JP2019513037A - 関節式ガイドチューブ - Google Patents

Abstract

磁気共鳴（MR）システムは、超伝導コイルの周りに配置される極低温容器を有する。 極低温容器は、冷却剤を受けるように構成される。 MRシステムはまた、極低温容器に接続され、冷媒及び電気リードを提供するように構成されるガイドチューブを有する。 ガイドチューブは、ガイドチューブの第1の部分が第2の部分に対して旋回するジョイントを有する。

Description

磁気共鳴イメージング（MRI）技術は今日、世界中の医療機関で一般的に使用されており、医学の実践において重要で独特の利益をもたらしている。

MRIは、イメージング構造及び解剖学的特徴のための十分に確立された診断ツールとして開発されてきたが、機能活動及び他の生物理学的及び生化学的特徴又はプロセス（例えば、血流、代謝物/代謝、拡散）のためにも開発され、これらの磁気共鳴（MR）イメージング技術のいくつかは、機能MRI、分光MRI又は磁気共鳴分光イメージング（MRSI）、拡散重み付けイメージング（DWI）、及び拡散テンソルイメージング（DTI）として知られている。これらの磁気共鳴イメージング技術は、病理を同定し、評価し、検査された組織の健康状態を決定するための医学的診断値に加えて、広範な臨床及び研究用途を有する。

典型的なMRI検査の間に、患者の身体（又はサンプル対象物）が検査領域内に配置され、MRIスキャナ内の患者支持部によって支持され、ここで実質的に一定、均一な一次（主）磁場が一次（主）磁石によってもたらされる。磁場は、体内の水素（プロトン）のような歳差運動する原子の核磁化をアラインする。磁石内の傾斜コイルアセンブリは、所与の位置における磁場の小さな変動を生成し、それにより、撮像領域において共鳴周波数エンコーディングを提供する。無線周波数（RF）コイルは、パルスシーケンスに従ってコンピュータ制御下で選択的に駆動され、RFコイルによって検出され、コンピュータ処理によって空間的に局在化された患者の領域にマッピングされる、一時的な振動横磁化信号を患者内に発生させ、それによって検査中の関心領域の画像を提供する。

一般的なMRI構成では、静的主磁場は、典型的にはソレノイド磁石装置によって生成され、患者プラットフォームは、ソレノイド巻線（すなわち、主磁石ボア）によって囲まれた円筒形空間内に配置され、低温で維持される。

典型的には、クライオスタットは、冷却剤（例えば、液体ヘリウム）が導入される容器を含む。この容器は、4k容器と呼ばれることもあり、超伝導巻線の周りに配置される。

冷却剤は、冷却剤を導入するためのチューブと、磁石をランプアップ及びランプダウンさせるために電気リードを導入するように使用される少なくとも1つの他のチューブとを含む別のチューブ（典型的にはガイドチューブと呼ばれる）を介して導入される。

運転中、しばしば、氷が4k容器内の構成要素の上及び周囲に形成される。この氷は磁石の適切な機能を保証するために除去されなければならない。典型的には、氷結は、氷が形成された領域に加温ガス（例えば、気体ヘリウム）を導入することを必要とする。残念なことに、ガイドチューブの領域における比較的低いシーリング高さはガイドチューブの除去を禁止し、加温ガスの導入を非常に困難にする。
したがって、必要とされるのは、上述した少なくとも欠点を克服する装置である

代表的な実施形態によれば、磁気共鳴（MR）システムは、超伝導コイルの周りに配置された極低温容器であって、冷却剤を受け取るように構成される極低温容器と、冷却剤を供給するように構成される極低温容器と電気リードとに接続されるガイドチューブであって、ガイドチューブの第1の部分が第2の部分に対してピボット回転するジョイントを有するガイドチューブとを有する。

他の代表的な実施形態によれば、ガイドチューブは、第1のチューブ、第2のチューブ、及び第3のチューブを備え、各チューブは、それぞれジョイントの周りを回転するように構成される第1及び第2のセクションを有する。第1、第2及び第3のチューブは、第1の位置における第1の高さと、第2の位置における第2の高さとを有し、第2の高さは第1の高さよりも低い。

