JP2005160842A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査空間に入った被検者の上面側の圧迫感を低減することができる磁気共鳴イメージング装置を実現する。
【解決手段】静磁場発生装置１は上下方向に互いに対向して配置され均一磁場領域５０を形成する。傾斜磁場コイル２は均一磁場領域５０を挟んで上下方向に互いに対向して配置され、高周波磁場コイル３は均一磁場領域５０を挟んで上下方向に互いに対向配置される。静磁場発生装置１の均一磁場領域５０側の面中央部には円形状の窪み５１が形成され、傾斜磁場コイル２は窪み５１に取り付けられ、傾斜磁場コィル２を覆って高周波磁場コイル３が取り付けられる。静磁場発生装置１の均一磁場領域５０側の面にはベッド４の挿入方向に沿いＶ字形の切欠き５２が形成される。静磁場発生装置１が互いに対向する空間の上側領域が拡大され被検者が均一磁場空間５０に位置したときの圧迫感を低減することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置に係わり、特に、被検者の圧迫感を低減する磁気共鳴イメージング装置の構造に関する。

磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）には、静磁場発生の方式として、水平磁場方式の円筒型と、垂直磁場方式の対向型とがある。

水平磁場方式では、被検者は、直径約６００ｍｍで長さが１５００〜１８００ｍｍ程度のトンネルに入るため、圧迫感を感じる。

一方、垂直磁場方式では、特許文献１に記載されているように、被検者が配置される検査台の上面と天井部の下面（上下磁石）で計測空間を形成し、計測空間の側面側の支柱により検査台と天井部とを繋いでいる。

この特許文献１に記載されているような構成により、計測空間側面の開放部分を大として、被検者の側面方向の圧迫感を抑制するとともに、医師等の検査台への接近を容易とすることができる。

特許第２７７４７７７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術においては、検査台上の被検者は上下磁石の隙間約４００〜４５０ｍｍに入らされていくので、横たわった被検者の左右方向には開放的であるが、上下方向は装置を覆うカバーが接近しているため、仰向けで横たわっている場合には、依然として、圧迫感を感じてしまっていた。

このため、垂直磁場方式のＭＲＩ装置において、検査台の上面側の圧迫感を低減可能なものが望まれていた。

本発明の目的は、検査空間に入った被検者の上面側の圧迫感を低減することができる磁気共鳴イメージング装置を実現することである。

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。

（１）磁気共鳴イメージング装置は、上下方向に互いに対向配置され、この対向配置された間に均一磁場領域を形成する一対の静磁場発生手段と、この一対の静磁場発生装置の互いの対向面側に上記均一磁場領域を挟んで互いに対向配置される一対の傾斜磁場コイル及び一対の高周波磁場コイルと、上記均一磁場領域内に被検者を搬送する寝台とを備える。

そして、上記磁気共鳴イメージング装置は、上記一対の静磁場発生手段の、上記均一磁場領域側の面には、それぞれ上記傾斜磁場コイル及び高周波磁場コイルを収容する第１の窪みが形成され、上記上側に配置される静磁場発生手段の均一磁場領域側の上面には、上記寝台の被検者搬送方向に沿った切欠きが形成されている。

この窪みにより、被検者が配置される上方空間領域が拡大され、圧迫感を低減することができる。

また、上記切り欠きにより、被検者が配置される空間領域が拡大され、圧迫感をさらに低減することができる。

（２）好ましくは、上記（１）において、上記傾斜磁場コイルは、上記静磁場発生手段の均一磁場領域側の上面に形成された第１の窪みと切欠きに対応する形状を有する。

（３）また、好ましくは、上記（２）において、上記高周波磁場コイルは、上記静磁場発生手段の均一磁場領域側の上面に形成された第１の窪みと切欠きに対応する形状を有する基板に形成される。

