JP7393372B2 - 受信コイル装置及びそれを備えた磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という）に用いられる核磁気共鳴信号を送受信するためのコイル装置に関し、特に頭部用撮影用の受信コイル装置に関する。

ＭＲＩ装置では、静磁場中に置かれた被検体に対し高周波磁場を印加するとともに、それによって誘起される核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号を受信し、ＮＭＲ信号を処理することで被検体の画像を生成する。高周波磁場の印加及びＮＭＲ信号の受信には、専用のＲＦコイルが用いられる。ＭＲＩ装置のコイルには、送信か受信か、静磁場の向き、カバーする領域の広さ、撮影対象部位の形状等に応じて、形態が異なる様々なコイル装置がある。受信コイルは、被検体に密着して配置することで高い感度が得られることから、撮影時に被検体の対象部位に取り付けて装着するものが多く、装着の際の手間や時間を軽減することや、被検体に不快感なく密着性を保った装着状態とすること（装着性）が重要な課題である。

一方、ＭＲＩの撮影中に被検体の体動があると画像が劣化するため、撮影中の体動を検知し、体動の影響を除去することが必要となる。特に脳の撮影などでは、画像の分解能と同程度かそれより若干大きい程度の頭部の動きがあった場合にも、その動きが画像に与える影響は大きい。このため、頭部撮影の際の頭部の体動を、被検体の頭部に装着した受信コイルやマーカーから検知する技術が開発されている。例えば、特許文献１には、受信コイルを後頭部側と顔面側とに２分割し、後頭部が載る側の下部に空気袋を配置し、空気袋の空気圧の変動を検知することで頭部の動きを検知する技術が開示されている。また、被検体の鼻にマーカーを取り付け、マーカーをカメラで撮影し、その映像からマーカーの動きすなわち被検体頭部の動きを検知する手法もある。

特開２０１８－２７１５２号公報

頭部の撮影では、後頭部を下、顔面を上にして撮影を行うことが多いが、コイルあるいはその支持体に載っている後頭部は動きが少ないため、特許文献１に記載された方法では、感度よく頭部の動きを検知できないという課題がある。顔面側に配置されるコイルと被検体の前頭部との間に特許文献１に開示されるような空気袋を配置することも考えられるが、その場合、コイル装着の手間に加えて、コイルと被検体との間の適切な位置に空気袋を配置するという手間があり装着のワークフローが低下する。

また被検体自体にマーカーを取り付けるという手法は、追加作業が必要になりワークフローが低下するという問題の他に、鼻がかゆくなるなど被検者の快適性が低下する、また、頭部自体には動きがないにも関わらず鼻だけの動きを体動として誤検出する可能性があるなどの問題がある。

本発明は被検者への受信コイル装着を含む、撮影前のセッティングにおけるワークフローを低下することなく、前頭部の動きを高感度に検出する技術を提供することを課題とする。

本発明は、頭部の前面側を覆うコイルを固定する部材（ホルダー部）の動きを検出することで上記課題を解決する。動きは、ホルダーを支持するベース部や、ベース部とホルダー部との間に固定された検出部が物理量として検出する。

すなわち本発明の受信コイル装置は、被検体の頭部を覆う１ないし複数の受信コイルと、被検体の頭部が載せられるベース部と、受信コイルの一つが固定され、ベース部に支持されたホルダー部と、ホルダー部に固定された受信コイルを頭部の一部に対し密着させる機構部と、を備え、さらに、ホルダー部の変位に関する物理量を検出する検出部を備える。

本発明において検出部は、マーカーとそれを撮影するカメラとの組み合わせで構成することも可能であり、その場合、受信コイル装置は、当該組み合わせの一方（例えばマーカー）を備えたものであってもよい。

また本発明のＭＲＩ装置は、受信コイルとして、上述した受信コイル装置を備えたものである。受信コイル装置の検出部が、マーカーとそれを撮影するカメラとの組み合わせで構成される場合、カメラはＭＲＩ装置と接続する構成とすることができる。

本発明によれば、検出部が受信コイル装置のコイルを支持する部材側に固定されているので、受信コイル装置を被検体に装着するという作業のみで、検出部が被検体に取り付けられた状態とすることができ、コイル装着時のワークフローを大幅に改善できる。また本発明によれば、コイル装置に載せた被検体部分（例えば後頭部）ではなく、その反対側（例えば前面側）の動きを検出するので、物理量の検出感度が向上する。さらにマーカーを被検体に取り付けた場合の被検体の違和感や不快感をなくすことができる。

