JP4785307B2 - Puncture aid - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は穿刺補助器具に関し、とくに、撮影空間に収容された対象について撮影に並行して穿刺を行うための穿刺補助器具に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影(MRI:Magnetic Resonance Imaging)装置では、マグネットシステム(magnet system)の内部空間、すなわち、静磁場を形成した撮影空間に撮影の対象を搬入し、勾配磁場および高周波磁場を印加して対象内のスピン(spin)から磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて画像を再構成する。
【0003】
対象についての生倹(バイオプシ:biopsy)を行う場合、それに並行して磁気共鳴撮影を行い、表示された断層像上で術者が体内への生倹針の進入状況を観察しながら穿刺を遂行する。
【0004】
断層像を穿刺針をも含めて撮影するために、撮影空間における穿刺針の3次元的位置の検出すなわち穿刺針の3次元ポジショニング(positioning)が行われる。
【0005】
3次元ポジショニングを可能にするために穿刺補助器具が用いられる。穿刺補助器具は3角形の頂点に相当する位置にそれぞれ設けられた3つの発光体と、3角形の中心に相当する位置に3角形の面に垂直に設けられた穿刺針挿通孔を有する。
【0006】
発光体によって生じる光点の3次元的位置が撮影空間の上方に設けられた複数の受光器を通じて例えば三角測量等により測定され、3つの光点が形成する三角形の面の位置および傾きが求められる。そして、三角形の中心における面法線の位置および傾きを穿刺針の位置および方向とし、それを含むスライス位置を特定して断層像を撮影する。穿刺針の3次元ポジショニングに基づいてスライス位置を特定することはナビゲーション(navigation)とも呼ばれる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
三角形の中心に穿刺針の挿通孔を持つ穿刺補助器具は、使用中に術者の手や顔等により発光体の光が遮られやすい。光が遮られると光点の3次元的位置の測定ができなくなって穿刺針の位置が不明になる。
【0008】
また、対象の横から穿刺しようとすると、三角形の面が横を向くので上方からの光点の観測が不可能となり、穿刺針の3次元ポジショニングができなくなる。
そこで、本発明の課題は、3次元的ポジショニングが阻害されにくい穿刺針補助具を実現することである。また、対象の横から穿刺する場合の3次元ポジショニングが可能な穿刺補助器具を実現することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明は、3つの発光体をそれらが三角形を形成する関係でそれぞれ支持する発光体支持部と、前記三角形の面に対して予め定められた幾何学的関係で前記発光体支持部から突出する腕部と、前記腕部の前記発光体支持部側とは反対側の端部において前記腕部の突出方向と交差する方向に設けられた穿刺針挿通孔と、を具備することを特徴とする穿刺補助器具である。
【0010】
本発明では、3つの発光体をそれらが三角形を形成する関係でそれぞれ支持する発光体支持部に、三角形の面に対して予め定められた幾何学的関係で発光体支持部から突出する腕部を設け、この腕部の発光体支持部側とは反対側の端部において腕部の突出方向と交差する方向に穿刺針挿通孔を設けたので、発光体と穿刺針とが離間し、これによって、穿刺中に発光体の光が遮られにくくなる。
【0011】
前記腕部の突出方向は前記三角形の面に概ね平行であることが、三角形の面に概ね平行な方向において発光体と穿刺針とを離間させる点で好ましい。
前記腕部の突出方向は前記三角形の面に概ね垂直であることが、三角形の面に概ね垂直な方向において発光体と穿刺針とを離間させる点で好ましい。
【0012】
前記腕部は前記発光体支持部に対して着脱可能であることが、発光体支持部に対する腕部の組み合わせを可変にする点で好ましい。
前記腕部は長さを異にする複数の腕部の中から選択可能であることが、発光体と穿刺針との距離を変える点で好ましい。
【0013】
前記腕部は屈曲角度を異にする複数の腕部の中から選択可能であることが、穿刺針の穿刺角度を変える点で好ましい。
前記腕部は前記突出方向に伸縮可能であることが、発光体と穿刺針との距離を調節する点で好ましい。
【0014】
前記腕部は屈曲可能であることが、穿刺針の穿刺角度を調節する点で好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。本発明の実施の形態を説明する前の予備的説明として、穿刺に並行して対象の断層像を撮影する磁気共鳴撮影装置について説明する。
【0016】
図1に、磁気共鳴撮影装置のブロック(block)図を示す。同図に示すように、本装置はマグネットシステム(magnet system)100を有する。マグネットシステム100は1対の主磁場コイル(coil)部102、1対の勾配コイル部106およびRF(radio frequency)コイル部108を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。
【0017】
主磁場コイル部102および勾配コイル部106は、対をなすもの同士が軸方向に所定の距離を隔てて対向している。対向する対の間には空間が形成される。この空間の中心Cがマグネットシステム100の中心すなわちマグネットセンタ(magnet center)となる。マグネットセンタCを中心とする所定の半径の三次元領域が撮影空間となる。この撮影空間は外部に解放された空間となる。
【0018】
マグネットシステム100の撮影空間に、撮影の対象1がクレードル(cradle)500に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。対象1の撮影部位(例えば腹部)はRFコイル部108内に収容されている。
【0019】
主磁場コイル部102は撮影空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象1の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部102は例えば超伝導コイルを用いて構成される。