（４）上下方向に互いに対向配置され、この対向配置された間に均一磁場領域を形成する一対の静磁場発生手段と、この一対の静磁場発生装置の互いの対向面側に上記均一磁場領域を挟んで互いに対向配置される一対の傾斜磁場コイル及び一対の高周波磁場コイルと、上記均一磁場領域内に被検者を搬送する寝台とを備える磁気共鳴イメージング装置において、上記一対の静磁場発生手段の、上記均一磁場領域側の面には、それぞれ上記傾斜磁場コイル及び高周波磁場コイルを収容する第１の窪みが形成され、上記上側に配置される静磁場発生手段の均一磁場領域側の上面に第２の窪みが形成されている。

（５）好ましくは、上記（４）において、上記傾斜磁場コイルは、上記静磁場発生手段に形成された上記第１と第２の窪みに対応する形状を有する。

（６）また、好ましくは、上記（４）において、上記高周波磁場コイルは、上記傾斜磁場コイルに形成された上記第１と第２の窪みに対応する形状を有する基板に形成される。

本発明によれば、ＭＲＩ装置において、検査空間に入った被検者の上面側の圧迫感を低減することができ、圧迫感による被検者の不必要な動きを抑制することできる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１は、本発明が適用される磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）の全体概略構成図である。

図１において、ＭＲＩ装置は、静磁場発生装置１と、傾斜磁場発生系３０と、送信系３２と、受信系３３と、信号処理系３４と、シーケンサ３１と、中央処理装置（ＣＰＵ）３５とを備えている。

静磁場発生装置３１は、被検者５４の周りにその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検者５４の周りのある広がりをもった空間に永久磁石方式または常電導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置されている。

傾斜磁場発生系３０は、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル２と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源３６とを備え、後述するシーケンサ３１からの命令に従って、Ｘ、Ｙ、Ｚのそれぞれのコイルの傾斜磁場電源３６を駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを被検者５４に印加する。傾斜磁場の加え方により被検者５４に対するスライス面を設定することができる。

シーケンサ３１は、被検者５４の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する。

また、シーケンサ３１は、ＣＰＵ３５の制御により動作し、被検者５４の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を、送信系３２、傾斜磁場発生系３０及び受信系３３に送る。

送信系３２は、上記シーケンサ３１から送り出される高周波パルスにより被検者５４の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場を照射する。そして、送信系３２は、高周波発振器３７と、変調器３８と、高周波増幅器３９と、送信側の高周波コイル３とを備える。

高周波発振器３７から出力された高周波パルスをシーケンサ３１の命令に従って変調器３８で振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器３９で増幅する。そして、増幅された高周波パルスを、被検者５４に近接して配置された高周波コイル３に供給することにより、電磁波が被検者５４に照射される。

受信系３３は、被検者５４の生体組織の原子核の核磁気共鳴により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信号）を検出する。受信系３３は、受信側の高周波コイル３と、増幅器４０と、直交位相検波器４１と、Ａ／Ｄ変換器４２とを備える。

送信側の高周波コイル３から照射された電磁波による被検者５０の応答の電磁波（ＮＭＲ信号）は、被検者５４に近接して配置された高周波コイル３で検出され、増幅器４０及び直交位相検波器４１を介してＡ／Ｄ変換器４２に入力されてディジタル量に変換される。

さらに、直交位相検波器４１に供給された信号はシーケンサ３１からの命令によるタイミングで直交位相検波器４１によりサンプリングされた二系列の収集データとされ、その信号が信号処理系３４に送られる。

信号処理系３４は、ＣＰＵ（動作制御演算手段）３５と、磁気ディスク４３及び磁気テープ４４等の記録装置と、ＣＲＴ等のディスプレイ４５とを備え、ＣＰＵ３５でフーリエ変換、補正係数計算、像再構成等の処理を行い、任意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演算を行って得られた分布を画像化してディスプレイ４５に断層像として表示する。

図２は、本発明の一実施形態であるＭＲＩ装置の要部概略説明図であり、図２の（ａ）は正面図、図２の（ｂ）は側面図である。図２において、静磁場発生装置１を構成する一対の静磁場発生手段は、支柱４６ａ、４６ｂに支持されて、上下方向（天井側と床面側）に互いに対向して配置され、均一磁場領域５０を形成する。

図示せぬ被検者は、均一磁場領域５０に配置され、ベッド（寝台）４上に横たえられる。このベッド４は、均一磁場領域５０外から領域内に移動可能であり、被検者を載せて、均一磁場領域５０内外に搬送する。