本発明が適用されるＭＲＩ装置の一実施形態を示す全体構成図。 送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの関係を示す図。 検出部を取り付ける前の受信コイル装置の構成例を示す図。 図３の受信コイル装置の装着状態と退避状態を示す図。 実施形態１の受信コイル装置を示す図。 （A）～（C）は、実施形態１～３の体動処理部の構成を示す図。 実施形態１の受信コイル装置を備えたＭＲＩ装置の動作を示す図。 実施形態１の変形例の受信コイルの配置を示す図。 実施形態２のＭＲＩ装置の動作を示す図。 実施形態３の検出部の構成を示す図。 実施形態３の変形例を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の受信コイル装置及びＭＲＩ装置の実施形態を説明する。

最初に、本発明が適用されるＭＲＩ装置の一実施形態を説明する。図１に示すように、ＭＲＩ装置１は、被検体１０が置かれる空間に静磁場を発生する静磁場発生装置１１、静磁場空間に置かれた被検体に高周波磁場パルスを印加する送信部１２、高周波磁場パルスの照射によって被検体から発生する核磁気共鳴信号を受信する受信部１３、核磁気共鳴信号に位置情報を付与する傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部１４、送信部１２、受信部１３及び傾斜磁場発生部１４を所定のパルスシーケンスに基づいて動作させるシーケンサ１５、信号処理部１６、及び、装置全体の制御を行うとともに核磁気共鳴信号に対し補正や画像再構成等の演算を行う計算機２０を備えている。なお信号処理部１６は、その機能の一部または全部を計算機２０が実行することも可能である。

静磁場発生装置１１は、永久磁石或いは常電導又は超電導などの電磁石とその駆動部とを備え、被検体が置かれる撮影空間に均一な静磁場を発生する。静磁場磁石には、発生する静磁場の方向によって垂直磁場方式や水平磁場方式などがあり、本発明はそのいずれも採用可能である。また静磁場の均一度を保つためのシムコイル１７１とシム電源１７２が配置される場合もある。被検体１０は、通常、寝台１８に載せられた状態で、撮影部位が概ね静磁場中心と一致するように撮影空間に配置される。

送信部１２は、不図示の高周波発信器及び高周波増幅器と、送信用のＲＦコイル（単に送信コイル）１２１とを備える。送信コイル１２１は、撮影空間内に配置され、被検体を構成する組織の原子の原子核に核磁気共鳴を生じさせる高周波磁場パルスを印加する。限定されるものではないが、通常、ＭＲＩ装置が対象とする原子核はプロトンであり、送信コイルは共鳴周波数の高周波磁場を発生するように調整されている。

受信部１３は、被検体から発生する核磁気共鳴信号を受信する受信用のＲＦコイル（単に受信コイルという）１３１と、不図示の増幅器、直交検波器及びＡ/Ｄ変換器などを備え、受信コイル１３１が受信した核磁気共鳴信号を増幅後、二系統のデジタル信号にして、信号処理部１６に送る。図１では、送信コイル１２１と受信コイル１３１とが、それぞれ別のコイルからなる場合を示しているが、受信コイルが送信コイル１２１を兼ねる場合もあり、その場合には、送受信を切り替える切り替え器が挿入される。

図２に水平磁場方式のＭＲＩ装置における送信コイル１２１と受信コイル１３１の配置の一例を示す。図２に示す例では、送信コイル１２１は静磁場空間に配置された被検体の全体をカバーする大きさの鳥かご型のＲＦコイルで構成され、送信部１２に接続されている。受信コイル１３１は、被検体の検査部位（ここでは頭部）に密着して配置されるアレイコイルで構成されている。アレイコイルは、ループ形状を有する表面コイルを複数並べたコイルで、それぞれが受信部１３に接続されている。なお、図２では２つ表面コイルのみを示しているが、表面コイルの数や配置は種々の構成をとりえる。鳥かご型コイル及びマルチプルアレイコイルの回路構成については、公知の構成が採用することができ、本明細書では詳細の説明を省略するが、コイル導体と共振周波数を調整するための回路素子を含み、また送信コイル１２１及び受信コイル１３１には、一方が作動するときに他方を非作動状態とするための磁気結合防止回路１２３、１３３が挿入されている。磁気結合防止回路１２３、１３３は、それぞれ、磁気結合防止回路駆動装置１５０に接続されている。

また受信コイル１３１は、被検体に装着するために受信コイル１３１を支持するための支持構造や、被検体に密着させるための機構が備えられている。これら構造及び機構を含めて受信コイル装置と呼ぶ。本実施形態のＭＲＩ装置は、この受信コイル装置に、被検体の体動を検出する検出部５０を備えている。検出部５０を備えた受信コイル装置の詳細は後述する。