他の代表的な実施形態によれば、MRシステムの一部から氷を除去する方法が開示される。この方法は、ガイドチューブの第1の部分が第2の部分に対してピボットするジョイントにおいて第1の方向でガイドチューブを回転させるステップと、 MRシステムからガイドチューブを取り外すステップと、前記氷を溶融させるために前記MRシステムの前記部分にガスを適用するステップと、ガイドチューブをMRシステムに戻すステップと、ガイドチューブの第1の部分をジョイントで第2の方向に回転させるステップとを有する。

代表的な実施形態は、添付の図面と共に読むと、以下の詳細な説明から最もよく理解される。様々な特徴が必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではないことが強調される。実際、寸法は、議論の明瞭化のために任意に増減されてもよい。適用可能で実用的であれば、同じ参照番号は同様の要素を指す。

代表的な実施形態によるMRシステムの簡略化される概略ブロック図である。 代表的な実施形態によるMR磁石の一部の斜視図である。 代表的な実施形態による関節式ガイドチューブの斜視図である。 代表的な実施形態によるMR磁石から除去するために準備されるガイドチューブの斜視図である。 代表的な実施形態による方法のフローチャートである。

以下の詳細な説明では、限定ではなく説明のために、本教示の完全な理解を提供するために、特定の詳細を開示する代表的な実施形態を説明する。しかしながら、本開示の利益を享受した当業者には、本明細書に開示される特定の詳細から逸脱する本教示による他の実施形態が添付の特許請求の範囲内にとどまることは明らかであろう。さらに、代表的な実施形態の説明を曖昧にしないために、周知の装置及び方法の説明を省略することができる。このような方法及び装置は、本発明の教示の範囲内にあることは明らかである。

本明細書で使用する用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、限定することを意図するものではないことを理解される。任意の定義される用語は、本教示の技術分野において一般に理解され受け入れられている定義される用語の技術的及び科学的意味に加えている。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されているように、用語「a」、「an」及び「the」は、文脈上明確に別段の指示がない限り、単数及び複数の指示対象の両方を有する。したがって、例えば、「デバイス」は、1つのデバイス及び複数のデバイスを有する。

本明細書で使用されるように、2つ以上の部品又は部品が「接続されている」という記述は、部品が直接的又は間接的に、すなわち1つ又は複数の中間部品又は部品を介してリンクが発生する。

添付図面に示すように、方向性の用語/語句及び相対的な用語/語句を使用して、様々な要素の互いの関係を記述することができる。これらの用語/語句は、図面に描かれている向きに加えて、装置及び/又は要素の異なる向きを包含するように意図されている。

添付図面に示すように、「上」、「下」、「トップ」、「ボトム」、「上方」及び「下方」のような相対的な用語を用いて、様々な要素の相互関係を記述することができる。これらの相対的な用語は、図面に描かれている向きに加えて、装置及び/又は要素の異なる向きを包含することを意図している。例えば、図面内のビューに関してデバイスが反転されている場合、例えば、他の要素の「上方」と記載される要素は、その要素の「下方」にある。同様に、装置が図面のビューに対して90°回転される場合、他の要素の「上」又は「下」に記載される要素は、他の要素に「隣接」することになる。ここで、「隣接する」とは、他方の要素に当接するか、要素間に1つ以上の層、材料、構造などを有することを意味する。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、ならびにそれらの通常の意味に加えて、「実質的な」又は「実質的に」という用語は、許容可能な限界又は程度を意味する。例えば、「実質的に取り消される」とは、当業者が取り消しを容認できるものとみなすことを意味する。

図1は、代表的な実施形態によるMRシステム100の簡略化される概略ブロック図である。図1には示されていない既知の構成要素と組み合わせたMRシステム100が、例えば医療診断において使用されるMR画像を提供するために使用されることができる。

MRシステム100は、低温（LT）容器101（本明細書では極低温容器又は4K容器と呼ばれることもある）を有する。 LT容器101は、一般に、液体ヘリウムのような低温の材料で充填され、LT容器101の温度を絶対ゼロ（0ケルビン/ -273℃）近くに維持する。超伝導巻線102は、LT容器101内に配置される。超伝導巻線102は、主静磁場を生成し、典型的には、低温超伝導体（LTS）材料を有する。超伝導巻線102は、抵抗を低減させるために液体ヘリウムで過冷却されるため、発生する熱量及び主磁場を生成し維持するのに必要な電力量を最小にする。実例として、超伝導巻線は、4.2kの温度までクライオスタットで冷却されるニオブ-チタン（NbTi）及び/又はNb3Sn材料から製造される。

