JP4001977B2 - 磁気共鳴スキャナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基本磁界装置および勾配磁界装置に配置された高周波装置および走行可能な患者寝台に対する案内部を有する磁気共鳴スキャナであって、
前記高周波装置は送信／受信アンテナ並びに場合により高周波シールドを有する形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴スキャナは重要な構成部材として３つの構成群を有する。すなわち、基本磁界装置、勾配磁界装置および高周波装置（ＨＦ系）である。基本磁界装置は強力な静止磁界（典型的には０．１から４Ｔ）を形成するのに用いる。勾配磁界装置は約１ｋＨｚまでの低周波領域で調整可能な磁界を送出する。この磁界は一方向または複数の方向で線形に上昇ないし下降経過する（典型的には３０ｍＴ／ｍ）。高周波装置は、高周波領域において実質的に静止磁界によって設定された４２．４５ＭＨｚ／Ｔの核スピン共鳴周波数で発振する磁界を核スピンの偏向のために使用する。この磁界はさらに反射された核スピン信号を受信するためにも用いることができる。
【０００３】
これら３つの構成群は、通常の磁気共鳴スキャナでは被検患者を、タマネギの皮のように次の順序で取り囲んでいる。すなわち、高周波装置、勾配磁界装置、そして基本磁界装置の順である。ここで患者は、円筒状の開口部に装入される移動可能な寝台に横たわらなければならない。
【０００４】
すべての磁気共鳴スキャナにおいてこれまで十分に解決されなかった問題は、勾配磁界装置によって、強いローレンツの力のために強力な基本磁界に形成された高い騒音レベルである。さらに、高周波装置の個々の構成部材がセグメントとして、勾配磁界コイルを含む管に組み込まれている通常の構成では、組立コストが嵩み、障害に対して脆弱である。この組立形式で生じる、患者寝台を通過させるための孔部の構造は、患者に対しては光学的な負荷となり、また殺菌状態に保つことは非常に面倒である。さらにこの構成では、高周波装置の構成部材を内部配線することが必要であるが、このことは面倒でまた障害の影響を受けやすい。全体として半径方向に比較的厚い構造が生じ、このことにより所定の内径においては患者を通過させるために基本磁界装置の自由直径を大きくしなければならない。しかし基本磁界装置のこの自由直径（ワームボア）は基本磁界装置の値段の大部分を決める。
【０００５】
この困難性は、米国特許第５１９７４７４号明細書に記載されているような磁気共振スキャナにおいても当てはまる。高周波コイルはここでは２つの部分からなる寝台の下側ベッドと固定的に接続されており、これと共に基本磁界装置および勾配磁界装置に装入される。ここで配線は引き込まなければならないが、このことも同じように基本磁界装置の自由直径を大きくする。
【０００６】
米国特許第４６５４５９６号明細書では、高周波コイルが支持スリーブに巻き付けられている。この支持スリーブの長さは高周波コイル巻線の長さに相応する。この短い管部材はスキャナ内にあり、患者に対する通過開口部内に患者の出入口をルーズに配置しなければならない。
【０００７】
米国特許第４６３４９８０号明細書には、頭部検査用磁気共鳴スキャナが記載されている。このスキャナでは、基本磁界装置および勾配磁界装置に装入される患者寝台に依存しないで、患者の頭部を収容し、近付くことのできる患者寝台延長部に磁気コイルを移動させることができる。この構成を全身を検査するためのスキャナに転用することはできない。なぜなら、基本磁界装置および勾配磁界装置内で走行可能な患者寝台の上に勾配磁界コイルを走行させることはまったく不可能だからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の磁気共鳴スキャナを、障害の影響を受けにくい簡単な構成であり、また光学的に優しく、かつ容易に滅菌できる平坦な、患者寝台に対する内部孔部においても、勾配磁界装置の高い騒音レベルに対して音響減衰を提供し、かつ時折の修理に対して容易の交換することのできるように構成することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、高周波装置の電子要素が支持管に埋め込まれており、該支持管は円筒状で、剛性が高く、基本磁界装置および勾配磁界装置を軸方向に貫通し、さらに前記支持管は患者寝台に対する案内部のための支持体としても用いられ、構成ユニットとして基本磁界装置および勾配磁界装置に挿入可能であり、前記支持管は、閉鎖されたプラスチックシート並びに中空ハニカムリング層を有し、前記中空ハニカムリング層は、半径方向に延在するハニカム長手軸を有するプラスチックからなるように構成して解決される。
【００１０】