傾斜磁場コイル２は、均一磁場領域５０を挟んで、上下方向に互いに対向して配置される一対のコイル組から形成され、静磁場発生装置１と均一磁場領域５０との間に固定される。

また、高周波磁場コイル３は、均一磁場領域５０を挟んで、上下方向に互いに対向配置される一対のコイルから形成され、均一磁場領域５０と傾斜磁場コイル２との間に固定される。

図３は、静磁場発生装置１をＺ軸方向下側から見た図である。
図３において、静磁場発生装置１の均一磁場領域５０側の面中央部には、傾斜磁場コイル２を埋設可能な円形状の窪み５１が形成されている。傾斜磁場コイル２は、静磁場発生装置１の窪み５１に取り付けられ、その傾斜磁場コィル２を覆うように、高周波磁場コイル３が取り付けられる。

さらに、静磁場発生装置１の上側磁場発生手段の均一磁場領域５０側の面には、ベッド４の挿入方向（被検者の搬入方向）、つまり図３中、Ｙ方向に沿って、Ｖ字形状の切欠き（又は窪み）５２が形成されている。

図４は、傾斜磁場コイル２の概略外形図である。図４に示すように、傾斜磁場コイル２の均一磁場領域５０側の面には、静磁場発生装置１と同様に、Ｙ軸方向（ベッド４の搬送移動方向）に沿ってＶ字形状の切り欠き５２（静磁場発生装置１の上側磁場発生手段に形成された切り欠きに対応する又は連続する切り欠き）が形成されている。

図５は、上側に配置される傾斜磁場コイル２の概略分解斜視図である。図５において、傾斜磁場コイル２は、互いに直交する３つの方向、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に傾斜させた磁場を発生させるＸメインコイル５と、Ｙメインコイル６と、Ｚメインコイル７と、これらメインコイル５、６、７の磁場をシールドするＸシールドコイル８と、Ｙシールドコイル９と、Ｚシールドコイル１０とを備えている。

Ｘ、Ｙ、Ｚメインコイル５、６、７は、切り欠き５２の形状に適合するように、逆Ｖ字に屈曲した形状となっている。これに対して、Ｘ、Ｙ、Ｚシールドコイル８、９、１０は、円板状となっている。Ｘ及びＹメインコイル５、６は、２つの半円板形状のコイルから形成される。

各コイル５、６、７は、エポキシ樹脂などでモールドされ、一体化されている。コイル５、６、７の材料は、電気良導体である銅が良い。コイル２の製作手順としては、まず、銅の平板にエッチング、パンチング等の機械加工でパターンを形成する。Ｘメインコイル５は、平板状の２つのコイルの組み合わせからなり、これら２つの平板状コイルをＶ字状に組み合わせる。

Ｙメインコイル６は、半円板状の２つのコイルのそれぞれに対して、Ｙ軸上に沿ってベンダー等でＶ字に曲げる。また、Ｚメインコイル７は、１つの円板状コイルをＹ軸上に沿ってベンダー等でＶ字に曲げる。

この一実施形態では、シールドコイル８、９、１０は、傾斜磁場の効率を上げるため円板形状をしているが、特に円板形状でなくても良い。

また、切欠き５２は、Ｖ字形状ではなく、半楕円、半円、四角形などの矩形形状でも良い。例えば、図６に示すように、Ｘメインコイル５の切欠き５２を半円形状することもできる。同様に、Ｙメインコイル６、Ｚメインコイル７の切欠き５２を半円形状することもできる。

なお、下側に配置される傾斜磁場コイル２は、図５に示した傾斜磁場コイル２と同様となるので、図示及び説明は省略する（ただし、静磁場発生装置１に配置されたときは、コイル５、６、７はＶ字形状となる）。

図７は、高周波磁場コイル３のべース板３ｂの概略外形図である。図７に示すように、高周波磁場コイル３は、切り欠き５２に対応する形状であるＶ字形状に加工されたべース板３ｂに任意形状に加工した銅板を接着し、銅板間を接続することでコイルを形成する。