電子機器103も、LT容器101内に配置されている。電子機器103は、例示的に、端子回路基板（すなわち、TB1基板）を備える。完全な磁場強度を発生させる（超伝導磁石をランプさせることとしても知られている）ように超伝導巻線に電力を供給するとき、及び電力を遮断し、例えば、MRシステム100に給電するときの磁場の生成を停止（アンランプ）するとき、リード（図示せず）はLT容器101の外部から電子装置103に接続される。

ガイドチューブ104は、周囲環境とLT容器101との間の接続を提供する。特に、ガイドチューブ104は、LT容器101の内部に物理接続部又は導管のみを提供する。以下にさらに詳しく説明するように、ガイドチューブ104は、冷却剤（液体ヘリウム）をLT容器に供給するために使用される個々のチューブを含み、リードをランプさせ、リードを電子機器103にアンランプする。

図2Aは、代表的な実施形態によるMR磁石200の一部分の斜視図である。 MR磁石200の説明の多くの態様は、図1に関連して説明したMRシステム100のものと共通する。多くの場合、これらの共通の態様の詳細は、図2Aに関連して説明した代表的な実施形態の説明では繰り返されない。

MR磁石200は、LT容器201を備えている。上述したように、超伝導巻線（図2Aには図示せず）がLT容器201内に配置されている。

MR磁石200は、ガイドチューブ202も備える。ガイドチューブ202は、例示的に、第1のチューブ203、第2のチューブ204、及び第3のチューブ205を備える。チューブの数は単なる例示であり、より多くの又はより少ないチューブが本教示の意図から逸脱することなく使用されることができる。

第1、第2及び第3のチューブ203乃至205は実質的に中空であり、低温用途に適した材料で作られている。一例として、第1、第2及び第3のチューブ203乃至205は、一般にG10ガラスと呼ばれるエポキシラミネート材料を有する。これは単なる例示であり、当業者の範囲内の他の材料が、第1、第2及び第3のチューブ203乃至205における使用のために企図されていることは留意される。

上述したように、第1、第2及び第3のチューブ203乃至205は、電子機器（図2Aには図示せず）へのランプ及びアンランプリード、及びLT容器201への冷媒を提供するために使用される。第2のチューブ203,204は、ランプ及びアンランプリードを提供するために使用され、第3のチューブ205は、冷却剤を提供するために使用され得る。

MR磁石200は、最小のシーリング高さを提供するために必要なシーリング207を備える。既知のMRシステムでは、例えば、ガイドチューブを取り外しは、エレクトロニクスを適切に行うために必要があるため、除氷が問題となる。既知のガイドチューブは、ガイドチューブを除去するのに十分に垂直に（図示の座標系ではy方向に）持ち上げることができない。

対照的に、ガイドチューブ202は、関節式にされ、MR磁石200から容易に取り外されて、除氷のためにノズルを介した冷却ガスの、電子機器への導入を可能にする。以下でより詳細に説明するように、第1、第2及び第3のチューブ203乃至205のそれぞれは、第1及び第2の部分を含み、第1の部分は始め、図2Aに示される座標系において、x軸に平行にアラインされ、示される座標系においてy軸に向かって角度θの少なくとも一部にわたって回転するように適合されている。この回転は、ガイドチューブ202の高さを減少させるので、MR磁石200から除去されることができる。

図2Bは、代表的な実施形態によるガイドチューブ202の斜視図である。ガイドチューブ202の説明の多くの態様は、図2Aに関連して説明したものと共通である。しばしば、これらの共通の態様の詳細は、図2Bに関連して説明した代表的な実施形態の説明において繰り返されない。

ガイドチューブ202は、第1の部分203 '、204'及び205 'と、第2の部分203' '、204' '及び205とを備える。全体として、第1の部分203 '、204'及び205 'は、ガイドチューブ202の第1の部分202 'と称され、第2の部分203 "、204"及び205 "は、ガイドチューブ202の第2の部分202"と称される。

図示されているように、第1の部分203 '、204'及び205 'は、第1、第2及び第3のブラケット211,212,213によって所定の位置に保持され、 第2の部分203 "、204"及び205 "は、第3及び第4のブラケット214及び215によって所定の位置に保持される。第1乃至第5のブラケット211乃至215は、金属又はプラスチック又は他の適切な材料で作られてもよい。概して、第1の部分203 '、204'及び205 'は、ガイドチューブ202の第1の部分202'と呼ばれ、第2の部分203 "、204"及び205 "は、ガイドチューブ202の第2の部分202"と称される。

