ａおよび５７ｂを有している。ＲＦパルス５７ａおよび５７ｂは、最適ＳＮ比でデータ取得用のエコー信号を生成するために、リフォーカスパルスとしての機能を果たす。このようにすることで、本発明による方法は、強い傾斜磁場のため磁気共鳴信号の位相が急速にずれる場合であっても適用することができ、マイクロコイルの位置を突き止める期間中、高い空間分解能を得ることができる。

図５は、本発明のインターベンションデバイスの概略を示す図である。この図５に示すインターベンションデバイスは、カテーテル４０の形態をしている。遠位端には、膨らませることができるバルーン４１を設ける。膨らませることができるバルーンには^１９Ｆ化合物を充填する。また、カテーテル４０の内腔４２にも^１９Ｆ化合物を充填する。^１９Ｆ化合物を充填したバルーンは、本発明の磁気共鳴撮像法によって容易に位置を突き止めることができる。したがって、遠位端におけるバルーン４１によって形成される予め規定した部位を正確に突き止めることができる。カテーテルの位置をその長さに沿って突き止めることは、内腔に^１９Ｆ化合物を充填することで容易に行うことができる。さらに、^１９Ｆ化合物を収容できる別個の貯蔵胞４３をカテーテルの長さに沿って設ける。これら^１９Ｆ化合物を収容し得る別個の貯蔵胞を使用すれば、内腔に^１９Ｆ化合物を充填しなくてもカテーテルの位置を突き止めることができるので、内腔を他の機能のために使用することができる。

本発明を用いる磁気共鳴撮像システムの概略図である。 本発明の磁気共鳴撮像法のための磁気共鳴取得シーケンスを図式的に示した図である。 本発明の磁気共鳴撮像法のための磁気共鳴取得シーケンスの他の例を図式的に示した図である。 本発明の磁気共鳴撮像法のための磁気共鳴取得シーケンスのさらに他の例を図式的に示した図である。 本発明のインターベンションデバイスの概略図である。

Claims (9)

1. −インターベンションデバイスの少なくとも予め選択した部分の実際の位置を表す位置決め用磁気共鳴信号を、位置決め用のＲＦ周波数範囲で取得するステップと、
   −画像情報を表す撮像磁気共鳴信号を、撮像用のＲＦ周波数範囲で取得するステップと、
   を具えている磁気共鳴撮像方法。
2. 前記位置決め用磁気共鳴信号を取得する期間中、磁気読取り傾斜磁場を付与し、かつ前記位置決め用磁気共鳴信号を非位相エンコードする、請求項１に記載の磁気共鳴撮像方法。
3. −静磁場を予め設定した磁場強度で付与し、
   −前記撮像用ＲＦ周波数は、前記予め設定した磁場強度にて、核、特に陽子を撮像する歳差運動（ラーモア）周波数の範囲内の周波数とし、かつ
   −前記位置決め用ＲＦ周波数の範囲は、特に陽子を含まない位置決め核の歳差運動（ラーモア）周波数の範囲内の周波数とする、
   請求項１に記載の磁気共鳴撮像方法。
4. 前記撮像磁気共鳴信号および前記位置決め用磁気共鳴信号から磁気共鳴画像を再構成する、請求項１に記載の磁気共鳴撮像方法。
5. 前記インターベンションデバイスの予め選択した部分が、位置決め核を含む位置決め用の化合物を含有する、請求項１に記載の磁気共鳴撮像方法。
6. 前記位置決め用化合物が、^１９Ｆ化合物、特にＣ^１９Ｆ_３化合物を含有する、請求項５に記載の磁気共鳴撮像方法。
7. ^１９Ｆ化合物、特にＣ^１９Ｆ_３化合物を含有する位置決め用化合物を収容するように構成した、予め選択した部分を具えているインターベンションデバイス。
8. −ＲＦ励起系と、
   −磁気共鳴信号を受信する受信アンテナ系と、
   −前記ＲＦ励起系および前記受信アンテナ系を制御する制御ユニットと、
   を具え、
   −前記ＲＦ励起系および前記受信アンテナ系は、位置決め用ＲＦ周波数範囲および撮像用ＲＦ周波数範囲を含む調整可能な動作ＲＦ周波数帯域を有し、かつ
   −前記制御ユニットは、前記ＲＦ励起系および前記受信アンテナ系の動作ＲＦ周波数帯を制御し、かつ位置決め用ＲＦ周波数範囲で位置決め用磁気共鳴信号を取得すると共に、撮像用ＲＦ周波数範囲で撮像磁気共鳴信号を取得するように構成した、磁気共鳴撮像システム。
9. −インターベンションデバイスの少なくとも予め選択した部分の実際の位置を表す位置決め用磁気共鳴信号を、位置決め用ＲＦ周波数範囲で取得する命令と、
   −画像情報を表す撮像磁気共鳴信号を、撮像用ＲＦ周波数範囲で取得する命令と、
   を含むコンピュータプログラム。

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