【0020】
勾配コイル部106は、互いに垂直な3軸すなわちスライス(slice)軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための3つの勾配磁場を生じる。
【0021】
静磁場空間における互いに垂直な座標軸をx,y,zとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り2軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままx,y,z軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。本装置では対象1の体軸の方向をz軸方向とする。
【0022】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード(phase encode)勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト(read out)勾配磁場ともいう。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部106は図示しない3系統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【0023】
RFコイル部108は静磁場空間に対象1の体内のスピン(spin)を励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをRF励起信号の送信ともいう。また、RF励起信号をRFパルスともいう。RFコイル部108は、また、励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号を受信する。
【0024】
勾配コイル部106には勾配駆動部130が接続されている。勾配駆動部130は勾配コイル部106に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部130は、勾配コイル部106における3系統の勾配コイルに対応して、図示しない3系統の駆動回路を有する。
【0025】
RFコイル部108にはRF駆動部140が接続されている。RF駆動部140はRFコイル部108に駆動信号を与えてRFパルスを送信し、対象1の体内のスピンを励起する。
【0026】
RFコイル部108にはデータ(data)収集部150が接続されている。
データ収集部150は、RFコイル部108が受信した受信信号をサンプリング(sampling)によって取り込み、それをディジタルデータ(digital data)として収集する。
【0027】
勾配駆動部130、RF駆動部140およびデータ収集部150には制御部160が接続されている。制御部160は、勾配駆動部130ないしデータ収集部150をそれぞれ制御して撮影を遂行する。
【0028】
制御部160は、例えばコンピュータ(computer)等を用いて構成される。制御部160は図示しないメモリ(memory)を有する。メモリは制御部160用のプログラム(program)および各種のデータを記憶している。制御部160の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【0029】
データ収集部150の出力側はデータ処理部170に接続されている。データ収集部150が収集したデータがデータ処理部170に入力される。データ処理部170は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部170は図示しないメモリを有する。メモリはデータ処理部170用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【0030】
データ処理部170は制御部160に接続されている。データ処理部170は制御部160の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部170がメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【0031】
データ処理部170は、データ収集部150が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間は2次元フーリエ(Fourier)空間を構成する。以下、フーリエ空間をkスペース(k−space)ともいう。データ処理部170は、kスペースのデータを2次元逆フ−リエ変換することにより対象1の断層像を再構成する。
【0032】
データ処理部170には、また、光点検出部120から光点検出信号が入力される。光点検出部120は、マグネットシステム100の付属機器として設けられている。
【0033】
光点検出部120は複数の光点検出器を有する。各光点検出器は、後述する穿刺補助器具に設けられた3つの発光体が発生する3つの光点について、それぞれその方向を検出する。
【0034】
データ処理部170は、複数の光点検出信号すなわち複数の光方向検出信号に基づいて、三角測量等により3つの光点の3次元的位置をそれぞれ計算し、3つの光点が同時に存在する平面の3次元的位置および傾きを計算する。計算方法は従来と同様である。
【0035】
3つの光点の3次元的位置およびそれらが同時に存在する平面の3次元的位置と傾きは、後述の穿刺針の3次元的位置および方向を特定するための基準位置および方向となる。
【0036】
3つの発光体に対する穿刺針の幾何学的関係は予め定めた固定の関係となっているので、基準位置および方向が確定すればそれに基づいて穿刺針の3次元的位置および方向を特定することができる。
【0037】
そして、特定された穿刺針の3次元的位置および方向に合わせて、断層像撮影のスライスの位置および傾きが定めされる。このようにスライスの位置および傾きを定めるために穿刺針の3次元的位置および方向を特定する動作を、ナビゲーションともいう。以下、「位置」という用語は位置ばかりでなく方向または傾きをも含むものとする。
【0038】