その際に、支持管は勾配磁界装置を有利には無接触で貫通するようにする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明による高周波装置の構成によって、勾配磁界コイル支持管の内壁に別個の高周波セグメントを取り付けるという面倒な組み立てが省略される。このようにして、閉じた平坦な管構造が得られ、この管構造は内面が滑らかであるため密室恐怖的な患者の不安感が少ない。このことは本発明の実施例で、さらに次の構成によって支持することができる。すなわち、支持管に両側で開放した割軸受けを成形するのである。支持管はまた、磁気装置に配置された中央区間でのみ閉じた管として構成されている。一方両端部においては、上方に開放した割軸受けによって（この割軸受けは基本磁界装置でのまたは場合によりこの基本磁界装置の外での自由懸架に用いることができる）装置長が短く保持され、これにより装入される患者の不安感をできるだけ小さく保つことができる。
【００１２】
高周波装置を含む本発明の支持管を周囲の磁気装置の中で片持ち式に支承することができ、その際に実質的にしなることがなく、ひいては所定のギャップが変化することがないようにするため、種々の独立型構造体を設けることができる。支持管を有利にはファイバ強化プラスチック層と硬化発泡層とから交互に構成するか、または支持管がプラスチックシート（プレプレッグ層）により分離した、プラスチック製のハニカム−リング層を有し、このリング層が半径方向に延在するハニカム長手軸を有するようにするような構成を選択する。このような基本的に例えば航空機製造から公知のハニカム構造は非常に剛性が高く、負荷能力も大きく、しかも軽量であり、高周波機能を埋め込むのにも、患者寝台を収容するのにも適する。さらにこの構造により、特に簡単な製造が可能になる。この場合、支持管を、相互に接着して、巻き付けリールに積層した層から形成すれば、アンテナおよび／または高周波シールドをシートとして支持管層に埋め込むことができる。この支持管構造はさらに、高周波損失が少なく、εｒ≒１であるため共振周波数にほとんど影響を及ぼさないという利点を有する。
【００１３】
本発明の構成によって、高周波装置を磁気装置に挿入可能なユニットとして簡単に交換することができる。支持管が閉じた構成であるため、優れた防火対策、高電圧接触保護、簡単な滅菌性が得られ、さらにハニカム構造によって良好な騒音対策が得られる。なぜなら、ハニカム構造の中空空間に吸音材を充填すればさらに騒音レベルを改善することができるからである。例えば患者寝台を案内するために付加的な支持システムが必要ないことから、優れたスペース節約性が得られ、ひいては“ワームボア”の直径が小さくなる。このことは、これにより基本磁界装置を小型にすることができるのでコストの節約につながる。勾配磁界装置の支持管に埋め込み、この中で回転するセグメントを高周波装置用に設けるというこれまでの解決手段とは異なり、本発明の閉じた構成では、電気接点が切れてしまうという危険性が最小になる。また、金属と金属、またはプラスチックとプラスチックとの接触箇所を定めることができ、さらには例えば塵、ハンダ屑、ボルト、ねじ等の異物が故障の原因として入り込む可能性を完全に除去する。さらに、ハニカム構造により高周波装置用に構成された支持管と、患者寝台の軸受けはまた、固定の共振周波数を有し、“マイクロフォン”の危険性がないという利点を有する。
【００１４】
本発明のさらなる利点は、実施例および図面に基づいた以下の説明から明らかである。
【００１５】
【実施例】
図１には、基本磁界装置の磁石１およびこの基本磁界装置に配置された、勾配磁界装置２の環状構造体が概略的に示されている。勾配磁界装置の内部には本発明により高周波装置が支持管３の形態で配置されている。この支持管は相応の電気構成部材を含み、ハニカム構造を有している。支持管は、磁気装置内部の相応の区間でのみ閉じた管として構成されている。両端部には上方に開放した割軸受け４が設けられている。割軸受けは概略的に図示した支柱５を介して基本磁界磁石１に支承されている。これにより高周波支持管全体は磁気装置に片持ち式に配置され、相応して簡単に挿入したり、組み立てのために再び取り出したりすることができる。支持管３の閉じた外周面が設けられた構造では、図２からわかるように、図示しない患者寝台の走行のための案内レール６が成形または接着されており、これによりこれまで通常は別個のしばしば片持ち式のこの案内レールの構成を磁気装置内で完全に省略することができる。しかし例えば、患者寝台に対する案内レールを磁気装置とは機械的に完全に分離した高周波支持管と接続することによって、基本磁界装置からこの案内部への音波骨導が回避され、これにより患者の音響負荷がはじめから格段に低減される。
【００１６】
この音響負荷はさらに次のことによっても低減する。すなわち、高周波支持管３がその内部ハニカム構造によって優れた音響減衰を生じさせることで低減する。このハニカム構造は、勾配磁界装置での他の種類の直接接触によっても負荷されない。基本磁界磁石内で自由懸架することで、勾配磁界装置内に形成された音響レベルから非常に効率的に減結合される。
