特表 2022-544233 磁気共鳴イメージングを受ける前の被験者における外部金属物体の光学的検出

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-17

(54)【発明の名称】磁気共鳴イメージングを受ける前の被験者における外部金属物体の光学的検出

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20221007BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 390

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022508501

(86)(22)【出願日】2020-08-05

(85)【翻訳文提出日】2022-02-22

(86)【国際出願番号】 EP2020071945

(87)【国際公開番号】W WO2021028278

(87)【国際公開日】2021-02-18

(31)【優先権主張番号】19191650.1

(32)【優先日】2019-08-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ５２， ５６５６ ＡＧ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】特許業務法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】チョードリ スディプタ

(72)【発明者】

【氏名】シソーディア ラジェンドラ シン

(72)【発明者】

【氏名】ウェイス ステッフェン

【テーマコード（参考）】

4C096

【Ｆターム（参考）】

4C096AB46

4C096AD19

4C096FB02

4C096FB03

(57)【要約】

提供されるものは、磁気共鳴イメージングＭＲＩを準備するための光学的金属検出デバイス１０であって、被験者Ｓを照明するために光を発する光源１１と、被験者に対して複数の異なる位置に位置され、照明された被験者の一連の画像をキャプチャし、割り当てられた画像信号を提供するカメラ１２と、被験者に対して少なくとも、互いに異なる第１の角度位置及び第２の角度位置に配置され、光源によって発せられた光を偏光させるか、又はカメラによってキャプチャされた画像を偏光させる線形偏光子１３と、カメラから少なくとも画像信号を取得するデータ処理手段１４とを備え、データ処理手段はさらに、線形偏光子の第１の角度位置及び第２の角度位置に関連付けられた画像信号と、カメラの複数の異なる位置のうちの１つ又は複数の位置に関連付けられた画像信号とを結合して、結合信号を取得し、結合信号を、被験者上の異物金属物体の量を示すしきい値と比較する。それにより、画像信号を互いに結合することは、畳み込み演算を有する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気共鳴イメージングを準備するための光学的金属検出デバイスであって、前記光学的金属検出デバイスは、
被験者を照明するために光を発する光源と、
前記被験者に対して複数の異なる位置に位置され、照明された前記被験者の一連の画像をキャプチャし、割り当てられた画像信号を提供するカメラと、
前記被験者に対して少なくとも、互いに異なる第１の角度位置及び第２の角度位置に配置され、前記光源によって発せられた光を偏光させるか、又は前記カメラによってキャプチャされた前記画像を偏光させる線形偏光子と、
前記カメラから少なくとも前記画像信号を取得するデータ処理手段とを備え、
前記データ処理手段はさらに、前記線形偏光子の前記第１の角度位置及び前記第２の角度位置に関連付けられた前記画像信号と、前記カメラの前記複数の異なる位置のうちの１つ又は複数の位置に関連付けられた前記画像信号とを結合して、結合信号を取得し、前記結合信号を、前記被験者上の異物金属物体の量を示すしきい値と比較し、
前記画像信号を互いに結合することは、畳み込み演算を含む、光学的金属検出デバイス。

【請求項2】

前記結合信号は、光を反射する金属物体が存在する前記被験者の１つ又は複数の部分を表す、請求項１に記載の光学的金属検出デバイス。

【請求項3】

前記データ処理手段はさらに、前記しきい値を超えた場合にアラーム信号を生成する、請求項１又は２に記載の光学的金属検出デバイス。

【請求項4】

前記データ処理手段はさらに、異物金属物体に対する様々なしきい値を、特に前記被験者の様々な身体部分に割り当てる、請求項１から３のいずれか一項に記載の光学的金属検出デバイス。

【請求項5】

前記光源は、前記被験者に対して複数の異なる位置に位置され、
前記データ処理手段はさらに、前記光源の１つ又は複数の異なる位置について取得された画像信号を結合する、請求項１から４のいずれか一項に記載の光学的金属検出デバイス。

【請求項6】

前記線形偏光子は、前記光源と前記被験者との間、又は前記被験者と前記カメラとの間の光ビーム経路に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学的金属検出デバイス。

【請求項7】

前記光源によって発せられる光の波長が、近赤外線から紫外線まである、請求項１から６のいずれか一項に記載の光学的金属検出デバイス。

【請求項8】

前記光源によって発せられた光を透過し、周囲光を少なくとも部分的に遮断する通過帯域を有する帯域通過フィルタが、前記カメラに適用される、請求項１から７のいずれか一項に記載の光学的金属検出デバイス。