傾斜磁場発生部１４は、互いに直交するｘ、ｙ、ｚの３軸方向にそれぞれ傾斜磁場を発生する３組の傾斜磁場コイル１４１と、各傾斜磁場コイル１４１を駆動する傾斜磁場電源１４２とを備える。

シーケンサ１５は、計算機２０（制御部）の制御のもとで、送信部１２、傾斜磁場電源１４２、及び受信部１３に指令を送る。これにより、シーケンサ１５に設定されたパルスシーケンスに基づいて高周波磁場パルスの発生、傾斜磁場コイル１４１からの傾斜磁場パルスの発生、及び核磁気共鳴信号の受信が行われ、画像再構成に必要な核磁気共鳴信号が収集される。収集された核磁気共鳴信号はｋ空間データとして計算機２０に渡される。

計算機２０は、ＣＰＵ或いはＧＰＵとメモリを備えた汎用の計算機やワークステーションで構成され、シーケンサ１５を含む装置全体を制御する制御部２１及びｋ空間データを用いた画像再構成などの演算を行う演算部２２を備える。制御部２１及び演算部２２の機能は、予め記録装置等に収納されたプログラムをＣＰＵ（ＧＰＵ）が読み込むことで実行される。パルスシーケンスは、このようなプログラムの一つであり、撮影方法によって異なる種々のパルスシーケンスがあり、撮影目的や部位に応じてユーザーが選択したパルスシーケンスと、ユーザーが設定した撮影パラメータとをもとに実行されるパルスシーケンスが決定される。

制御部２１及び演算部２２の機能は、公知のＭＲＩ装置に備えられた制御部及び演算部の機能と同じであるが、さらに本実施形態の計算機２０は、受信コイル装置に取り付けられた検出部５０からの体動検出信号を入力し、体動検出信号をもとに、撮影の中断、再開、ＮＭＲ信号再計測などの制御を行ったり、体動検出信号をもとに再構成画像に対し体動の影響を排除する補正を行ったりする。このために必要な計算機２０の機能を図１では体動処理部２３として示している。

計算機２０には、ユーザーが撮影条件や撮影に必要な指令などを入力するための入力デバイス２４、計算機２０の処理途中のデータや処理結果である画像などを表示するディスプレイ２５、外部記憶装置などの記憶部が接続されている。なお接続は有線、無線、ネットワークを介した接続を含む。また計算機２０には、外部の計測機からの信号を入力するための入力ポートが備えられており、入力ポートを介して検出部５０からの体動検出信号を取り込む。

次に、受信コイル装置の実施形態を説明する。上述したように受信コイル装置は、被検体の体動を検出する検出部５０（以下、検出器５０ともいう）を備えるものであるが、検出部５０の取り付け位置は、検出部５０の態様によって異なるので、まず、検出器５０を取り付けていない状態の受信コイル装置の構造を説明する。頭部用受信コイル装置４０の一例を図３に示す。以下の説明において、本受信コイル装置を被検体に装着した際の被検体の左右方向（図中、ｘ方向）を、受信コイル装置の左右方向と言い、左右方向及び被検体の体軸方向と直交する方向（頭部の前後方向：図中ｙ方向）を上下方向と言う。

この受信コイル装置４０は、大きく分けて、コイル本体（受信コイル１３１）と、コイル本体を支持する機構とからなり、図３に示す例では、コイル本体として、被検体の頭頂部から前頭部にかけて装着される前側コイル（Ａ側コイルという）３１と、後頭部を装着される後側コイル（Ｐ側コイルという）３２を備えている。これらコイルは、それぞれ、ＭＲＩ装置１の受信部１３と接続される。またコイル本体を支持する機構として、Ａ側コイル３１が固定されるホルダー部４１と、Ｐ側コイル３２が配置されるベース部４２と、ベース部４２に対しホルダー部４１を支持するホルダー支持部４３と、を備える。さらに図３に示す実施形態では、被検体の左右側面からＰ側コイルを被検体側に密着させるための側面パネル４４が備えられている。

Ａ側コイル３１及びＰ側コイル３２は、図２に示したように、複数の表面コイルを並べたマルチアレイコイルで構成することができ、表面コイルを構成する各導体ループには、コイルの受信周波数を調整するためのキャパシタやインダクタなどの回路素子が必要に応じて挿入されており、核磁気共鳴信号を受信することができる。またＡ側コイル３１及びＰ側コイル３２は、それぞれ、適用する部位の形状や大きさに応じて、表面コイルの大きさ、数、配置、回路素子の位置などが設計されている。例えば、被検体の前面側を覆うＡ側コイル３１は、導体ループや回路素子が配置されていない領域が、被検体の目に対応する部分となるようにして、その部分を開口或いは透明にしている。

