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公開番号2025105869
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2025075090,2023553868
出願日2025-04-30,2021-10-15
発明の名称磁気粒子イメージング装置、磁気粒子イメージング方法、及び磁気粒子イメージングプログラム
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類A61B 5/0515 20210101AFI20250703BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】高い空間分解能を持つ磁気ナノ粒子画像を生成する。
【解決手段】MPI装置(1)は、FFL領域(60)の走査方向(Y)の位置と回転方向(R)の角度とに基づいて磁化変化の投影データを生成し、投影データごとにシステム関数を用いて感度補正を行うことで補正投影データを生成し、これに対して画像再構成を行い磁気ナノ粒子画像を生成する。制御部(40)は、システム関数生成時に、線状ゼロ磁場生成部(10)に、予め定められた粒子濃度の磁気ナノ粒子を含み且つ予め定められた大きさを持つ構造体(51)内においてFFL領域(60)を形成し、FFL領域(60)を走査、又は回転、又は走査及び回転させ、励起磁場印加部(20)に、構造体(51)内のFFL領域を含む磁場領域に対して励起磁場を印加させ、検出部(30)に、構造体(51)内の磁化変化を検出させ、投影データごとにシステム関数を生成する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
被写体内の磁気ナノ粒子の空間分布を示す磁気ナノ粒子画像を生成する磁気粒子イメージング装置であって、
前記被写体内に線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を予め定められた方向に移動させる線状ゼロ磁場生成部と、
前記線状ゼロ磁場領域を含む磁場領域に対して交流の励起磁場を印加する励起磁場印加部と、
前記励起磁場によって発生する前記磁気ナノ粒子の磁化変化を検出する検出部と、
制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記磁気ナノ粒子画像を生成するときに、
前記線状ゼロ磁場生成部に、前記被写体としての撮像対象内に前記線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を走査、又は回転、又は走査及び回転させ、
前記励起磁場印加部に、前記励起磁場を印加させ、
前記検出部に、前記磁化変化を検出させ、
前記線状ゼロ磁場領域の前記走査方向の位置と前記線状ゼロ磁場領域の前記回転方向の角度とに基づいて前記磁化変化の投影データを生成し、
前記投影データごとに予め取得されているシステム関数を用いて、前記投影データに対して感度補正を行うことで補正投影データを生成し、
前記補正投影データに基づいて前記磁気ナノ粒子画像を生成し、
前記制御部は、前記システム関数を生成するときに、
前記線状ゼロ磁場生成部に、予め定められた粒子濃度の前記磁気ナノ粒子を含み且つ予め定められた大きさを持つ前記被写体である構造体内において前記線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を走査、又は回転、又は走査及び回転させ、
前記励起磁場印加部に、前記構造体内の前記線状ゼロ磁場領域を含む磁場領域に対して前記励起磁場を印加させ、
前記検出部に、前記構造体内の前記磁化変化を検出させ、
前記構造体内の前記磁化変化に基づいて前記投影データごとに前記システム関数を生成する
ことを特徴とする磁気粒子イメージング装置。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
前記線状ゼロ磁場生成部は、前記走査に際し、前記線状ゼロ磁場領域を前記走査方向に予め定められた移動距離ずつ直線移動させることを特徴とする請求項１に記載の磁気粒子イメージング装置。
【請求項３】
前記走査方向は、前記線状ゼロ磁場領域の長手方向に直交する方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気粒子イメージング装置。
【請求項４】
前記線状ゼロ磁場生成部は、前記回転に際し、前記線状ゼロ磁場領域を予め定められた回転角度ずつ回転させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気粒子イメージング装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記システム関数を生成するときに、前記位置及び前記角度の組み合わせの各々における検出感度を示すシステム関数を生成して、複数の前記システム関数を含むシステム関数セットを記憶装置に記憶させる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気粒子イメージング装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記磁気ナノ粒子画像を生成するときに、前記記憶装置から前記システム関数を選択して、選択された前記システム関数を用いて前記投影データに対して感度補正を行い、前記補正投影データを生成する