【請求項9】

磁気共鳴イメージングを準備するために、被験者の上又は中の異物金属物体を検出する方法であって、前記方法は、
光源によって光を前記被験者に照明するステップと、
線形偏光子を前記被験者に対して少なくとも第１の角度位置から第２の角度位置に移動させるステップと、
カメラを前記被験者に対して少なくとも第１の位置から第２の位置に移動させるステップと、
照明された前記被験者の一連の画像をキャプチャするステップであって、少なくとも前記線形偏光子の前記第１の位置に関連付けられた前記一連の第１の画像、前記線形偏光子の前記第２の位置に関連付けられた前記一連の第２の画像、前記カメラの前記第１の位置に関連付けられた前記一連の第３の画像、及び前記カメラの前記第２の位置に関連付けられた前記一連の第４の画像を、前記カメラによってキャプチャするステップと、
前記カメラによって取得された前記画像を、データ処理手段によって結合して、結合信号を取得するステップであって、画像信号を互いに結合するステップは、畳み込み演算ステップを有する、結合するステップと、
前記結合信号を、前記被験者上の前記異物金属物体の量を示すしきい値と比較するステップとを有する、方法。

【請求項10】

検出される前記金属物体は、粒子又は埃として存在する、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記しきい値は、前記被験者の少なくとも１つの解剖学的特徴に基づいて設定され、
前記しきい値は、より感度の低い組織に対してより高く、より感度の高い組織に対してより低く、
前記しきい値は、特定の身体部分に基づいて設定される、請求項９又は１０に記載の方法。

【請求項12】

前記光源によって発せられる光の波長は、前記被験者の外面を基準とした前記異物金属物体の検出深度の関数として選択され、検出される前記金属物体は、皮膚上にあるか、前記皮膚に部分的に固着しているか、又は前記皮膚又は下層組織に囲まれている、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

被験者上の金属物体を検出するためのコンピュータプログラムであって、請求項１から８のいずれか一項に記載の光学的金属検出デバイスのコンピュータによって実行されると、前記コンピュータ又は光学的金属検出デバイスに対して、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法のステップを実行させる命令を有する、コンピュータプログラム。

【請求項14】

請求項１３のコンピュータプログラムを有するコンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に磁気共鳴イメージングＭＲＩを準備するための光学的金属検出に関する。特に、本発明は、光学的金属検出デバイス、金属を光学的に検出する方法、コンピュータプログラム製品、及びコンピュータ可読媒体又はデータキャリアに関する。

【背景技術】

【0002】

安全性、特に患者の安全性は、被験者のイメージングにおいて最も重要である。特に、磁場が使用される磁気共鳴イメージングＭＲＩでは、被験者の上又は内部の金属物体は、例えば、皮膚に付着したり、又は皮膚に固着したり、又は組織のより深いところにさえ埋め込まれたりすると、磁界に曝された場合、傷害及び／又は害を及ぼす。例えば、ＭＲＩ中に被験者の上又は内部に金属物体が存在すると、２つの理由、つまり、一部の金属は強磁性であり、強力な磁場によって強い力を受けるため、そして、金属は導電性であることが多く、磁気共鳴ＭＲ、勾配コイル無線周波数ＲＦ、ＭＲで使用されるコイルのいずれかによって誘導される電流によって、ＭＲＩ中に熱くなるため、患者に害を及ぼす。

【0003】

したがって、被験者が有する可能性のある金属物体／インプラント／宝飾品に関して、事前に被験者に安全性の質問がなされる。質問をすることで認識されるこれらの金属物体は、ＭＲＩ中に考慮できるか、又は、被験者のリスクが高すぎると考慮される場合は、ＭＲＩを中止できる。リスクは、金属物体の単なる存在、それらの材料、それらのサイズ、被験者上又は被験者内のそれらの位置などによってもたらされる。

【0004】

さらに、金属検出器を使用して、被験者上又は被験者内の金属物体を検出できる。これらの金属検出器は、ウォークスルー（通り抜け）金属検出器又はハンドヘルド（手持ち型）金属検出器のいずれかの形態で使用される。そのような金属検出器は、比較的大きな金属物体を検出できる可能性があるが、小さな又は微細な金属物体を確実に検出することはできない。しかしながら、小さな又は微細な金属物体でも、磁界に曝されると障害を及ぼす。また、そのような金属検出器は、自律式のイメージングシステムには良好に適合されておらず、発明がほとんど又はまったくなく、小さな金属物体であっても信頼性良く検出可能であるべきである。