なお図３では、コイル本体として、Ａ側コイル３１及びＰ側コイル３２の２つのコイルを備える場合を示したが、さらに頸部用受信コイル（不図示）など第三、第四のコイルを備えた受信コイル装置や、ホルダー部４１に固定されるＡ側コイル３１のみを備えた受信コイル装置についても本発明は適用可能である。

次にコイル本体を支持する構造と密着させる機構について説明する。

ベース部４２は、非磁性材料からなる概ね板状の部材で構成され、上面にＰ側コイル３２を配置し、その上に被検体の後頭部が載せられる。Ｐ側コイル３２と被検体との密着性を確保するために、ベース部４２は上面に後頭部を受け入れる凹部を形成されていてもよいし、Ｐ側コイル３２との間に図示しないスポンジ等の緩衝材を配置してもよい。

ホルダー部４１は、非磁性材料からなる薄板状の部材で構成され、Ａ側コイル３１が固定される。コイルの固定は、ネジ、スナップなど着脱可能にする固定手段であれば特に限定されず、また1か所或いは複数個所で固定してもよい。またホルダー部４１は、中央から左右方向にベース部側に向かって湾曲した細長い形状を有し、中央部分がホルダー支持部４３を介してベース部４２に固定されている。ホルダー部４１の長手方向の長さは、その湾曲した左右の端部がベース部４２から若干離間した長さであり、後述するホルダー支持部４３が作動することによってホルダー部４１が位置を変えてもベース部４２と干渉することはない。

ホルダー支持部４３は、被検体の頭部をベース部４２に載せたときに、被検体の頭頂部側に位置するようにベース部４２に固定されており、Ａ側コイル３１が被検体の前頭部を覆うように装着される位置（装着位置）から、図４に示すように、被検体の頭頂部側に退避させた位置（退避位置）までＡ側コイル３１を移動させる機構を備えている。このような機構として、図示する実施形態では、一端がホルダー部４１に固定されたスライド部（可動部）４３１と、スライド部４３１の他端とベース部４２とを段発的に接続する固定部４３２と、を備えている。

スライド部４３１は、湾曲した形状で、ホルダー部４１に固定された外筒と、固定部４３２に固定された内筒とで構成され、内筒を外筒内でスライドさせることにより、その形状に沿って外筒先端に固定されたホルダー部４１及びそれに固定されたＡ側コイル３１を、装着位置と退避位置との間で移動させることができる。また図示していないが、スライド部４３１には、外筒の移動を所望の位置で止めるストッパが備えられている。ストッパは、押し釦とそれに係合する穴などの公知の構成を採用することができる。スライド部４３１の可動範囲は、被検体のサイズの違いに対応可能に設計されており、頭部サイズの大きい被検体でも小さい被検体でも、固定部４３２の段発力を利用してＡ側コイル３１を被検体に密着させた状態でストッパを作動することで、その位置を装着位置としてホルダー部４１を固定することができる。但しＡ側コイル３１を密着状態で装着する構成として、ストッパは必須ではなく、例えば外筒と内筒との摩擦力を固定部４３２の段発力よりも大きくするなど別の手段を用いることも可能である。

さらに図３の実施形態では、ベース部４２にはホルダー部４１の移動をガイドするガイド部４５が設けられている。ガイド部４５は、湾曲したホルダー部４１の左端側と右端側に対応した左右一対の板状部材からなり、それぞれがベース部４２のその主平面方向に対し概ね垂直に設けられている。左右のガイド部４５は、ホルダー部４１の左右端部と接するように配置されている。これによりホルダー部４１はホルダー支持部４３に固定された１点と、両側のガイド部４５との２つの接点とで支持された構造となり、ホルダー部４１の各位置において安定した構造を取ることができ、且つ移動する際に安定な動作を担保することができる。さらに左右の２点（接点）はベース部４２に固定されていないので、被検体頭部の体動に伴うホルダー部４１の動きは、体動と一体的な動きとみなすことができ、後述する体動検出用の検出器により、精度よく体動を検出することができる。

以上のように構成される受信コイル装置４０は、被検体の後頭部をベース部４２上のＰ側コイル３２に載せて密着させた状態で、Ａ側コイル３１を固定したホルダー部４１を退避位置から装着位置に移動させてＡ側コイル３１を被検体の前頭部に固定する。その際、固定部４３２の段発性を利用することで被検体に密着した状態で装着させることができる。従って、被検体の頭部の動きは、そのままホルダー部４１の動きとして検出可能になる。