データ処理部170には表示部180および操作部190が接続されている。表示部180は、グラフィックディスプレー(graphic display)等で構成される。操作部190はポインティングデバイス(pointingdevice)を備えたキーボード(keyboard)等で構成される。
【0039】
表示部180は、データ処理部170から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部190は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部170に入力する。使用者は表示部180および操作部190を通じてインタラクティブ(interactive)に本装置を操作する。
【0040】
データ処理部170には、また、表示部182が接続されている。表示部182は、マグネットシステム100の付属機器として設けられている。表示部182は、グラフィックディスプレー等で構成される。表示部182は、データ処理部170から出力される再構成画像を表示する。
【0041】
図2および図3に、マグネットシステム100と表示部182および光点検出部120の関係を略図によって示す。図2は側面図、図3は図2についてのA−A断面図である。
【0042】
同図に示すように、マグネットシステム100は前部構造202および後部構造204を有する。これら前部構造202および後部構造204は、1対の主磁場コイル部102の一方と1対の勾配コイル部106の一方、および、1対の主磁場コイル部102の他方と1対の勾配コイル部106の他方がそれぞれ内蔵している。
【0043】
前部構造202および後部構造204は、上部がブリッジ(bridge)206によって連結され、下部がテーブル(table)208によって一体化されている。テーブル208の上面にはクレードル500があり、その上に対象1が搭載されている。対象1にはRFコイル部108が装着されている。
【0044】
表示部182はブリッジ206に取り付けられている。表示部182としては例えばLCD(Liquid Crystal Display)等が用いられる。光点検出部120は、ブリッジ206の内部に撮影空間を見下ろすように取り付けられている。
【0045】
磁気共鳴撮影装置の撮影動作を説明する。図4に、本装置が実行する磁気共鳴信号獲得用のパルスシーケンス(pulse sequence)の一例を示す。このパルスシーケンスは、スピンエコー(spin echo)を獲得するためのパルスシーケンスすなわちスピンエコー法によるパルスシーケンスである。
【0046】
同図の(1)はRFパルスすなわち90°パルスおよび180°パルスのシーケンスであり、(2)、(3)、(4)および(5)は、それぞれ、スライス勾配Gs、位相エンコード勾配Gp、リードアウト勾配GrおよびスピンエコーMRのシーケンスである。なお、90°パルスおよび180°パルスは中心値で代表する。パルスシーケンスは時間軸tに沿って左から右に進行する。
【0047】
同図に示すように、90°パルスおよび180°パルスにより、それぞれスピンの90°励起および180°励起が行われる。90°励起および180°励起のとき、それぞれスライス勾配Gs1およびGs3が印加され、所定のスライスについての選択励起が行われる。
【0048】
90°励起と180°励起の間で、位相エンコード勾配Gpによる位相軸方向の位相エンコードがおよびリードアウト勾配Gr1による周波数軸方向のディフェーズ(dephase)がそれぞれ行われる。
【0049】
180°励起後、リードアウト勾配Gr2によるリフェーズ(rephase)によってスピンエコーMRが発生する。スピンエコーMRは、エコー中心に関して対称的な波形を持つRF信号となる。エコー中心は90°励起からTE(echo time)後に生じる。スピンエコーMRは、データ収集部150によりビューデータ(view data)として収集される。
【0050】
このようなパスルシーケンスが、周期TR(repetition time)で例えば64〜256回繰り返される。繰り返しのたびに位相軸方向の位相エンコード勾配Gpを変更する。破線は位相エンコード勾配Gpの逐次変化を概念的に表す。これによって、位相軸方向の位相エンコードが異なる64〜256ビューのビューデータが得られる。このようにして得られたビューデータが、データ処理部170のメモリのkスペースに収集される。
【0051】
kスペースのデータを2次元逆フーリエ変換することにより、実空間における2次元画像データすなわち再構成画像が得られる。この画像が表示部180で表示される。
【0052】
図5に、本装置が実行する磁気共鳴信号獲得用のパルスシーケンスの他の例を示す。このパルスシーケンスは、グラディエントエコー(gradient echo)を獲得するためのパルスシーケンスすなわちグラディエントエコー法によるパルスシーケンスである。
【0053】
同図(1)はRFパルスすなわち90°パルスのシーケンスであり、(2)、(3)、(4)および(5)は、それぞれ、スライス勾配Gs、位相エンコード勾配Gp、リードアウト勾配GrおよびグラディエントエコーMRのシーケンスである。なお、90°パルスは中心値で代表する。パルスシーケンスは時間軸tに沿って左から右に進行する。
【0054】
同図に示すように、90°パルスによりスピンの90°励起が行われる。90°励起のときスライス勾配Gs1が印加され、所定のスライスについての選択励起が行われる。90°励起の後に、位相エンコード勾配Gpによる位相軸方向の位相エンコードが行われる。
【0055】
その後リードアウト勾配Gr1による周波数軸方向のディフェーズが行われ、次いで行われるリードアウト勾配Gr2によるリフェーズによってグラディエントエコーMRが発生する。
【0056】
グラディエントエコーMRは、エコー中心に関して対称的な波形を持つRF信号となる。エコー中心は90°励起からTE後に生じる。グラディエントエコーMRは、データ収集部150によりビューデータとして収集される。
【0057】
このようなパスルシーケンスが、周期TRで例えば64〜256回繰り返される。繰り返しのたびに位相軸方向の位相エンコード勾配Gpを変更する。破線は位相エンコード勾配Gpの逐次変化を概念的に表す。これによって、位相軸方向の位相エンコードが異なる64〜256ビューのビューデータが得られる。このようにして得られたビューデータが、データ処理部170のメモリのkスペースに収集される。
【0058】