【0005】

ＵＳ２００９／０２９４７０４Ａ１は、ミリ波ビームの少なくとも１つの照明源と、所望のセクタにわたって照明源からのビームを拡散するための複数のディフューザ要素を備えるディフューザアレイと、所望のセクタ内の１つ又は複数の照明された被験者の画像を取得するための少なくとも１つのカメラとを備えた、ミリ波イメージングのためのシステムを説明している。ＥＰ０８０９１２３Ａ２は、サイズを縮小するために屈曲光学系を利用するミリ波検出及び画像生成システムを説明している。解像度を向上させるために放射線検出アレイ上で受信画像をスキャンするための手段が提供される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、磁気共鳴ＭＲ、特に磁気共鳴イメージングＭＲＩの準備において、金属物体の検出を改善する必要がある。本発明の目的は、添付の独立請求項の主題によって解決され、ここでは、さらなる実施形態が従属請求項に組み込まれる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の態様によれば、磁気共鳴イメージングＭＲＩを準備するために適用可能な光学的金属検出デバイスが提供される。光学的金属検出デバイスは、
被験者を照明するために光を発する光源と、
被験者に対して複数の異なる位置に位置付けられ、照明された被験者の一連の画像をキャプチャし、割り当てられた画像信号を提供するカメラと、
被験者に対して少なくとも、互いに異なる第１の角度位置及び第２の角度位置に配置され、光源によって発せられた光を偏光させるか、又はカメラによってキャプチャされた画像を偏光させる線形偏光子と、
カメラから少なくとも画像信号を取得するデータ処理手段とを備え、
データ処理手段はさらに、線形偏光子の第１の角度位置及び第２の角度位置に関連付けられた画像信号と、カメラの複数の異なる位置のうちの１つ又は複数の位置に関連付けられた画像信号とを結合して、結合信号を取得し、結合信号を、被験者上の異物金属物体の量を示すしきい値と比較する。

【0008】

提案された光学的金属検出デバイスは、患者準備室に又はＭＲ走査室前にカメラ、ライト、線形偏光子、及び／又はデータ処理手段で配置され、ＭＲＩ準備に特に適用可能である。光学的金属検出デバイスは、ＭＲＩデバイスに結合され、さらに、ＭＲＩデバイスを直接又は間接的に制御する。例示的な適用分野は、金属加工産業で働く被験者の検査である。金属、溶接、鉱業、建設業で働く産業労働者は、皮膚や目に微細な金属粉塵が堆積するリスクがある。これは、日常生活では検出されないか、又は有害ではないかもしれないが、ＭＲイメージング中に脅威となる。このグループの人々はまた、事故に遭遇する可能性が高いので、ＭＲスキャンの必要性がより頻繁に発生する。もちろん、提案された光学的金属検出デバイスは、金属加工産業で特に働いていないが、潜在的に金属物体を有する患者又は被験者にも適用可能である。

【0009】

好ましくは、被験者は、人間又は動物の患者であり、検出されるべき金属物体は、皮膚上にあるか、皮膚に部分的に固着しているか、又は皮膚若しくは下層組織に囲まれている。

【0010】

光源はさらに、光学的金属検出デバイスの部屋内の周囲光の波長とは異なる可能性がある特定の波長の光で、被験者を照明する。光源は、ＬＥＤなどのような１つ又は複数の発光体を備える。

【0011】

カメラは、１つ又は複数のカメラを備えるカメラシステムとして提供され、カメラシステムは、データ通信のためのデータ処理手段に結合される。カメラは、例えば、被験者に対するカメラの複数の様々な相対位置を調整するために、例えば、シフト、旋回などによってカメラを移動させるアクチュエータを有する。例えば、第１の画像はカメラの第１の位置において、第２の画像は第２の位置において、第３の画像は第３の位置において、などのようにキャプチャされる。

【0012】

線形偏光子は、０度から９０度の間の少なくとも２つ、好ましくは２つ以上の様々な固定角度位置に段階的に移動される。ステップは、角度が、５、１５、２０、２５、３０、３５、４０度などのステップであり、０°の開始角度で第１の画像が撮影され、例えば、３０°の角度で第２の画像が、４５°の角度で第３の画像がというように撮影される。特に、線形偏光子は回転可能に取り付けられるので、回転することによって様々な角度位置に到達することができる。線形偏光子の異なる角度位置の数、及び結果として得られるカメラからの画像の数が多いほど、検出結果がより正確になることに留意されたい。それにより、各粒子の最大反射面は、特定の偏光子角度における最大強度に寄与するが、例えば、皮膚色素は、すべての偏光角にわたってほぼ均一な反射特性を維持する。

【0013】

カメラは、カメラの異なる位置で、また、カメラ位置ごとに、線形偏光子の異なる角度位置で、複数のセットの画像をキャプチャすることに留意されたい。その後、これらのセットの画像が結合され、結合信号において、多かれ少なかれ光反射が発生した被験者の領域を区別する。異なる位置から被験者を観察又は検出することにより、カメラと被験者との間の角度が異なる結果となり、検出される金属物体の光反射面を認識する可能性が高められ、すなわち、測定の感度が高められる。

【0014】

データ処理手段は、任意の適切なデータプロセッサ、コンピュータ、分散型コンピュータシステムなどである。この信号を、結合信号に結合する機能は、ソフトウェア又はハードウェアとして実施される。データ処理手段はさらに、金属粒子及び／又は金属粉塵の量を定量化し、定量化された量の関数として被験者のリスクを特定する。データ処理手段は、金属物体、好ましくは微細な金属粒子さえも検出するために適切なフィルタを適用する。