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気粒子イメージング装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記磁気ナノ粒子画像を生成するときに、前記記憶装置から前記システム関数を選択して、前記選択されたシステム関数を用いた補間により、前記選択されたシステム関数以外のシステム関数を推定し、選択された前記システム関数と推定された前記システム関数とを用いて前記投影データに対して感度補正を行い、前記補正投影データを生成する
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気粒子イメージング装置。
【請求項８】
前記システム関数セットを記憶する前記記憶装置をさらに有する
ことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の磁気粒子イメージング装置。
【請求項９】
被写体内に線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を予め定められた方向に移動させる線状ゼロ磁場生成部と、前記線状ゼロ磁場領域を含む磁場領域に対して交流の励起磁場を印加する励起磁場印加部と、前記励起磁場によって発生する磁気ナノ粒子の磁化変化を検出する検出部と、を有し、前記被写体である撮像対象内の磁気ナノ粒子の空間分布を示す磁気ナノ粒子画像を生成する磁気粒子イメージング装置によって実行される、磁気粒子イメージング方法であって、
前記磁気ナノ粒子画像を生成するときには、
前記線状ゼロ磁場生成部に、前記撮像対象内に前記線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を走査、又は回転、又は走査及び回転させるステップと、
前記励起磁場印加部に、前記励起磁場を印加させるステップと、
前記検出部に、前記磁化変化を検出させるステップと、
前記線状ゼロ磁場領域の前記走査方向の位置と前記線状ゼロ磁場領域の前記回転方向の角度とに基づいて前記磁化変化の投影データを生成するステップと、
前記投影データごとに予め取得されているシステム関数を用いて、前記投影データに対して感度補正を行うことで補正投影データを生成するステップと、
前記補正投影データに基づいて前記磁気ナノ粒子画像を生成するステップと、を有し
前記システム関数を生成するときには、
前記線状ゼロ磁場生成部に、予め定められた粒子濃度の前記磁気ナノ粒子を含み且つ予め定められた大きさを持つ前記被写体である構造体内において前記線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を走査、又は回転、又は走査及び回転させるステップと、
前記励起磁場印加部に、前記構造体内の前記線状ゼロ磁場領域を含む磁場領域に対して前記励起磁場を印加させるステップと、
前記検出部に、前記構造体内の前記磁化変化を検出させるステップと、
前記構造体内の前記磁化変化に基づいて前記投影データごとに前記システム関数を生成するステップと、を有する
ことを特徴とする磁気粒子イメージング方法。
【請求項１０】
被写体内に線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を予め定められた方向に移動させる線状ゼロ磁場生成部と、前記線状ゼロ磁場領域を含む磁場領域に対して交流の励起磁場を印加する励起磁場印加部と、前記励起磁場によって発生する磁気ナノ粒子の磁化変化を検出する検出部と、を有し、前記被写体である撮像対象内の磁気ナノ粒子の空間分布を示す磁気ナノ粒子画像を生成する磁気粒子イメージング装置によって実行される、磁気粒子イメージングプログラムであって、
前記磁気ナノ粒子画像を生成するときには、前記磁気粒子イメージング装置に、
前記線状ゼロ磁場生成部に、前記撮像対象内に前記線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を走査、又は回転、又は走査及び回転させるステップと、
前記励起磁場印加部に、前記励起磁場を印加させるステップと、
前記検出部に、前記磁化変化を検出させるステップと、
前記線状ゼロ磁場領域の前記走査方向の位置と前記線状ゼロ磁場領域の前記回転方向の角度とに基づいて前記磁化変化の投影データを生成するステップと、
前記投影データごとに予め取得されているシステム関数を用いて、前記投影データに対して感度補正を行うことで補正投影データを生成するステップと、
前記補正投影データに基づいて前記磁気ナノ粒子画像を生成するステップと、を実行させ、