kスペースのデータを2次元逆フーリエ変換することにより、実空間における2次元画像データすなわち再構成画像が得られる。この画像が表示部180で表示される。
【0059】
撮影はスピンエコー法またはグラディエントエコー法に限らず、ファーストスピンエコー(Fast Spin Echo)法やエコープラナー(Echo Planar)法等、他の適宜の技法によって行ってもよい。
【0060】
撮影に並行して対象1の生倹を行う場合は、図6に示すように、術者300が前部構造202と後部構造204の間の空間に身を入れて穿刺を行う。RFコイル部108には穿刺用の開口が適宜設けられてあり、それを通じて穿刺が行われる。術者300は、表示部182に表示される画像によって、対象1の体内における患部および針400の位置を確認しながら穿刺を進める。針400は穿刺補助器具600に取り付けられている。
【0061】
図7および図8に、穿刺補助器具600の構成例および使用状態をそれぞれ略図によって示す。本器具は本発明の実施の形態の一例である。本器具の構成によって、本発明の器具に関する実施の形態の一例が示される。
【0062】
同図に示すように、穿刺補助器具600は、発光体支持部610および腕部620からなる。発光体支持部610は、本発明における発光体支持部の実施の形態の一例である。腕部620は、本発明における腕部の実施の形態の一例である。
【0063】
発光体支持部610は三叉構造を有する。三叉構造の各枝は等角度間隔で放射状に延びている。各枝の端部の上面には発光体612が設けられている。発光体612としては実質的に全方位に光を発散する点光源、例えば発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等が用いられる。3つの発光体612のうち少なくとも1つは、光の変調等により他とは異なる発光態様を有し、それによって他とは区別できるようになっている。
【0064】
3つの発光体612は、発光体支持部610の三叉構造の中心から等距離の位置に設けられる。これによって、3つの発光体612を仮想的な線で結んだときにできる三角形は正三角形となる。以下、3つの発光体612を仮想的な線で結んだときにできる三角形を単に発光体612の三角形ともいう。少なくとも1つの発光体612が他と区別できることにより、三角形はその向きを識別することが可能である。
【0065】
なお、3つの発光体612は、発光体支持部610の三叉構造の中心から等距離の位置に設ける必要はなく、いずれか1つが不等距離あるいはいずれも不等距離であってよい。したがって、発光体612の三角形は正三角形に限らず二等辺三角形または不等辺三角形であってよい。以下、正三角形の例で説明するが、二等辺三角形または不等辺三角形の場合も同様になる。
【0066】
発光体支持部610は腕部620の一方の端部に取り付けられている。腕部620の、発光体支持部610が取り付けられる部分には発光体支持部受け622が形成されている。発光体支持部受け622は有底の浅い鉢状の構造を有する。鉢状構造の縁部には発光体支持部610の三叉構造の3つの枝に対応する3つの溝が形成されている。これら溝と枝との嵌合により発光体支持部610と腕部620が一体化されている。
【0067】
一体化された状態では、腕部620が発光体支持部610の1つの枝と平行になる。例えば、この枝に設けられた発光体612は他の2つから区別可能になっている。腕部620は、また、発光体612の三角形の面と平行になる。腕部620の中間部は、本器具を使用するときに使用者が手で把持する部分である。
【0068】
なお、腕部620と発光体支持部610の1つの枝は平行である必要はなく、予め定めた固定の幾何学的関係としてよい。発光体612の三角形の面に対しても同様である。以下、平行な例で説明するが他の固定的な関係とした場合も同様になる。
【0069】
腕部620の他方の端部には針受け624が形成されている。針受け624には挿通孔626が穿たれており、この挿通孔626に穿刺用の針400が挿通される。挿通孔626は、本発明における穿刺針挿通孔の実施の形態の一例である。
【0070】
挿通孔626の中心軸は腕部620の中心軸に垂直である。また、両中心軸が属する平面は、発光体612の三角形の面に垂直である。なお、挿通孔626の中心軸は腕部620の中心軸に垂直である必要なく予め定めた一定の角度であってよい。両中心軸が属する平面についても同様である。以下、垂直な例で説明するが他の角度の場合も同様になる。
【0071】
発光体支持部610と腕部620は、接着等により分離不可能に一体化されている。あるいは、図9に示すように、両者を分離可能なものとしてもよい。分離可能とした場合は、例えば図10に示すように、長さが異なる腕部620を予め複数個用意し、必要に応じて交換して使用することができる。分離不可能な場合は腕部620を伸縮可能なものとしてもよい。
【0072】
穿刺補助器具600を上記のように構成したことにより、発光体612と針受け624とが離間する。このため、針受け624に針400を挿通して対象1の穿刺を行う場合に、術者300の手や頭等によって発光体612の光が遮られにくくなる。
【0073】
図11および図12に、穿刺補助器具600の他の構成例および使用状態をそれぞれ略図によって示す。本器具は本発明の実施の形態の一例である。本器具の構成によって、本発明の器具に関する実施の形態の一例が示される。
【0074】
同図において、図7に示したものと同様のものは同一の符号を付して説明を省略する。同図に示すように、穿刺補助器具600は、発光体支持部610および腕部620’からなる。
【0075】
発光体支持部610は腕部620’の一方の端部に取り付けられている。腕部620’の、発光体支持部610が取り付けられる部分には発光体支持部受け622’が形成されている。発光体支持部受け622’は有底の浅い鉢状の構造を有する。鉢状構造の縁部には発光体支持部610の三叉構造の3つの枝に対応する3つの溝が形成されている。これら溝と枝との嵌合により発光体支持部610と腕部620’が一体化されている。
【0076】
一体化された状態では、腕部620’は発光体612の三角形の面と垂直になる。また、腕部620’の中心軸は発光体612の三角形の中心を通る。腕部620’の中間部は、本器具を使用するときに使用者が手で把持する部分である。
【0077】