本明細書でさらに詳細に説明するように、第1の部分203 '、204'、205 '及び第2の部分203' '、204' '及び205は、第1及び第2のヒンジ208,209の周りを回転し、第3及び第4のブラケット213,214の間に配置される。

ガイドチューブ202は、回転位置に記載され、それぞれ第1の部分203 '、204'及び205 'はそれぞれ第2の部分203' '、204' '及び205' 'に対して回転されるので、第1の部分203'、204 ' '及び205'は、それぞれの第2の部分203 ''、204 ''及び205 ''に実質的に直交している。

理解されるように、203 '、204'及び205 'がそれぞれの第2の部分203 "、204"及び205 "に対して回転しない場合、このように、第1の部分203 '、204'及び205 'のそれぞれは、それぞれの第2の部分203 "、204"及び205 "にはめ込まれ、ネジ210によって所定位置に固定され、第1、第2及び第3のチューブ203,204及び205を形成する。この位置では、ガイドチューブ202を有する第1、第2及び第3のチューブ203,204、及び205は、第1の高さ（図示の座標系においてy方向）を有する。

対照的に、図2Bのように、第1の部分203 '、204'及び205 'が第2の部分203 "、204"及び205 "のそれぞれに対して第1及び第2のヒンジ208,209の周りを回転するとき、第1の部分203 '、204'及び205 'の各々は、それぞれの第2の部分203 "、204"及び205 "にはめ込まれない。この位置では、ガイドチューブ202の第1及び第2の部分の高さは、第1の高さよりも低い第2の高さ（図示の座標系のy方向）を有する。理解されるように、第1の部分203 '、204'及び205 'がそれぞれの第2の部分203''、204''及び205''に対して（図2Bのように）θ= 90°だけ回転されるとき、第一の高さ及び第二の高さの間の差の高さは最大になる。勿論、回転の程度はガイドチューブ202の構成要素の高さの低下の程度によって要求され、θ<90°未満の回転が考えられる。

図2Cは、代表的な実施形態によるMR磁石200から除去するために準備されるガイドチューブの斜視図である。 MR磁石200の説明の多くの態様は、図1に関連して説明したMRシステム100のものと共通である。同様に、ガイドチューブ202の説明の多くの態様は、図2A、2Bに関連して説明した態様と共通である。しばしば、これらの共通の態様の詳細は、図2Cに関連して説明した代表的な実施形態の説明において繰り返されない。

上述したように、MR磁石200は、最低限のシーリング高さを提供するために必要なシーリング207を備える。図示されているように、ガイドチューブ202は関節式にされており、MR磁石200から容易に取り外されて、ノズルを介して冷却ガスを除氷用の電子機器に導入することを可能にする。具体的には、図2Bに関連して説明したように、第1の部分203 '、205'（図2Cには見えない）及び205 'は第1及び第2のヒンジ208及び209（図2Cでは見えない）の回りで回転され、示される実施形態では、第2の部分203 "、204"、205 "に実質的に直交している。この構成では、ガイドチューブ202は、除去するのに十分であり、シーリング207によって抑制されないように（図2Cの座標系におけるy方向に）持ち上げることができる。幾分異なって言えば、描かれた座標系におけるy軸に対する角度θの少なくとも一部分にわたる回転は、ガイドチューブ202の高さを減少させるので、MR磁石200から除去されることができる。

一般的に、除氷の方法は、ガイドチューブ202を除去し、氷が（例えば、電子機器103の周りで）形成されるMR磁石200の領域を除氷し、ガイドチューブを再設置するステップを有する。例示的な方法は、図3に関連して説明されている。

図3は、MRシステムの一部から氷を除去する方法300のフローチャートである。方法300の説明の多くの態様は、図1乃至図２Ｃに関連して説明したものと共通である。しばしば、これらの共通の態様の詳細は、図3に関連して説明した代表的な実施形態の説明において繰り返されない。

301において、本方法は、ガイドチューブの第1の部分が第2の部分に対してピボットするジョイントにおいて第1の方向にガイドチューブを回転させるステップを有する。

302において、この方法は、MR磁石200からガイドチューブ202を取り外すステップを有する。

303において、ガイドチューブ202が除去された後、本方法は、MRシステムの部分にガスを適用して氷を溶融させるステップを有する。 上記のように、ガスはヘリウムであってもよく、ワンド又は類似の装置を用いてガスを氷に向けるように適用されてもよい。