前記システム関数を生成するときには、前記磁気粒子イメージング装置に、
前記線状ゼロ磁場生成部に、予め定められた粒子濃度の前記磁気ナノ粒子を含み且つ予め定められた大きさを持つ前記被写体である構造体内において前記線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を走査、又は回転、又は走査及び回転させるステップと、
前記励起磁場印加部に、前記構造体内の前記線状ゼロ磁場領域を含む磁場領域に対して前記励起磁場を印加させるステップと、
前記検出部に、前記構造体内の前記磁化変化を検出させるステップと、
前記構造体内の前記磁化変化に基づいて前記投影データごとに前記システム関数を生成するステップと、を実行させる
ことを特徴とする磁気粒子イメージングプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、磁気粒子イメージング装置、磁気粒子イメージング方法、及び磁気粒子イメージングプログラムに関する。
続きを表示（約 3,600 文字）【背景技術】
【０００２】
造影剤としての磁気ナノ粒子を撮像対象に注入し、磁気ナノ粒子の磁化変化から発生する高調波信号に基づいて、撮像対象内の磁気ナノ粒子の空間分布を画像化する磁気粒子イメージング（「ＭａｇｎｅｔｉｃＰａｒｔｉｃｌｅＩｍａｇｉｎｇ（ＭＰＩ）」ともいう。）装置の提案がある。特許文献１は、静磁場発生コイルで線状ゼロ磁場領域を形成し、この線状ゼロ磁場領域内に存在する磁気ナノ粒子に磁化変化を生じさせ、そのときに発生する高調波信号を検出する処理を、線状ゼロ磁場領域の走査方向の各位置で行うことで、磁気ナノ粒子の空間分布を画像化する磁気粒子イメージング装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－９６９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記磁気粒子イメージング装置では、線状ゼロ磁場領域内に存在する磁気ナノ粒子のみで発生した磁化変化を検出することが望ましい。しかし、実際には線状ゼロ磁場領域の外側近傍（例えば、周囲）の磁気ナノ粒子で発生する局所磁場の影響を受け、線状ゼロ磁場領域の周囲の磁気ナノ粒子でも磁化変化が生じる。このため、空間分解能の低い磁気ナノ粒子画像が生成される。
【０００５】
本開示は、高い空間分解能を持つ磁気ナノ粒子画像を生成することを可能にする磁気粒子イメージング装置、磁気粒子イメージング方法、及び磁気粒子イメージングプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の磁気粒子イメージング装置は、被写体内の磁気ナノ粒子の空間分布を示す磁気ナノ粒子画像を生成する装置であって、前記被写体内に線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を予め定められた方向に移動させる線状ゼロ磁場生成部と、前記線状ゼロ磁場領域を含む磁場領域に対して交流の励起磁場を印加する励起磁場印加部と、前記励起磁場によって発生する前記磁気ナノ粒子の磁化変化を検出する検出部と、制御部と、を有し、
前記制御部は、前記磁気ナノ粒子画像を生成するときに、前記線状ゼロ磁場生成部に、前記被写体としての撮像対象内に前記線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を走査、又は回転、又は走査及び回転させ、前記励起磁場印加部に、前記励起磁場を印加させ、前記検出部に、前記磁化変化を検出させ、前記線状ゼロ磁場領域の前記走査方向の位置と前記線状ゼロ磁場領域の前記回転方向の角度とに基づいて前記磁化変化の投影データを生成し、前記投影データごとに予め取得されているシステム関数を用いて、前記投影データに対して感度補正を行うことで補正投影データを生成し、前記補正投影データに基づいて前記磁気ナノ粒子画像を生成し、
前記制御部は、前記システム関数を生成するときに、前記線状ゼロ磁場生成部に、予め定められた粒子濃度の前記磁気ナノ粒子を含み且つ予め定められた大きさを持つ前記被写体である構造体内において前記線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を走査、又は回転、又は走査及び回転させ、前記励起磁場印加部に、前記構造体内の前記線状ゼロ磁場領域を含む磁場領域に対して前記励起磁場を印加させ、前記検出部に、前記構造体内の前記磁化変化を検出させ、前記構造体内の前記磁化変化に基づいて前記投影データごとに前記システム関数を生成することを特徴とする。
【０００７】
本開示の磁気粒子イメージング方法は、被写体内に線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を予め定められた走査方向に走査させ及び予め定められた方向に移動させる線状ゼロ磁場生成部と、前記線状ゼロ磁場領域を含む磁場領域に対して交流の励起磁場を印加する励起磁場印加部と、前記励起磁場によって発生する磁気ナノ粒子の磁化変化を検出する検出部と、を有し、前記被写体としての撮像対象内の磁気ナノ粒子の空間分布を示す磁気ナノ粒子画像を生成する磁気粒子イメージング装置によって実行される、方法であって、