なお、腕部620’の中心軸は発光体612の三角形の面に垂直である必要はなく、予め定めた固定の幾何学的関係としてよい。中心軸が通る位置についても同様である。以下、三角形の中心に垂直な例で説明するが他の固定的な関係とした場合も同様になる。
【0078】
腕部620’の他方の端部には針受け624’が形成されている。針受け624’には挿通孔626’が穿たれており、この挿通孔626’に穿刺用の針400が挿通される。
【0079】
挿通孔626’の中心軸は腕部620’の中心軸に垂直である。また、両中心軸が属する平面は、発光体612の三角形の面に垂直であり、かつ、発光体支持部610の1つの枝に平行である。例えば、この枝に設けられた発光体612は他の2つから区別可能になっている。
【0080】
なお、挿通孔626’の中心軸は腕部620’の中心軸に垂直である必要なく予め定めた一定の角度であってよい。両中心軸が属する平面についても同様である。以下、垂直な例で説明するが他の角度の場合も同様になる。
【0081】
発光体支持部610と腕部620’は、接着等により分離不可能に一体化されている。あるいは、図13に示すように両者を分離可能なものとしてもよい。分離可能とした場合は、例えば図14に示すように、長さが異なる腕部620’を予め複数個用意し、必要に応じて交換して使用することができる。あるいは、図15に示すように、屈曲した腕部620’を用意し目的に応じて使い分けるようにしてもよい。また、屈曲の角度が異なる複数の腕を用意し、目的にあったものを使用するようにしてもよい。発光体支持部610と腕部620’が分離不可能な場合は、腕部620を伸縮可能あるいは屈曲可能なものとしてもよいのはいうまでもない。
【0082】
穿刺補助器具600を上記のように構成したことにより、発光体612と針受け624’とが離間する。このため、針受け624’に針400を挿通して対象1の穿刺を行う場合に、術者300の手や頭等によって発光体612の光が遮られにくくなる。さらに、対象1を横から穿刺する場合でも発光体612の光点を光点検出部120で検出できるので、従来不可能であった横からの穿刺が可能になる。
【0083】
このような穿刺補助器具600を用いる穿刺に並行して磁気共鳴撮影を行う場合の動作のフロー(flow)図を図16に示す。同図に示すように、ステップ(step)702で、ナビゲーションが開始される。
【0084】
これによって、ステップ704で、光点位置検出が行われる。すなわち、データ処理部170により、光点検出部120から入力される信号に基づいて、穿刺補助器具600の発光体612が生じる3つの光点の3次元的位置が求められる。
【0085】
次に、ステップ706で、穿刺針の位置および向きの計算が行われる。すなわち、データ処理部170が、3つの光点すなわち三角形の3次元的位置を基準として、これら三角形に対して予め定められた幾何学的関係にある針400の3次元的位置および向きを計算する。
【0086】
次に、ステップ708で、穿刺針の位置と向きに合わせたスライス決定が行われる。すなわち、データ処理部170が針400の3次元的位置および向きに合致するスライスを決定する。
【0087】
次に、ステップ710で、スキャンを行う。すなわち、データ処理部170が制御部160を通じて勾配駆動部130およびRF駆動部140を駆使して、当該のスライスについてのスキャンを行う。
【0088】
次に、ステップ712で、画像再構成および表示を行う。すなわち、データ処理部170がスキャンデータに基づいて画像を再構成し、表示部180および表示部182に表示する。表示画像には針400の像が含まれる。術者300は表示部182に表示された画像によって針400の位置を確認しながら穿刺を遂行する。
【0089】
ステップ714での判定に基づき、穿刺作業が終了するまではステップ704からステップ712までの動作が繰り返される。
以上は、穿刺に並行して磁気共鳴撮影装置により断層像を撮影する例であるが、断層像を撮影する装置は磁気共鳴撮影装置に限るものではなく、例えばX線CT(Computed)Tomography)装置等適宜の撮影装置を用いて行ってもよいのはいうまでもない。
【0090】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、3次元的ポジショニングが阻害されにくい穿刺針補助具を実現することができる。また、対象の横から穿刺する場合の3次元ポジショニングが可能な穿刺補助器具を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】磁気共鳴撮影装置のブロック図である。
【図2】マグネットシステムの構成を示す略図である。
【図3】マグネットシステムの構成を示す略図である。
【図4】磁気共鳴撮影のパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図5】磁気共鳴撮影のパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図6】穿刺中の状態を示す略図である。
【図7】穿刺補助器具の構成を示す略図である。
【図8】穿刺補助器具の構成を示す略図である。
【図9】穿刺補助器具の構成を示す略図である。
【図10】穿刺補助器具の腕部構成を示す略図である。
【図11】穿刺補助器具の構成を示す略図である。
【図12】穿刺補助器具の構成を示す略図である。
【図13】穿刺補助器具の構成を示す略図である。
【図14】穿刺補助器具の腕部構成を示す略図である。
【図15】穿刺補助器具の腕部構成を示す略図である。
【図16】穿刺に並行して磁気共鳴撮影を行う場合のフロー図である。
【符号の説明】
600 穿刺補助器具
610 発光体支持部
612 発光体
620,620’ 腕部
622,622’ 発光体支持部受け
624,624’ 針受け
626,626’ 挿通孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a puncture assisting device, and more particularly to a puncture assisting device for performing puncture in parallel with photographing on an object accommodated in a photographing space.