以上の受信コイル装置４０の構造を踏まえ、以下、体動検出用の検出器の実施形態を説明するとともに、各実施形態の受信コイル装置４０を備えたＭＲＩ装置の処理を説明する。

＜実施形態１＞
本実施形態の受信コイル装置は、体動検出用の検出器５０として、ホルダー部の端部とベース部との距離の変化を検出する距離計を用いる。

以下、図面を参照して、距離計の取り付け位置と測定する物理量について説明する。本実施形態の受信コイル装置４０は、図５に示すように、ベース部４２のガイド部４５に近接して距離計５１が固定されている。距離計としては、光学式、超音波式、レーザー式など公知の距離計を用いることができ、図示しないケーブルを介してＭＲＩ装置に接続される。距離計５１の位置は、ガイド部４５に接するホルダー部４１の端部４１１の位置を検出可能な位置であり、図示する例では、ガイド部４５に接するようにベース部４２上に固定されている。距離計５１は、ホルダー部４１の端部４１１とベース部４２（距離計５１）との距離を連続的に計測し、距離またはその変動に相当する電気信号を生成して、ＭＲＩ装置の制御部２１に送る。ＭＲＩ装置が体動検出信号を取り込むサンプリング速度は、特に限定されないが、周期的体動の場合には体動周期より十分短い周期であることが望ましく、またパルスシーケンスにもよるがその繰り返し時間TRの数倍以下であることが好ましい。

距離計５１は、左右のガイド部４５のうち一方の近傍に取り付けてもよいし、両方に取り付けてもよい。一方に取り付けた場合には、主として被検体頭部の上下方向の体動を検出することができ、左右に取り付けた場合には、左右の動きの非対称性に基づき、上下方向だけでなく左右方向の動きも検出することができる。

本実施形態のＭＲＩ装置は、距離計５１からの体動信号をもとに、再計測の要否を判断し、その結果に応じて再計測を実行する。このため体動処理部２３には、図６（A）に示すように、体動判定部２３１が備えられる。体動判定部２３１には、体動の大きさを判定するための閾値が予め設定される。閾値は、例えば、デフォルトで設定しておいてもよいし、ＭＲＩ装置１の入力デバイス２４を介して、ユーザーが画像の分解能等をもとに体動の許容値を設定しておいてもよい。

次に距離計５１から体動信号を入力したＭＲＩ装置１の動作を、図７を参照して説明する。撮像が開始されると、制御部２１の制御のもとで、所定パルスシーケンスに従って核磁気共鳴信号が計測され、ｋ空間データの収集が開始される（Ｓ１）。

体動処理部２３（体動判定部２１）は、撮像の開始とともに、距離計５１からの体動信号を入力し、距離計５１で計測した物理量、即ちベース部４２に固定された距離計からホルダー部４１の端部４１１までの距離或いは初期値からの変動値を、予め設定した閾値と比較する（Ｓ２）。体動判定部２１は、例えば変動値が閾値よりも大きいと判定すると、その体動信号を取得した時刻において取得したｋ空間データを取り直す指示を制御部２１に送る（Ｓ３）。

制御部２１は、許容できない体動変動を生じていた時刻のｋ空間データを再計測する制御を行う。Ｓ２において、体動信号が閾値以下と判定した場合には、目的とするｋ空間データを全て収集するまでｋ空間データの収集を継続し（Ｓ４）、撮像を完了する。

なお図７のフローは、体動が一時的或いは周期的で、被検体の位置が最初の設定位置に戻ることを前提としているが、判定ステップＳ２において、体動信号が連続的に閾値を超える場合には、被検体の位置が初期位置からずれていることが予想されるので、一部のｋ空間データの撮り直しではなく、当該パルスシーケンスの再実行をするようにしてもよい。

このように本実施形態によれば、ベース部４２に検出器５０として距離計５１を取り付けることで、被検体へのコイル装着作業と体動検出器の取り付け作業とを一体化することができる。これにより、検出器を被検体に密着させたり取り付けたりする作業を不要とし、作業性を大幅に改善することができる。また被検体に密着して装着されたホルダー部の移動を検出するので、実質的に被検体の動きを検出することができ、高い精度で体動を検出することができ、しかも、検出器５０の位置が、被検体から離れているので、ＭＲＩ画像に影響を与えることなく体動を検出することができる。