【0015】

この金属検出デバイスの効果は、金属粒子、金属粉塵などの小さな及び／又は微細な金属物体でさえ、確実に、さらには自律的に及び／又は高度に又は完全に自動化さえもされて検出されることである。金属検出デバイスは、複数の偏光子の角度に基づいて、水分／汗などの同様の強度と、金属粒子とを区別できる。また、繰り返し偏光画像を取得でき、単一のデータポイントの代わりに強度曲線を使用する。全体として、信号を、結合信号に結合することによって、特に高い信号対雑音比ＳＮＲが達成される。

【0016】

実施形態によれば、画像信号を結合することは、畳み込み演算することを含む。

【0017】

このコンテキストにおいて、畳み込み演算は、関数として表現される第３の信号、すなわち、結合信号を生成するための関数として表現される２つ以上の信号に対する数学的演算として理解される。畳み込み演算は、コンピュータのプロセッサなどのデータ処理手段によって実行される。結合信号は、他の信号によって修正される信号のうちの１つの信号の形状又は経路を有する。例えば、キャプチャされた画像から取得された強度ヒストグラムは、顔の特徴のない画像を生成するために互いに畳み込まれる。複数の偏光子角度の畳み込みにより、ＳＮＲが向上する。例えば、最も高いピークは、結合画像の特定のピクセルにおいて最も明るい反射点を表す。散乱及び／又は吸収された成分は、畳み込み後に、まさに最小の値となる。畳み込まれた信号からの元の画像の再構築は、最も高い反射点以外の他のあらゆる物体を除外するために、しきい値処理される必要がある。

【0018】

実施形態では、結合信号は、光を反射する金属物体が存在する、被験者の１つ又は複数の部分を表す。

【0019】

したがって、光反射の強度は、被験者の様々な異なる部分について検出及び／又は定量化される。

【0020】

実施形態によれば、データ処理手段はさらに、しきい値が超えられた場合にアラーム信号を生成する。

【0021】

したがって、金属粒子及び／又は金属粉塵が、定量化され、被験者のリスクが、しきい値に基づいて推定される。粒子の蓄積量が多いと、蓄積量が少ない場合よりもリスクが高くなる。量及び／又はリスクが高すぎると考えられる場合、アラーム信号が生成される。アラーム信号の結果として、ＭＲＩは、磁場に曝された金属物体によって引き起こされる障害を避けるために延期又はキャンセルされる。

【0022】

実施形態では、データ処理手段はさらに、異物金属物体のための様々なしきい値を、特に被験者の様々な身体部分に割り当てる。

【0023】

したがって、一部の部分はより感度の高い組織を有し、一部の部分はより感度の低い組織を有する、被験者の様々な身体部分を区別する。したがって、しきい値は、特定の身体部分に基づいて設定され、しきい値は、より感度の低い組織に対してより高く、より感度の高い組織に対してより低い。例えば、特に目の中又は近くの組織はより感度が高いと見なされるが、前腕はより感度が低いと見なされるなどである。

【0024】

実施形態によれば、光源は、被験者に対して複数の異なる位置に位置付けられ、データ処理手段はさらに、光源の１つ又は複数の異なる位置について取得された画像信号を結合する。

【0025】

したがって、検出感度及び／又はＳＮＲはさらに改善される。異なる位置からの被験者の照明は、光源と被験者との間に異なる角度をもたらし、検出される金属物体の光反射面を検出する可能性を高める。

【0026】

実施形態では、線形偏光子は、光源と被験者との間、又は被験者とカメラとの間の光ビーム経路に配置される。

【0027】

したがって、良好な偏光が達成され、これは、検出されるべき金属物体の光反射面の検出を改善する。

【0028】

少なくともいくつかの実施形態では、線形偏光子は、光源と被験者との間の光ビーム経路に配置される。したがって、これは、回転角を有する金属物体から反射された光の同じ変調をもたらす。しかしながら、皮膚における光散乱は、皮膚表面から金属粒子への途中と、戻る途中との両方で、光の偏光を部分的に破壊するためＳＮＲが低下し、偏光されていない光が照明に使用される場合は、金属粒子に向かう途中で偏光が失われることはないので、ＳＮＲの損失はないだろうが、逆に、偏光された光が照明に使用される場合、その偏光の一部は、金属粒子に既に向かっている途中で散乱によって失われるので、ＳＮＲの損失がある。

【0029】

実施形態によれば、光源によって発せられる光の帯域幅又は波長は、近赤外線から紫外線までである。

【0030】

帯域幅又は波長は、被験者の表面に対して検出される金属物体の深さに基づいて選択及び／又は変化される。人間の皮膚における光の侵入深さは、波長とともに増加する。近赤外線は、約７８０ｎｍから約３０００ｎｍの波長を有するＩＲ－Ａ又はＩＲ－Ｂとして指定され、ここで、ＩＲ－Ａは、約７８０ｎｍから約１４００ｎｍであり、ＩＲ－Ｂは、約１４００ｎｍから約３０００ｎｍである。紫外線は、約１００から約３８０ｎｍの波長を有するＵＶ－Ａ、ＵＶ－Ｂ又はＵＶ－Ｃとして指定され、ここで、ＵＶ－Ａは、約３１５ｎｍから約３８０ｎｍであり、ＵＶ－Ｂは、約２８０ｎｍから約３１５ｎｍであり、ＵＶ－Ｃは、約１００から約２８０ｎｍである。