[0002]
[Prior art]
In a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus, an object to be imaged is carried into an internal space of a magnet system (namely, an imaging space in which a static magnetic field is formed), and a gradient magnetic field and a high-frequency magnetic field are applied to the object. A magnetic resonance signal is generated from the inner spin, and an image is reconstructed based on the received signal.
[0003]
When performing biopsy on the subject, magnetic resonance imaging is performed in parallel, and the surgeon performs puncture while observing the state of the ginger needle entering the body on the displayed tomogram To do.
[0004]
In order to capture a tomographic image including the puncture needle, detection of the three-dimensional position of the puncture needle in the imaging space, that is, three-dimensional positioning of the puncture needle is performed.
[0005]
Puncture aids are used to enable three-dimensional positioning. The puncture assisting device has three light emitters provided at positions corresponding to the apexes of the triangle, and a puncture needle insertion hole provided perpendicular to the triangle surface at a position corresponding to the center of the triangle.
[0006]
The three-dimensional position of the light spot generated by the light emitter is measured by, for example, triangulation through a plurality of light receivers provided above the imaging space, and the position and inclination of the triangular surface formed by the three light spots are obtained. . Then, the position and inclination of the surface normal at the center of the triangle is set as the position and direction of the puncture needle, and a slice position including the position is specified to take a tomographic image. Specifying the slice position based on the three-dimensional positioning of the puncture needle is also referred to as navigation.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
A puncture assisting device having a puncture needle insertion hole at the center of a triangle is likely to block light from the light emitter by the operator's hand or face during use. When the light is blocked, the three-dimensional position of the light spot cannot be measured, and the position of the puncture needle becomes unknown.
[0008]
In addition, when trying to puncture from the side of the object, the triangular surface faces sideways, so it becomes impossible to observe the light spot from above, and the puncture needle cannot be positioned three-dimensionally.
Then, the subject of this invention is implement | achieving the puncture needle auxiliary tool with which three-dimensional positioning is hard to be inhibited. It is another object of the present invention to provide a puncture assisting device that can perform three-dimensional positioning when puncturing from the side of an object.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a light emitter support portion that supports three light emitters in a relation that they form a triangle, and a geometric relationship that is predetermined with respect to the plane of the triangle. An arm protruding from the light emitter support, and a puncture needle insertion hole provided in a direction intersecting the protruding direction of the arm at the end of the arm opposite to the light emitter support; A puncture assisting device characterized by comprising:
[0010]
In the present invention, the illuminant support part that supports the three illuminants in a relation that they form a triangle, and the arm part that protrudes from the illuminant support part in a predetermined geometric relationship with respect to the plane of the triangle Since the puncture needle insertion hole is provided in a direction intersecting the protruding direction of the arm portion at the end portion of the arm portion opposite to the light emitter support portion side, the light emitter and the puncture needle are separated from each other. This makes it difficult for light from the light emitter to be blocked during puncturing.
[0011]
It is preferable that the projecting direction of the arm portion is substantially parallel to the triangular surface in terms of separating the light emitter and the puncture needle in a direction substantially parallel to the triangular surface.
It is preferable that the projecting direction of the arm portion is substantially perpendicular to the triangular surface in terms of separating the light emitter and the puncture needle in a direction substantially perpendicular to the triangular surface.
[0012]
It is preferable that the arm part is detachable from the light emitter support part in that the combination of the arm part and the light emitter support part is variable.
The arm portion is preferably selectable from a plurality of arm portions having different lengths in terms of changing the distance between the light emitter and the puncture needle.
[0013]
The arm portion is preferably selectable from a plurality of arm portions having different bending angles in terms of changing the puncture angle of the puncture needle.
It is preferable that the arm portion can be expanded and contracted in the protruding direction in terms of adjusting the distance between the light emitter and the puncture needle.
[0014]
The arm portion is preferably bendable from the viewpoint of adjusting the puncture angle of the puncture needle.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment. As a preliminary explanation before describing the embodiment of the present invention, a magnetic resonance imaging apparatus for imaging a tomographic image of an object in parallel with puncture will be described.