以上のように、本発明の一実施形態によれば、静磁場発生装置１の均一磁場領域５０側の面中央部には、円形状の窪み５１が形成され、この窪み５１に、Ｖ字形状の傾斜磁場コイル２と、Ｖ字形状の高周波コイル３が収容され、静磁場発生装置１が互いに対向する空間領域の上側領域が拡大される。これにより、被検者が均一磁場空間５０に位置されたとき、上方向に対する圧迫感を低減することができる。

図８は、本発明の他の実施形態における傾斜磁場コイル２の概略外形図である。
この図８に示した例と、図４に示した例とは、メインコイル５〜７の形状のみが異なり、機能は同様である。

この図８に示した例の場合は、コイル２の均一磁場領域側の面には、Ｚ軸方向に沿って、長方形状の切り欠き５３が形成されている。

図９は、図８に示した傾斜磁場コイル２の概略分解斜視図である。図９において、Ｘメインコイル５は、２つの半円板状コイルからなり、これら２つのコイルの互いの間に、切り欠き５３に対応する距離を設けて配置する。また、Ｙメインコイル６は、円板状コイルを４分割し、互いに近接して半円形状を形成する２つのコイルに分け、２つのコイルの互いの間に、切り欠き５３に対応する距離を設けて配置する。

また、Ｚメインコイル７は、Ｙ軸方向に２分割され、それぞれ半円形状のコイルを形成し、２つのコイルの互いの間に、切り欠き５３に対応する距離を設けて配置する。

傾斜磁場コイル２を、上記のような形状にすることで、Ｙ軸上に凹状の窪みを形成することができる。

図１０は、高周波磁場コイル３のべース板３ｂの概略外形図である。高周波磁場コイル３は、凹形状部と２つの半円形状部とを有する形状に加工されたベース板３ｂに、任意形状に加工した銅板を接着し、銅板間を接続することで高周波磁場コイル３を形成する。

そして、図８〜図１０に示した傾斜磁場コイル２と、高周波コイル３とを、静磁場発生装置１に形成された窪み５１に配置することにより、静磁場発生装置１が互いに対向する空間領域の上側領域が凹形状に拡大される。これにより、被検者が均一磁場空間５０に位置されたとき、上方向に対する圧迫感を低減することができる。

図１１及び図１２は、傾斜磁場コイル２の他の外形形状を示す図である。図１１に示す形状は、円錐形状の窪み５５が形成されたコイル２であり、図１２に示す形状は、半球状の窪み５６が形成されたコイル２である。

ここで、高周波磁場コイル３のベース板３ｂは、図１１又は図１２に示した傾斜磁場コイル２と同様な若しくは対応する窪みを有する形状となる。

傾斜磁場コイル２を図１１又は図１２に示す形状とする場合は、静磁場発生装置１には、図２に示すような切り欠き５２は形成する必要は無い。

図１１及び図１２に示したような形状とすれば、傾斜磁場コイル２が均一磁場領域５０の形状により近い形状で、覆う構造になるため、傾斜磁場コイル２の効率を向上することができる。

図１３は、半球状の傾斜磁場コイル２の概略分解斜視図である。

図１３において、Ｘメインコイル５及びＹメインコイル６は、半球形状が２分割された２つのコイルの組み合わせにより構成される。また、Ｚメインコイル７は、１つの半球形状のコイルから構成されている。

シールドコイル８、９、１０の形状は、図５に示したシールドコイルと同様となっている。

このような形状の傾斜磁場コイル２であっても、上述した例と同様な効果を得ることができる。計測空間の上部分を半球状に拡大することにより、被検者の圧迫感は、さらに低減することができると考えられる。

なお、本発明における静磁場発生装置１の一対の静磁場発生手段の両方に凹状の切欠き及び窪み形状を形成するように図示されているが（図２）、下側の静磁場発生手段はベッド４により隠れるため、上側の静磁場発生手段のみ凹状の切欠き及び窪み形状を形成してもよい。