【００１７】
図３には、多数の閉じたプラスチックシート、いわゆるプレプレッグシート７〜１０が概略的に示されている。これらのシートは巻き付けリールに相互に積層されており、個々の層は０．２ｍｍから０．５ｍｍの厚さを有し、種々異なる材料から形成することができる。この内部層には第１の中空ハニカム層１１が巻回されており、図３に示されたハニカム構造は中空ハニカム構造としてのこの層を区別するためにだけ用いる。もちろん、ハニカム構造は図示のように外周方向に延在するのではなく、管構造体１２を基準にして半径方向に延在することもできる。１２はシート接着層である。１３は例えば抜き打ちシートとして構成された高周波アンテナを示し、１４はシート接着層を示す。層１５はハニカム層であり、この層にはさらに３つの別のプレプレッグ層１６，１７，１８が続く。１９は高周波シールドを示すが、この高周波シールドは場合により支持管層の本発明による中空ハニカム層構造の中間層を形成することもできる。
【００１８】
アンテナおよび場合によりハニカム構造体に共に埋め込むことのできる他の高周波構成部材を接続するために、本発明の支持管の外側から近付くことのできる開口部が設けられている。この開口部はわかりやすくするために図示されていない。
【００１９】
図４と図５は、図１と図３に対して変形した支持管３’を示す。図５に示されているように、この支持管３’は別の層構造を有する。多数のグラスファイバ強化プラスチック層２０〜２３と、３つの硬化発泡層２４，２５，２６の他に、高周波アンテナ１３’と１３”が収容されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波支持管を有する磁気共鳴スキャナの概略的断面図である。
【図２】図１のラインＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図３】本発明の高周波支持管の壁面を図２のラインＩＩＩ−ＩＩＩに沿って拡大した断面図である。
【図４】硬化発泡構造に高周波支持管を有する構成の縦断面図である。
【図５】図４のラインＶ−Ｖに沿った断面図である。
【符号の説明】
３ 支持管
４ 割軸受け
５ 支持部
７ プレプレッグ層
１１ 中空ハニカム層
１２ 管構造体
１４ シート接着層
１５ ハニカム層
１６，１７，１８ プレプレッグ層
１９ 高周波シールド

Claims (9)

1. 基本磁界装置および勾配磁界装置に配置された高周波装置および走行可能な患者寝台に対する案内部を有する磁気共鳴スキャナであって、
   前記高周波装置は送信／受信アンテナ並びに場合により高周波シールドを有する形式のものにおいて、
   高周波装置の電子要素が支持管（３）に埋め込まれており、
   該支持管は円筒状で、剛性が高く、基本磁界装置および勾配磁界装置を軸方向に貫通し、
   さらに前記支持管（３）は患者寝台に対する案内部（６）のための支持体としても用いられ、構成ユニットとして基本磁界装置（１）および勾配磁界装置（２）に挿入可能であり、
   前記支持管（３）は、閉鎖されたプラスチックシート（プレプレッグ層７〜１０，１６〜１８）並びに中空ハニカムリング層（１１，１５）を有し、
   前記中空ハニカムリング層は、半径方向に延在するハニカム長手軸を有するプラスチックからなる、ことを特徴とする磁気共鳴スキャナ。
2. 支持管は勾配磁界装置に接触せずにこれを貫通している、請求項１記載の磁気共鳴スキャナ。
3. 支持管（３）の両側では、上方に開放した割軸受け（４）が成形されており、
   該割軸受け（４）は前記基本磁界装置（１）に支承されている、請求項１または２記載の磁気共鳴スキャナ。
4. 支持管（３）は、グラスファイバ強化プラスチック層と硬化発泡層とから交互に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の磁気共鳴スキャナ。
5. 支持管（３）は、有利には巻き付けリールに相互に接着され、積層された層から形成されている、請求項１記載の磁気共鳴スキャナ。
6. 支持管（３）は、滑らかに閉鎖された外周面を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の磁気共鳴スキャナ。
7. アンテナ（１３）および／または高周波シールド（１９）はシートとして支持管層に埋め込まれている、請求項１から６までのいずれか１項記載の磁気共鳴スキャナ。
8. 支持管（３）は端部側で基本磁界装置（１）に支承されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の磁気共鳴スキャナ。
9. ハニカム構造の中空空間には吸音材が充填されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の磁気共鳴スキャナ。

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