[0016]
FIG. 1 shows a block diagram of a magnetic resonance imaging apparatus. As shown in the figure, this apparatus has a
[0017]
The main magnetic
[0018]
A
[0019]
The main magnetic
[0020]
The
[0021]
When the coordinate axes perpendicular to each other in the static magnetic field space are x, y, and z, any of the axes can be a slice axis. In that case, one of the remaining two axes is a phase axis, and the other is a frequency axis. In addition, the slice axis, the phase axis, and the frequency axis can have arbitrary inclinations with respect to the x, y, and z axes while maintaining the perpendicularity therebetween. In this apparatus, the direction of the body axis of the
[0022]
The gradient magnetic field in the slice axis direction is also called a slice gradient magnetic field. The gradient magnetic field in the phase axis direction is also called a phase encode gradient magnetic field. The gradient magnetic field in the frequency axis direction is also referred to as a read out gradient magnetic field. In order to make it possible to generate such a gradient magnetic field, the
[0023]
The
[0024]
A
[0025]
An
[0026]
The
The
[0027]
A
[0028]
The
[0029]
The output side of the
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
The light
[0034]
The
[0035]
The three-dimensional position of the three light spots and the three-dimensional position and inclination of the plane in which they are present simultaneously serve as a reference position and direction for specifying the three-dimensional position and direction of the puncture needle described later.
[0036]
Since the geometric relationship of the puncture needle with respect to the three light emitters is a predetermined fixed relationship, if the reference position and direction are determined, the three-dimensional position and direction of the puncture needle can be specified based on that. it can.
[0037]
Then, in accordance with the specified three-dimensional position and direction of the puncture needle, the position and inclination of the tomographic image slice are determined. The operation of specifying the three-dimensional position and direction of the puncture needle to determine the position and inclination of the slice in this way is also referred to as navigation. Hereinafter, the term “position” includes not only the position but also the direction or inclination.
[0038]
A
[0039]
The
[0040]
A
[0041]
2 and 3 schematically show the relationship among the
[0042]
As shown in the figure, the
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
An imaging operation of the magnetic resonance imaging apparatus will be described. FIG. 4 shows an example of a pulse sequence for acquiring a magnetic resonance signal executed by the present apparatus. This pulse sequence is a pulse sequence for acquiring a spin echo, that is, a pulse sequence by a spin echo method.
[0046]
(1) in the figure is an RF pulse, that is, a sequence of 90 ° pulse and 180 ° pulse, and (2), (3), (4) and (5) are slice gradient Gs, phase encode gradient Gp, This is a sequence of the readout gradient Gr and the spin echo MR. The 90 ° pulse and the 180 ° pulse are represented by center values. The pulse sequence proceeds from left to right along the time axis t.
[0047]
As shown in the figure, 90 ° excitation and 180 ° excitation of the spin are performed by the 90 ° pulse and the 180 ° pulse, respectively. During 90 ° excitation and 180 ° excitation, slice gradients Gs1 and Gs3 are applied, respectively, and selective excitation for a predetermined slice is performed.
[0048]
Between 90 ° excitation and 180 ° excitation, phase encoding in the phase axis direction by the phase encoding gradient Gp and dephasing in the frequency axis direction by the readout gradient Gr1 are performed.
[0049]
After 180 ° excitation, a spin echo MR is generated by rephasing with the readout gradient Gr2. The spin echo MR is an RF signal having a symmetrical waveform with respect to the echo center. The echo center occurs after TE (echo time) from 90 ° excitation. The spin echo MR is collected as view data by the
[0050]
Such a pulse sequence is repeated 64 to 256 times in a cycle TR (repetition time), for example. The phase encode gradient Gp in the phase axis direction is changed every time it is repeated. The broken line conceptually represents the sequential change of the phase encoding gradient Gp. As a result, view data of 64 to 256 views having different phase encoding in the phase axis direction is obtained. The view data obtained in this way is collected in the k space of the memory of the
[0051]
Two-dimensional image data in real space, that is, a reconstructed image is obtained by performing two-dimensional inverse Fourier transform on k-space data. This image is displayed on the
[0052]
FIG. 5 shows another example of a pulse sequence for acquiring a magnetic resonance signal executed by the present apparatus. This pulse sequence is a pulse sequence for acquiring a gradient echo, that is, a pulse sequence by a gradient echo method.
[0053]
(1) is a sequence of RF pulses, ie, 90 ° pulses. (2), (3), (4) and (5) are slice gradient Gs, phase encode gradient Gp, readout gradient Gr and This is a gradient echo MR sequence. The 90 ° pulse is represented by the center value. The pulse sequence proceeds from left to right along the time axis t.
[0054]
As shown in the figure, 90 ° excitation of spin is performed by a 90 ° pulse. A slice gradient Gs1 is applied at the time of 90 ° excitation, and selective excitation is performed for a predetermined slice. After the 90 ° excitation, phase encoding in the phase axis direction by the phase encoding gradient Gp is performed.
[0055]
Thereafter, dephasing in the frequency axis direction is performed by the readout gradient Gr1, and gradient echo MR is generated by the subsequent rephasing by the readout gradient Gr2.