【0031】

したがって、帯域幅又は波長は、被験者Ｓに侵入するように選択され、光の侵入深さは、選択された帯域幅又は波長に依存する。

【0032】

実施形態では、光源によって発せられた光を透過し、周囲光を少なくとも部分的に遮断する通過帯域を有する帯域通過フィルタが、カメラに適用される。

【0033】

したがって、これにより、金属検出デバイスの周囲に存在する周囲光を抑制して、検出感度が高められる。

【0034】

第２の態様によれば、特に磁気共鳴イメージングＭＲＩを準備するために、被験者上の異物金属物体を検出する方法が提供される。方法は、
光源によって被験者を光で照明するステップと、
線形偏光子を被験者に対して少なくとも第１の角度位置から第２の角度位置に移動させるステップと、
カメラを被験者に対して少なくとも第１の位置から第２の位置に移動させるステップと、
照明された被験者の一連の画像、少なくとも第１の位置に関連付けられた一連の第１の画像、線形偏光子の第２の位置に関連付けられた一連の第２の画像、カメラの第１の位置に関連付けられた一連の第３の画像、及びカメラの第２の位置に関連付けられた一連の第４の画像を、カメラによってキャプチャするステップと、
カメラによって取得された画像を、データ処理手段によって結合して、結合信号を取得するステップと、
結合信号を、被験者上の異物金属物体の量を示すしきい値と比較するステップとを有する。

【0035】

方法は、第１の態様による光学的金属検出デバイスを使用して実行される。したがって、方法は、金属検出デバイスにしたがって説明された前述の実施形態のうちのいずれか１つの実施形態に調整される。

【0036】

光源の光で被験者を照明すると、金属物体の表面が検出されて光が反射する。各金属物体の最大の光反射面は、特定の線形偏光子の角度位置において最大強度に寄与する。入射角が大きいと、偏光角による反射率の変調が大きくなる。機械加工中に生成される金属粒子は、１つの大きな平坦面を有し、これは、一般に、光源からカメラに光を反射するように角度が付けられていない。検出感度を高めるために、カメラの異なる位置、すなわち視射角を有する複数の画像のセットを獲得することが提案されている。これにより、金属粒子の支配的な面が、いずれかの位置の視射角の下で見られる可能性が高くなる。

【0037】

実施形態によれば、検出される金属物体は、粒子又は埃として存在する。

【0038】

したがって、方法は、従来の金属検出器では検出できない、又は被験者の特定の身体領域に割り当てることができない、小さい及び／又は微細な金属物体でさえも検出するために使用される。

【0039】

実施形態では、各々が被験者の特定の身体部分に割り当てられるしきい値又は複数のしきい値は、被験者の少なくとも１つの解剖学的特徴に基づいて設定され、しきい値は、より感度の低い組織に対してより高く、より感度の高い組織に対してより低くなる。

【0040】

したがって、検出された金属物体の位置に基づいて、ＭＲＩ中に磁界に曝されたときに被験者にとって危険であると考えられるサイズ、量、又は総量の金属物体の存在を示すアラームが生成される。アラームは、ＭＲＩの開始を防止するため、又はＭＲＩを直ちに中断するために、ＭＲＩを制御する信号を備える。

【0041】

実施形態によれば、光源によって発せられる光の波長は、被験者の外面を基準とした異物金属物体の検出深度の関数として選択される。

【0042】

例えば、波長は、第１の態様の光学的金属検出デバイスの検出又は動作中に変化される。人間の皮膚への光の侵入深さは、波長とともに増加する。

【0043】

第３の態様によれば、コンピュータによって実行されると、コンピュータに対して、第２の態様の方法のステップを実行させる命令を備える、被験者上の金属物体を検出するためのコンピュータプログラム製品が提供される。

【0044】

したがって、コンピュータプログラム要素は、本発明の実施形態の一部でもあるコンピュータユニットに格納される。このコンピューティングユニットは、上記の方法のステップの実行を実行又は誘導するように適合される。さらに、上記の装置の構成要素を操作するように適合される。コンピューティングユニットは、自動的に動作するように、及び／又はユーザの指示を実行するように適合される。コンピュータプログラムは、データプロセッサの作業メモリにロードされる。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を実行するために装備される。