ステップ304において、本方法は、ガイドチューブをMRシステムに戻すステップと、 ガイドチューブの第1の部分をジョイントで第2の方向に回転させるステップとを有する。

本開示を考慮して、MRシステムの様々な構成要素、材料及びパラメータ、ならびにガイドチューブ及び方法は、単なる例示であって限定的な意味で含まれないことに留意される。 この開示を考慮して、当業者は、本願の教示を実施して、それらのアプリケーションを実施し、これらのアプリケーションを実施するのに必要な材料及び装置を、添付の特許請求の範囲の範囲内にすることができる。

Claims (15)

1. 磁気共鳴システムであって、
   超伝導コイルの周りに配置される極低温容器であって、冷却剤を受けるように構成される極低温容器と、
   前記極低温容器に接続され、前記冷却剤及び電気リードを提供するように構成されるガイドチューブであって、前記ガイドチューブの第1の部分が第2の部分に対してピボットするジョイントを有するガイドチューブと
   を有する、磁気共鳴システム。
2. 前記ガイドチューブは、
   第1のチューブ、第2のチューブ、及び第3のチューブを有し、前記チューブの各々は、それぞれ前記ジョイントの周りを回転するように構成される第1及び第2のセクションを有する、請求項1に記載の磁気共鳴システム。
3. 前記第1、第2及び第3のチューブは、第1の位置における第1の高さと、第2の位置における第2の高さとを有し、前記第2の高さは前記第1の高さよりも低い、請求項2に記載の磁気共鳴システム。
4. 前記第2の位置において、前記第1、第2、及び第3のチューブのそれぞれの前記第1の部分は、前記第1、第2及び第3のチューブのそれぞれの前記第2の部分に対して約90°の角度で配置される、請求項3に記載の磁気共鳴システム。
5. 前記第1、第2、及び第3のチューブはそれぞれ、近位端及び遠位端を有し、前記遠位端は、前記極低温容器内に配置される、請求項2に記載の磁気共鳴システム。
6. 前記電気リードは、ランプリードとアンランプリードとを有し、前記第1及び第2のチューブは、前記ランプリード及び前記アンランプリードをそれぞれ受けるように構成される、請求項5に記載の磁気共鳴システム。
7. 前記第3のチューブは、前記冷却剤を前記極低温容器に導入するように構成される、請求項6に記載の磁気共鳴システム。
8. 前記第1、第2、及び第3のチューブの各々は、エポキシラミネート材料を有する、請求項2に記載の磁気共鳴システム。
9. ガイドチューブであって、
   第1、第2及び第3のチューブを有し、前記チューブの各々は、それぞれ前記ジョイントの周りを回転するように構成される第1及び第2のセクションをそれぞれ有し、前記第1、第2及び第3のチューブは、第1の位置において第1の高さを有し、第2の位置において第2の高さを有し、前記第2の高さは前記第1の高さよりも低い、ガイドチューブ。
10. 前記第2の位置において、前記第1、第2及び第3のチューブの各々の前記第1の部分は、前記第1、第2及び第3のチューブの各々の前記第2の部分に対して約90°の角度で配置される、請求項9に記載のガイドチューブ。
11. 前記第1、第2、及び第3のチューブはそれぞれ、近位端及び遠位端を有し、前記遠位端は極低温容器内に配置される、請求項10に記載のガイドチューブ。
12. 第1及び第2のチューブはそれぞれ、ランプリード及びアンランプリードを受けるように構成される、請求項11に記載のガイドチューブ。
13. 前記第3のチューブは、冷却剤を極低温容器に導入するように構成される、請求項11に記載のガイドチューブ。
14. 前記第1、第2、及び第3のチューブの各々は、エポキシラミネート材料を有する、請求項9に記載のガイドチューブ。
15. 磁気共鳴システムの一部から氷を除去する方法であって、前記方法は、
    前記ガイドチューブの第1の部分が第2の部分に対してピボットするジョイントで第1の方向にガイドチューブを回転させるステップと、
    前記磁気共鳴システムから前記ガイドチューブを取り外すステップと、
    前記氷を溶かすために前記磁気共鳴システムの前記部分にガスを適用するステップと、
    前記ガイドチューブを前記磁気共鳴システムに戻すステップと、
    前記ガイドチューブの前記第1の部分をジョイントで第2の方向に回転させるステップと
    を有する方法。

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