さらに本実施形態によれば、体動があった時に取得したデータのみ取り直すことで、撮影時間を大幅に延長することなく体動の影響を排除した画像を得ることができる。

＜実施形態１の変形例＞
実施形態１では、体動を検出する検出器５０として、距離計５１を用い、距離計５１をベース部４２に固定したが、検出器５０として加速度計５２（変形例１）、圧力計５３（変形例２）を用いることも可能である。

加速度計５２或いは加圧計５３を用いる場合の構成例を、図８に示す。
加速度計５２としては、限定されるものではないが、静電容量の変化やピエゾ効果を利用した小型の加速度センサを用いることができる。加速度計５２は、被検体と一体として動くホルダー部４１に固定する。或いは、図８に示すように、ホルダー部４１とホルダー部４１が接しているガイド部４５との間に固定する。この場合、ホルダー部側とガイド部側のいずれに固定してもよい。なお図８では、左右両側に加速度計５２或いは圧力計５３を配置した例を示しているが、いずれか一方のみでもよい。但し両側に配置した場合には、両方の検出器５０の出力（変化量の絶対値）を加算することにより体動量検出の精度を高めることができる。

このような配置において、加速度計５２は、主としてホルダー部４１の上下方向の動きを検出することができ、ホルダー部４１が被検体の体動と一体的に動くと、その動きは加速度計５２において静電容量の変化或いはピエゾ効果による電気抵抗の変化として検知される。

圧力計５３は、半導体型歪ゲージや静電容量式歪ゲージなど公知の小型の歪ゲージを用いることができ、加速度計５２と同様に、ホルダー部４１とホルダー部４１が接しているガイド部４５との間に、その一方に固定して用いる。ホルダー部４１の端部とガイド部４５とは、予めある程度の圧がかかる状態で接しているものとする。これにより、被検体の体動に伴いホルダー部４１が左右方向に動くと、ホルダー部４１とガイド部４５との間の圧力が変化し、圧力計５３によって検出される。これにより、圧力計５３は、被検体の左右方向の動きを精度よく検出することができる。

加速度計５２や圧力計５３は、実施形態１の距離計５１の場合と同様に、ＭＲＩ装置１に接続され、検出した信号が体動処理部２３で処理される。処理の内容は、実施形態１と同様であるので、説明を省略する。

これら変形例の効果も実施形態１と同様であるが、上下方向の動きだけでなく、左右方向の動きも精度よく検出することができるので、高精度の画像が要求される撮影に好適に適用することができる。

＜実施形態２＞
実施形態１では、検出部５０からの体動信号を、ｋ空間データの再取得をするか否かの判断に用いる場合を説明したが、本実施形態では、ＭＲＩ装置の演算部２２が、画像再構成時に体動信号を用いて画像を補正する。このため体動処理部２３は、図６（B）に示すように、体動補正部２３２を備えている。画像の体動補正の手法は、従来種々の方法が提案されており、いずれも採用することができるが、ここでは、位相エンコード方向の体動を補正する場合を一例として説明する。

位相エンコード方向は撮像に用いるパルスシーケンスによって決まるので、本実施形態では、複数の方向の体動を精度よく検出可能にするために、検出器５０として距離計５１を用いる場合には、左右両側に一対の距離計５１を用いることが好ましい。或いは主として上下方向の動きを検出する距離計５１または加速度計５２と、主として左右方向の動きを検出する圧力計５３とを併用してもよい。例えば、検出器５０の一つとして、左右両側のガイド部４５とホルダー部４１との間に圧力計５３を設置した場合は、左右の体動があると圧力の変化する向きが異なるので体動の方向も知ることができる。

本実施形態のＭＲＩ装置の処理の流れを図９に示す。

撮像が開始されると、制御部２１の制御のもとで、所定パルスシーケンスに従って核磁気共鳴信号が計測され、ｋ空間データの収集が開始される（Ｓ１１）。体動処理部２３（体動補正部２３２）は、撮像の開始とともに、検出部５０からの体動信号を入力し、検出部５０で計測した物理量、すなわちホルダー部４１の端部４１１の上下の変位量及び左右の変位量を用いて、位相エンコード方向の変位量ΔYを算出する（Ｓ１２）。

次いで変位量ΔYが所定の閾値より大きいか否かを判定し（Ｓ１３）、閾値より大きい場合には、その体動信号を取得した時点を記憶部（不図示）に記憶するとともに、位相の補正値を算出する（Ｓ１４）。実空間の位置の変化量（変位量ΔY）は計測空間では時間に比例する位相変化（△θ=γGｙ△ｙｔ：γは磁気回転比、Ｇｙは位相エンコード傾斜磁場）となる。体動補正部２３２は、変位量ΔYを用いてｋ空間の位相変化Δθを補正値として算出する。