【0045】

第４の態様によれば、第３の態様のコンピュータプログラム製品を備える又は搬送するコンピュータ可読媒体又はデータキャリアが提供される。

【0046】

コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに、又はその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体（特に、必ずしもそうである必要はないが、非一時的な媒体）に格納及び／又は配布されるが、例えば、データストリームなどの形態で、インターネット又は他のワイヤ又はワイヤレス通信システムを介するなど、他の形態でも配布される。本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロード可能にするための媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は、本発明の前述の実施形態のうちの１つの実施形態による方法を実行する。

【0047】

さらなる態様によれば、第１の態様のＭＲＩデバイス及び光学的金属検出デバイスを備えるＭＲＩシステムが提供される。光学的金属検出デバイスは、任意選択で、ＭＲＩ中に被験者にとって危険であると考えられる量又は総量の金属物体が検出された場合に、アラーム信号を生成する。アラーム信号によって、ＭＲＩは延期、中止、又はキャンセルされる。アラーム信号が生成されない場合は、金属物体が検出されていないか、又は多くても非臨界量の金属物質しか検出されていないため、ＭＲＩが実行される。

【0048】

本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかになり、参照して解明されるであろう。

【0049】

本発明の例示的な実施形態は、以下の図面に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0050】

【図1】本発明の例示的な実施形態による、ＭＲＩデバイス及び光学的金属検出デバイスを備えるＭＲＩシステムの概略的概観図である。

【図2】ＭＲＩデバイスから分離された本発明の例示的な実施形態による光学的金属検出デバイスの概略側面図である。

【図3】本発明の例示的な実施形態による光学的金属検出デバイスのカメラを使用することによって線形偏光子の異なる角度位置で撮影された線形偏光子の異なる角度位置及び結果として得られる異物金属物体の画像である。

【図4】本発明の例示的な実施形態による光学的金属検出デバイスのカメラを使用することによって、線形偏光子の異なる角度位置において撮影された金属物体の画像信号の例示的なトリミング部分を示す図である。

【図5】被験者の中又は上にある異物金属物体を検出する方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0051】

図１は、例示的な実施形態による、磁気共鳴イメージングＭＲＩデバイス１１０及び光学的金属検出デバイス１０を備える磁気共鳴イメージングＭＲＩシステム１００を概略的な概観で示している。ＭＲＩデバイス１１０及び光学的金属検出デバイス１０は、光学的金属検出デバイス１０の出力制御データに基づいてＭＲＩデバイス１１０を制御するように動作可能に接続される。特に、ＭＲＩデバイス１１０は、光学的金属検出デバイス１０の出力制御データに基づいて開始又はスイッチオフされる。したがって、図１に示されるこの例示的な実施形態では、ＭＲＩデバイス１１０及び光学的金属検出デバイス１０は、例示的に走査室である同じ部屋内に配置される。患者すなわち被験者Ｓは、ＭＲＩが実行される前に、光学的金属検出デバイス１０を使用することによって、望ましくない金属物体について検査されるべきである。例として、被験者Ｓは、粒子又は埃として存在する検出されるべき金属物体を有する。

【0052】

ＭＲＩデバイス１１０は、患者すなわち被験者Ｓが被験者支持カウチ１１３によって中に移動できるボア１１２を画定する磁気ユニット１１１を備える。より良い例示のために、図１では、被験者Ｓはソファ１１３に位置している。

【0053】

光学的金属検出デバイス１０は、被験者Ｓを照明するために、画定された、及び／又は、所定の、及び／又は調整可能な波長で光を発する少なくとも１つの光源１１を備える。例えば、光源１１は、近赤外線から紫外線まで光を発し、この波長は、被験者Ｓの表面又は皮膚に対して発せられた光の異なる侵入深さを提供するように変化され、この侵入深さは、使用される波長に依存する。好ましくは、使用される波長は、光学的金属検出デバイス１０の周囲の周囲光の波長とは異なる。光源１１は、被験者Ｓに対して複数の異なる位置に位置され、光源１１の異なる位置は、光源１１を第１の位置において実線で、第２の位置において破線で示すことによって、図１に示される。第２の位置は、第１の位置から移動を実行するために、動き、旋回などによって達成されることが理解され、ここで、光学的金属検出デバイス１０は、電子的に制御される１つ又は複数のアクチュエータを有してもよい。したがって、被験者Ｓは、異なる位置から及び／又は異なる角度で照明され、その結果、照明された金属物体の反射強度が変化する。

【0054】

さらに、光学的金属検出デバイス１０は、被験者Ｓの複数の画像を獲得するように適合される少なくとも１つのカメラ１２を備える。光学的金属検出デバイス１０の動作において、カメラ１２は、光源１１の光によって照明される被験者Ｓの画像をキャプチャする。カメラ１２は、被験者Ｓに対して複数の異なる位置に位置され、照明された被験者Ｓの一連の画像をキャプチャし、割り当てられた画像データ及び／又は信号を提供する。カメラ１２の複数の異なる位置は、カメラ１２を第１の位置では実線で、第２の位置では破線で示すことによって図１に示される。第２の位置は、移動を実行するために、移動、旋回などによって第１の位置から達成され、光学的金属検出デバイス１０は、電子的に制御される１つ又は複数のアクチュエータを備えることが理解される。したがって、被験者Ｓは、異なる位置から及び／又は異なる角度で検出され、その結果、照明された金属物体の反射強度が変化する。