また、図２に示すように、静磁場発生装置１のベッド４の搬入口側に切り欠き５２を形成したが、この切り欠き５２は必ずしも必要ではない。

また、静磁場発生装置１に形成される窪み５１の深さ寸法は、静磁場発生装置１の厚みの２分の１程度であれば、十分な効果を得ることができると考えられる。

さらに、静磁場発生装置１は、超電導磁石、永久磁石のいずれであっても、本発明は適用可能である。

本発明が適用されるＭＲＩ装置の全体概略構成図である。 本発明の一実施形態であるＭＲＩ装置の要部概略説明図である。 本発明の一実施形態における静磁場発生装置をＺ軸方向下側から見た図である。 本発明の一実施形態における傾斜磁場コイルの概略外形図である。 上側に配置される傾斜磁場コイルの概略分解斜視図である。 上側に配置される傾斜磁場コイルの他の例を示す図である。 高周波磁場コイルのべース板の概略外形図である。 本発明の他の実施形態における傾斜磁場コイルの概略外形図である。 図８に示した傾斜磁場コイルの概略分解斜視図である。 本発明の他の実施形態における高周波磁場コイルのべース板の概略外形図である。 傾斜磁場コイルの他の外形形状を示す図である。 傾斜磁場コイルのさらに他の外形形状を示す図である。 半球状の傾斜磁場コイルの概略分解斜視図である。

符号の説明

１ 静磁場発生装置
２ 傾斜磁場コイル
３ 高周波磁場コイル
３ｂ ベース板
４ ベッド
５ Ｘメインコイル
６ Ｙメインコイル
７ Ｚメインコイル
８ Ｘシールドコイル
９ Ｙシールドコイル
１０ Ｚシールドコイル
３０ 傾斜磁場発生系
３１ シーケンサ
３２ 送信系
３３ 受信系
３４ 信号処理系
３５ ＣＰＵ
３６ 傾斜磁場電源
３７ 高周波発信器
３８ 変調器
３９、４０ 増幅器
４１ 直交位相検波器
４２ Ａ/Ｄ変換器
４６ａ、４６ｂ 支柱
５０ 均一磁場領域
５１ 窪み
５２、５３ 窪み
５５、５６ 窪み

Claims (6)

1. 上下方向に互いに対向配置され、この対向配置された間に均一磁場領域を形成する一対の静磁場発生手段と、この一対の静磁場発生装置の互いの対向面側に上記均一磁場領域を挟んで互いに対向配置される一対の傾斜磁場コイル及び一対の高周波磁場コイルと、上記均一磁場領域内に被検者を搬送する寝台とを備える磁気共鳴イメージング装置において、
   上記一対の静磁場発生手段の、上記均一磁場領域側の面には、それぞれ上記傾斜磁場コイル及び高周波磁場コイルを収容する第１の窪みが形成され、上記上側に配置される静磁場発生手段の均一磁場領域側の上面には、上記寝台の被検者搬送方向に沿った切欠きが形成されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記傾斜磁場コイルは、上記静磁場発生手段の均一磁場領域側の上面に形成された第１の窪みと切欠きに対応する形状を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記高周波磁場コイルは、上記静磁場発生手段の均一磁場領域側の上面に形成された第１の窪みと切欠きに対応する形状を有する基板に形成されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 上下方向に互いに対向配置され、この対向配置された間に均一磁場領域を形成する一対の静磁場発生手段と、この一対の静磁場発生装置の互いの対向面側に上記均一磁場領域を挟んで互いに対向配置される一対の傾斜磁場コイル及び一対の高周波磁場コイルと、上記均一磁場領域内に被検者を搬送する寝台とを備える磁気共鳴イメージング装置において、
   上記一対の静磁場発生手段の、上記均一磁場領域側の面には、それぞれ上記傾斜磁場コイル及び高周波磁場コイルを収容する第１の窪みが形成され、上記上側に配置される静磁場発生手段の均一磁場領域側の上面に第２の窪みが形成されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
5. 請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記傾斜磁場コイルは、上記静磁場発生手段に形成された上記第１と第２の窪みに対応する形状を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
6. 請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記高周波磁場コイルは、上記傾斜磁場コイルに形成された上記第１と第２の窪みに対応する形状を有する基板に形成され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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