ｋ空間データの取得が完了した後（Ｓ１６）、体動補正部２３２は、算出した補正値を用いて、体動変化が検出された時点のｋ空間データを補正する（Ｓ１６）。その後、演算部２２が補正後のｋ空間データを用いて画像再構成することは（Ｓ１７）、通常のＭＲＩ装置と同様である。

本実施形態によれば、検出器５０を複数位置に配置し、或いは２種以上の検出器を配置することで、検出できる体動情報の精度を高めることができる。それにより体動情報を事後的に用いて画像を補正することが可能となり、撮像時間の延長を招くことなく体動の影響を排除した画像を得ることができる。

＜実施形態３＞
実施形態１では、検出器５０を受信コイル装置の支持構造に取り付けた例を説明したが、本実施形態では、受信コイル装置の支持構造にカメラによって検出可能なマーカーを取り付け、マーカーを映したカメラの映像から体動を検出する。すなわち本実施形態では、支持構造に取り付けたマーカーとそれを撮影するカメラとで検出器が構成される。ＭＲＩ装置は入力ポートを介してカメラからの映像信号を取得し、体動処理部２３において体動（移動量）の算出を行う。

本実施形態におけるマーカー５５とカメラ６０の配置例を図１０に示す。図１０でも受信コイル装置は、受信コイル（Ａ側コイル）３１を固定したホルダー部４１と、ホルダー部４１を支持するベース部４２とを備えており、マーカー５５はホルダー部４１のほぼ中央につけられている。但しマーカー５５は、カメラ６０との関係で撮影可能な位置であれば中央に限定されず、また1個だけでなく複数配置してもよい。またマーカー５５の材質や形状はカメラ６０の映像で識別可能なものであれば、特に限定されず、ホルダー部４１の一部であってもよいし、ホルダー部４１にネジ、接着剤等の固定手段で固定したものでもよい。

カメラ６０は、被検体が挿入される検査空間を提供するガントリーの内部或いはガントリーの外側であって内部を撮影可能な位置に固定される。図１０では１台のカメラ６０を示しているが、複数でもよい。

本実施形態のＭＲＩ装置の体動処理部２３は、図６（C）に示すように、体動判定部２３１の他に、体動量算出部２３３を備え、カメラ６０からの映像を入力し、マーカー５５の変化から体動量を算出する。体動量の算出は、例えば、フレーム毎の画像からマーカーを抽出し、画像におけるマーカーの位置の変化量を算出する。

本実施形態におけるＭＲＩ装置の処理の流れは、上述した体動量の算出ステップが追加されること以外は、図７に示すフローと同様であり、図７の判定ステップS２に先立って、体動量算出部２３３により体動量の算出が行われる。その後、体動量の大きさに応じて、ｋ空間データの一部撮り直しを行うことは実施形態１と同様である。

本実施形態によれば、実施形態１と同様の効果が得られるとともに、受信コイル装置側にはＭＲＩ装置と直接接続される機器等が固定されていないので、機器によってＭＲＩ装置で得られる画像に影響を完全に排除することができる。

＜変形例＞
本実施形態３は、ホルダー部４１に固定したマーカー５５をカメラ６０で撮影する例であるが、図１１に示すように、ガイド部４５と接するホルダー部４１の端部に上下方向に長い穴４１２を形成するとともに、ホルダー部４１の端部を撮影可能な位置にカメラ６０を設置し、この穴を通して見えるガイド部４５の端部をカメラ６０で撮影することも可能である。この場合、ガイド部４５の端部に識別性を高めるためのマーカーを配置してもよいし、この穴４１２に沿った上下２か所に体動量の許容値を示すラインＬmax、Ｌminを形成しておいてもよい。これにより体動量を算出することなく、カメラ映像から体動量が許容値を超えたか否かを判別ことができ、より簡便な制御を行うことができる。

以上、受信コイル装置とそれを用いたＭＲＩ装置の実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態や実施形態の説明に用いた図面に限定されることなく、種々の変更や追加が可能である。例えば、実施形態では、図に示す構造の受信コイル装置を例にして、検出部５０の配置を説明したが、検出部５０は被検体に受信コイルを密着させる機構を備え、被検体と一体的に動く部材の動きを検出するものであればよく、その機構や部材の態様に応じた配置が可能である。