【0055】

さらに、光学的金属検出デバイス１０は、カメラ１２及び／又は光源１１に対して、特にカメラ１２の視軸の周り、及び／又は、光源１１の光線に対応する軸の周りで回転可能である、少なくとも１つの線形偏光子１３を備える。特に、線形偏光子１３は、被験者Ｓに対して、少なくとも第１の角度位置及び第２の角度位置に配置され、第１の角度位置及び第２の角度位置は互いに異なる。さらに、線形偏光子１３は、光源１１によって発せられた光を偏光させるか、又はカメラ１２によってキャプチャされた画像を偏光させる。例として、図１では、線形偏光子１３は、カメラ１２と被験者Ｓとの間に位置するように、カメラ１２の前面に配置される。しかしながら、少なくともいくつかの実施形態では、線形偏光子１３は、追加的又は代替的に、光源１１と被験者Ｓとの間の光ビーム経路に配置される。移動を実行するために、線形偏光子１３を回転させることにより、第１の位置とは異なることが達成され、光学的金属検出デバイス１０は、電子的に制御される１つ又は複数のアクチュエータを備えることが理解される。

【0056】

さらに、光学的金属検出デバイス１０は、少なくともカメラ１２から画像信号を取得するデータ処理手段１４を備える。それは、プロセッサ、計算手段などとして提供される。データ処理手段１４は、カメラ１２に動作可能に接続され、さらに、移動のための制御信号を提供するため、及び／又は、現在の位置又はアライメントに関するフィードバック信号を取得するために、光源１１及び／又は線形偏光子１３に動作可能に接続される。データ処理手段１４はさらに、線形偏光子１３の第１の角度位置及び第２の角度位置に関連付けられた画像信号と、カメラ１２の複数の異なる位置のうちの１つ又は複数の位置に関連付けられた画像信号とを結合して、結合信号を取得し、結合信号を、被験者Ｓ上の異物金属物体の量を示すしきい値と比較する。しきい値は、被験者Ｓの特定の身体部分に割り当てられ、被験者Ｓの少なくとも１つの解剖学的特徴に基づいて設定され、しきい値は、より感度の低い組織に対してより高く、より感度の高い組織に対してより低い。例として、目の領域はより感度の高い組織と見なされるが、腕、脚などはより感度の低い組織と見なされる。しきい値は、例えば、金属粉の量又は密度を示し、任意選択で、組織及び／又は金属物体のタイプ、侵入深さ、計画されたＭＲＩスキャンの持続時間、磁場強度などを考慮する。データ処理手段１４はさらに、異物金属物体のための様々なしきい値を、特に被験者Ｓの様々な身体部分に割り当てる。さらに、データ処理手段１４は、１つ又は複数のしきい値が超えられた場合にアラーム信号を生成する。また、データ処理手段１４は、カメラ１２によって取得された画像を結合して、結合画像信号を取得する。さらに、データ処理手段１４は、結合画像信号を上記の１つ又は複数のしきい値と比較する。

【0057】

図２は、例示的な実施形態による、ＭＲＩデバイス１１０から分離された光学的金属検出デバイス１０の概略側面概要図を示す。この実施形態では、光学的金属検出デバイス１０は、ＭＲ走査室とは別の準備室に位置される。しかしながら、この実施形態の機能は、好ましくは、図１に関して上記したものと同じである。しかしながら、これは、光学的金属検出デバイス１０が、必ずしもＭＲＩデバイス１１０の存在に依存する訳ではないことを示す。参照符号１５によって示されるように、少なくともいくつかの実施形態では、光源によって発せられた光を透過し、周囲光を少なくとも部分的に遮断する通過帯域を有する帯域通過フィルタが、カメラ１２に適用される。

【0058】

図３は、本発明の例示的な実施形態による、線形偏光子１３の異なる角度位置と、結果としてキャプチャされた光学的金属検出デバイス１０の画像Ｉ_Ｎとを示す。図３は、３行を備え、これによって、ここでは上側の行である第１行には、カメラ１２によって撮影された７つの異なる画像Ｉ_１からＩ_６が含まれ、これらの画像は各々の場合において、線形偏光子１３の角度位置に割り当てられる。図３の第１行では、強度が変化する黒い楕円は、Ｍで示される金属物体、又は光源１１による被験者Ｓの照明によって引き起こされる検出可能な反射強度が、線形偏光子１３の角度位置によって変化することを示す。第２の中央行では、線形偏光子１３は、７つの異なる角度位置、すなわち、開始位置として０°、中間位置として１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、そして終了位置として９０°において示される。図３に見られるように、例として、０°で強度が最大になり、中間位置で強度が減少する。線形偏光子１３を、他の角度ステップも可能であるが、例えば３０°回転させることにより、中間位置に到達する。図３の第３の最下行は、開始位置として０°、中間位置として１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、及び終了位置として９０°の線形偏光子１３の７つの異なる角度位置を示す。以下に説明されるように、畳み込みされた場合の画像Ｉ_Ｎのシーケンスは、金属埃のある部分を、好適にはガウシアン強調を用いてハイライト表示する（例えば、図４を参照）。各金属物体Ｍの最大反射面は、特定の線形偏光子角度で最大強度に寄与するが、皮膚色素は、すべての偏光角にわたってほぼ均一な反射特性を維持する。これらの強度ヒストグラムは、例えば、顔の特徴を欠く画像を生成するために互いに畳み込まれる。