[0056]
The gradient echo MR is an RF signal having a symmetrical waveform with respect to the echo center. The echo center occurs after TE from 90 ° excitation. The gradient echo MR is collected as view data by the
[0057]
Such a pulse sequence is repeated, for example, 64 to 256 times in a cycle TR. The phase encode gradient Gp in the phase axis direction is changed every time it is repeated. The broken line conceptually represents the sequential change of the phase encoding gradient Gp. As a result, view data of 64 to 256 views having different phase encoding in the phase axis direction is obtained. The view data obtained in this way is collected in the k space of the memory of the
[0058]
Two-dimensional image data in real space, that is, a reconstructed image is obtained by performing two-dimensional inverse Fourier transform on k-space data. This image is displayed on the
[0059]
The imaging is not limited to the spin echo method or the gradient echo method, but may be performed by other appropriate techniques such as a fast spin echo method or an echo planer method.
[0060]
When performing sacrifice of the subject 1 in parallel with imaging, the surgeon 300 puts himself in the space between the
[0061]
FIG. 7 and FIG. 8 schematically show a configuration example and a usage state of the
[0062]
As shown in the figure, the
[0063]
The light
[0064]
The three
[0065]
Note that the three
[0066]
The
[0067]
In the integrated state, the
[0068]
Note that one branch of the
[0069]
A
[0070]
The central axis of the
[0071]
The
[0072]
By configuring the
[0073]
FIG. 11 and FIG. 12 schematically show another configuration example and use state of the
[0074]
In the figure, the same components as those shown in FIG. As shown in the figure, the
[0075]
The
[0076]
In the integrated state, the
[0077]
Note that the central axis of the
[0078]
A
[0079]
The central axis of the
[0080]
The central axis of the
[0081]
The
[0082]
By configuring the
[0083]
FIG. 16 shows a flow diagram of the operation when magnetic resonance imaging is performed in parallel with puncturing using such a
[0084]
Accordingly, in
[0085]
Next, in
[0086]
Next, in
[0087]
Next, in
[0088]
Next, in
[0089]
Based on the determination in
The above is an example of taking a tomographic image with a magnetic resonance imaging apparatus in parallel with puncturing, but the apparatus for imaging a tomographic image is not limited to a magnetic resonance imaging apparatus, for example, an X-ray CT (Computed) Tomography) apparatus. Needless to say, it may be performed using an appropriate photographing apparatus.
[0090]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to realize a puncture needle assisting tool in which three-dimensional positioning is hardly hindered. In addition, a puncture assisting device capable of three-dimensional positioning when puncturing from the side of the object can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a magnetic resonance imaging apparatus.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a magnet system.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a magnet system.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a pulse sequence of magnetic resonance imaging.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a pulse sequence of magnetic resonance imaging.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state during puncturing.
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a puncture assist device.
FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of a puncture assisting device.
FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of a puncture assist device.
FIG. 10 is a schematic diagram showing an arm configuration of a puncture assisting device.
FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of a puncture assisting device.
FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of a puncture assist device.
FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a puncture assisting device.
FIG. 14 is a schematic view showing an arm configuration of a puncture assisting device.
FIG. 15 is a schematic diagram showing an arm configuration of a puncture assisting device.
FIG. 16 is a flowchart when magnetic resonance imaging is performed in parallel with puncturing.
[Explanation of symbols]
600 Puncture aid
610 Light Emitter Support
612 Light emitter
620, 620 'arm
622, 622 'luminous body support portion receiver
624,624 'Needle guard
626, 626 'insertion hole
Claims (8)
前記三角形の面に対して予め定められた幾何学的関係で前記発光体支持部から突出する腕部と、
前記腕部の前記発光体支持部側とは反対側の端部において前記腕部の突出方向と交差する方向に設けられた穿刺針挿通孔と、
を具備することを特徴とする穿刺補助器具。A light emitter support that supports the three light emitters in a triangular relationship with each other;
Arms projecting from the light emitter support in a predetermined geometric relationship to the triangular surface;
A puncture needle insertion hole provided in a direction intersecting the protruding direction of the arm part at the end of the arm part opposite to the light emitter support part side;
A puncture assisting device comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の穿刺補助器具。The projecting direction of the arm is substantially parallel to the triangular surface.
The puncture assisting device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の穿刺補助器具。The projecting direction of the arm is generally perpendicular to the triangular surface.
The puncture assisting device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載の穿刺補助器具。The arm part is detachable from the light emitter support part.
The puncture assisting device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
ことを特徴とする請求項4に記載の穿刺補助器具。The arm portion can be selected from a plurality of arm portions having different lengths.
The puncture assisting device according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4に記載の穿刺補助器具。The arm portion can be selected from a plurality of arm portions having different bending angles.
The puncture assisting device according to claim 4.
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載の穿刺補助器具。The arm portion can be expanded and contracted in the protruding direction.
The puncture assisting device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載の穿刺補助器具。The arm is bendable;
The puncture assisting device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
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