前記磁気ナノ粒子画像を生成するときには、前記線状ゼロ磁場生成部に、前記撮像対象内に前記線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を走査、又は回転、又は走査及び回転させるステップと、前記励起磁場印加部に、前記励起磁場を印加させるステップと、前記検出部に、前記磁化変化を検出させるステップと、前記線状ゼロ磁場領域の前記走査方向の位置と前記線状ゼロ磁場領域の前記回転方向の角度とに基づいて前記磁化変化の投影データを生成するステップと、前記投影データごとに予め取得されているシステム関数を用いて、前記投影データに対して感度補正を行うことで補正投影データを生成するステップと、前記補正投影データに基づいて前記磁気ナノ粒子画像を生成するステップと、を有し
前記システム関数を生成するときには、前記線状ゼロ磁場生成部に、予め定められた粒子濃度の前記磁気ナノ粒子を含み且つ予め定められた大きさを持つ前記被写体である構造体内において前記線状ゼロ磁場領域を形成し、前記線状ゼロ磁場領域を走査、又は回転、又は走査及び回転させるステップと、前記励起磁場印加部に、前記構造体内の前記線状ゼロ磁場領域を含む磁場領域に対して前記励起磁場を印加させるステップと、前記検出部に、前記構造体内の前記磁化変化を検出させるステップと、前記構造体内の前記磁化変化に基づいて前記投影データごとに前記システム関数を生成するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の磁気粒子イメージング装置、磁気粒子イメージング方法、及び磁気粒子イメージングプログラムを用いれば、高い空間分解能を持つ磁気ナノ粒子画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態に係る磁気粒子イメージング装置の構成を概略的に示す図である。
実施の形態に係るＭＰＩ装置の要部の構造及び被写体である撮像対象としての人間を概略的に示す斜視図である。
実施の形態に係るＭＰＩ装置の要部の構造及び構造体としての円柱体を概略的に示す斜視図である。
既知濃度の磁気ナノ粒子、線状ゼロ磁場領域、計測された磁気信号である磁気応答信号、及び既知の磁気応答信号を示す図である。
システム関数、磁気ナノ粒子の空間分布、及び磁気信号（計測ベクトル）の関係を示す図である。
実施の形態に係るＭＰＩ装置のハードウェア構成の例を示す図である。
実施の形態に係るＭＰＩ装置の磁気ナノ粒子画像の生成処理の例を示すフローチャートである。
実施の形態に係るＭＰＩ装置のシステム関数の生成処理の例を示すフローチャートである。
図９（Ａ）は、走査位置・角度座標上に投影データの例を示す。図９（Ｂ）は、ある角度における計測ＭＰＩ信号の強度を示す波形と計測ＭＰＩ信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理して得られた信号を示す。
図１０（Ａ）は、図９（Ｂ）の信号を示す。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の計測ＭＰＩ信号からＤＣ成分を除去した信号の強度を示す波形とＤＣ成分が除去された計測ＭＰＩ信号をＦＦＴ処理して得られた信号を示す。
図１１（Ａ）は、図１０（Ｂ）の信号を示す。図１１（Ｂ）は、標準撮像対象である円柱体から検出された磁気信号である計測ＭＰＩ信号の波形とこの計測ＭＰＩ信号をＦＦＴ処理して得られた信号を示す。図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）から算出された逆畳み込み係数とそれをＦＦＴ処理して得られた係数を示す。
図１２（Ａ）は、図１０（Ｂ）の信号を示す。図１２（Ｂ）は、図１１（Ｃ）の係数を示す。図１２（Ｃ）は、補正されたＭＰＩ信号であるノイズ除去ＭＰＩ信号の強度を示す波形とノイズ除去ＭＰＩ信号をＦＦＴ処理して得られた信号を示す。
図１３（Ａ）は、補正投影データを示す。図１３（Ｂ）は、補正されていない元の投影データを示す。
図１４（Ａ）は、補正投影データに対して画像再構成を行って作成した磁気ナノ粒子画像を示す。図１４（Ｂ）は、補正されていない元の投影データに基づく磁気ナノ粒子画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、実施の形態に係るＭＰＩ装置、ＭＰＩ方法、及びＭＰＩプログラムを、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、実施の形態を適宜組み合わせること及び各実施の形態を適宜変更することが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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