【0059】

図４は、本発明の例示的な実施形態による、光学的金属検出デバイス１０のカメラ１２を使用することによって、線形偏光子１３の異なる角度位置で撮影された金属物体Ｍの画像信号の例示的なトリミング部分を示す。左側には、図３からわかるいくつかの異なる画像Ｉ_Ｎがある。中央には、これらの画像Ｉ_Ｎの畳み込み演算である結合演算が矢印で示される。結合演算は、データ処理手段１４を使用することによって実行される。右側には、結果として結合された、例えば畳み込みされた信号が表示される。複数の偏光子角度において撮影された画像の畳み込みにより、信号対雑音比が向上する。回転結合された画像における特定のピクセルで最も明るい反射点を表す最も高いピーク。散乱及び／又は吸収された成分は、畳み込み後に、まさに最小の値となる。畳み込みされた信号からの元の画像の再構築は、最も高い反射点以外の他のあらゆる物体を除外するために、しきい値処理される必要がある。

【0060】

図５は、被験者Ｓ上の異物金属物体を検出する方法のフローチャートを示す。ステップＳ１において、被験者Ｓは、光源１１による光で照明される。

【0061】

ステップＳ２において、線形偏光子１３は、被験者Ｓに対して少なくとも第１の角度位置から第２の角度位置に移動される。

【0062】

ステップＳ３において、カメラ１２は、被験者（Ｓ）に対して少なくとも第１の位置から第２の位置に移動される。ステップＳ２及びステップＳ３はまた、任意の異なる順序で実行され得ることに留意されたい。

【0063】

ステップＳ４において、照明された被験者Ｓの一連の画像、少なくとも、線形偏光子１３の第１の位置に関連付けられた一連の第１の画像、及び線形偏光子１３の第２の位置に関連付けられた一連の第２の画像、カメラ１２の第１の位置に関連付けられた一連の第３の画像、及びカメラ１２の第２の位置に関連付けられた一連の第４の画像がカメラ１２によってキャプチャされる。第１から第４の画像は、任意の異なる順序で取得されることに留意されたい。

【0064】

ステップＳ５において、カメラ１２によって取得された画像は、データ処理手段１４によって結合されて、結合信号を得る。結合演算は、畳み込み演算を備える。

【0065】

ステップＳ６において、結合信号は、被験者Ｓ内又は上の異物金属物体ｍの量を示すしきい値と比較される。比較ステップは、データ処理手段１４によって実行される。

【0066】

本発明の実施形態は、異なる主題を参照して説明されることに留意されたい。特に、いくつかの実施形態は、方法タイプの請求項を参照して説明されているが、他の実施形態は、デバイスタイプの請求項を参照して説明される。しかしながら、当業者は、上記及び下記の説明から、別段の通知がない限り、あるタイプの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる主題に関連する特徴間の任意の組合せも、本願で開示されるべきであると考慮されると推測するであろう。しかしながら、すべての特徴を組み合わせて、特徴の単純合計以上の相乗効果を提供できる。

【0067】

本発明は、図面及び前述の説明において詳細に例示及び説明されてきたが、そのような例示及び説明は、例証的又は例示的であり、限定的ではないと見なされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形は、図面、開示、及び従属請求項の研究から、特許請求された発明を実践する当業者によって理解され、達成される。

【0068】

特許請求の範囲において、「備える」という文言は、他の要素又はステップを除外せず、単数形は、複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に記載されているいくつかの項目の機能を果たす。特定の措置が相互に異なる従属請求項で引用されているという単なる事実は、これらの措置の組合せを有利に使用できないことを示すものではない。特許請求の範囲内の参照符号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【符号の説明】

【0069】

１００ ＭＲＩシステム
１１０ ＭＲＩデバイス
１１１ 磁気ユニット
１１２ ボア
１１３ 支持テーブル
１０ 光学的金属検出デバイス
１１ 光源
１２ カメラ
１３ 線形偏光子
１４ データ処理手段
１５ 帯域通過フィルタ
Ｍ 金属物体（例えば、粒子、埃など）
Ｓ 被験者

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】