１：ＭＲＩ装置、１１：静磁場発生装置、１２：送信部、１２１：送信コイル、１３：受信部、１３１：受信コイル、１４：傾斜磁場発生部、１５：シーケンサ、２０：計算機、２１：制御部、２２：演算部、２３：体動処理部、２３１：体動判定部、２３２：体動補正部、２３３：体動量算出部、２４：入力デバイス、２５：ディスプレイ
３１：Ａ側コイル（お面コイル）、３２：Ｐ側コイル（後頭部側コイル）、３３：頸部用コイル、４０：受信コイル装置、４１：ホルダー部、４２：ベース部、４３：ホルダー支持部、４５：ガイド部、
５０：検出部、５１：距離計、５２：加速度計、５３：圧力計、５５：マーカー、６０：カメラ

Claims (12)

1. 被検体の頭部を覆う１ないし複数の受信コイルと、
   前記被検体の頭部が載せられるベース部と、
   前記受信コイルの一つが固定され、前記ベース部に支持されたホルダー部と、
   前記ホルダー部に固定された受信コイルを前記頭部の一部に対し密着させる機構部と、
   前記ホルダー部の変位に関する物理量を検出する検出部とを備え、
   前記ホルダー部は、前記ベース部に載る前記頭部の面を背面、その反対側を前面としたとき、前記頭部の前面から両側面に沿って湾曲する形状を有し、
   前記検出部は、前記物理量として、前記ホルダー部の端部と前記ベース部との距離の変化を検出する距離計であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用の受信コイル装置。
2. 被検体の頭部を覆う１ないし複数の受信コイルと、
   前記被検体の頭部が載せられるベース部と、
   前記受信コイルの一つが固定され、前記ベース部に支持されたホルダー部と、
   前記ホルダー部に固定された受信コイルを前記頭部の一部に対し密着させる機構部と、
   前記ホルダー部の変位に関する物理量を検出する検出部とを備え、
   前記ベース部は、前記ホルダー部の端部と面接触するガイド部を備え、
   前記検出部は、前記ホルダー部の端部と前記ガイド部との間に配置され、前記物理量として、前記ホルダー部の端部と前記ガイド部との間の圧力変化を検出する圧力計であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用の受信コイル装置。
3. 請求項１または２に記載の受信コイル装置であって、
   前記ホルダー部は、被検体の左右に対応して左側端部と右側端部とを有し
   前記検出部は、前記ホルダー部の左右の両端側にそれぞれ備えられることを特徴とする受信コイル装置。
4. 請求項１または２に記載の受信コイル装置であって、
   前記機構部は、前記ホルダー部に固定され、前記ホルダー部を装着位置と退避位置との間で可動にする可動部と、前記可動部を前記ベース部に対し支持する支持部と、を備えることを特徴とする受信コイル装置。
5. 請求項４に記載の受信コイル装置であって、
   前記可動部は、前記ホルダー部を、前記頭部の形状に沿ってスライドする機構であることを特徴とする受信コイル装置。
6. 請求項１または２に記載の受信コイル装置であって、
   前記ホルダー部は、カメラ画像において識別可能なマーカーが付されていることを特徴とする受信コイル装置。
7. 静磁場中に配置された被検体に高周波磁場を印加する送信コイルを備えた送信部と、
   前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を受信する受信コイルを備えた受信部と、
   前記核磁気共鳴信号に位置情報を付与する傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部と、
   前記送信部、前記傾斜磁場発生部及び前記受信部を制御する制御部と、
   異なる傾斜磁場条件で収集された前記核磁気共鳴信号を用いて、前記被検体の画像を作成する演算部と、を備え、
   前記受信コイルとして、請求項１ないし６いずれか一項に記載の受信コイル装置を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
8. 請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記制御部は、前記検出部が検出した物理量に基づき、前記核磁気共鳴信号を再取得すべき傾斜磁場条件を判断し、再取得が要と判断された傾斜磁場条件について、核磁気共鳴信号を再取得する制御を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
9. 請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記演算部は、前記検出部が検出した物理量に基づき、前記核磁気共鳴信号の補正量を算出し、前記核磁気共鳴信号を補正して画像再構成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
10. 請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記受信コイルは、請求項３に記載の受信コイル装置であって、
    前記演算部は、前記ホルダー部の左右の両端側にそれぞれ備えられた前記検出部の検出結果を用いて、前記ホルダーの移動量を算出することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
11. 請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記受信コイルは、請求項６に記載の受信コイル装置であり、
    前記マーカーを含むホルダー部の少なくとも一部を撮影可能な位置に設置されたカメラをさらに備え、
    前記演算部は、前記カメラの画像を用いて、前記ホルダー部の変位に関する物理量を算出することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
12. 請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記受信コイルは送信コイルを兼ねることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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