JP5280022B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、傾斜磁場コイルの振動によって発生する騒音の低減を図る磁気共鳴イメージング装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）において、近年、イメージングに要する時間の短縮化のニーズが高くなっている。そこで、この要求に対して、超高速撮像の手法であるシングルショット、あるいはマルチショットＥＰＩ（echo planar imaging）等の傾斜磁場パルスの高速反転を伴うパルスシーケンスが開発され実用化されている。

このようなパルスシーケンスを用いた画像撮影に際し、計測対象から発せられる各々の信号に位置情報を与えるために、傾斜磁場コイルにパルス状の大電流を流すので、傾斜磁場コイルにローレンツ力が作用し、機械的歪みを生じさせる。この現象が繰り返し作用するため、傾斜磁場コイルが振動して大きな騒音を発生し、さらに、傾斜磁場パルスを高速反転すると、振動が増大する事から、撮影が高速化されるに従って騒音も増大する。

この騒音は撮像空間に配置されている被検体に不快感と不安感を与える事となり、この騒音を低減するための技術が特許文献１及び特許文献２に記載されている。

特許文献１に記載された技術は、静磁場発生手段に固定された傾斜磁場コイルを遮音カバーで密閉し、傾斜磁場コイルが発生する音波を遮断する事で撮像空間に放射する音波を減少させて騒音を低減するものである。

また、特許文献２に記載された技術は、傾斜磁場コイルを設置するポールピース内部の気密を保ち真空空間を設ける事により、傾斜磁場コイルが発生させる騒音の空気伝播を遮断するものである。

特開２００１−２９９７１９号公報 特開平１１−１３７５３５号公報

しかし、特許文献１に記載された技術による遮音構造では、遮音カバーも静磁場発生手段に固定されているため、傾斜磁場コイルの振動が静磁場発生手段を経由して、遮音カバーに伝達される。さらに、傾斜磁場パルスによって静磁場発生手段に渦電流が流れ、ローレンツ力が作用し静磁場発生手段が振動する。この振動も静磁場発生手段に固定されている遮音カバーに伝達する。

また、特許文献２に記載された遮音構造でも、傾斜磁場コイルはポールピースに取り付けられ、このポールピースに遮音カバーが取り付けられているため、傾斜磁場コイルの振動がポールピースを経由して傾斜磁場を密閉するカバーに伝達される。さらに傾斜磁場パルスによって静磁場発生手段に渦電流が流れ、静磁場発生手段にローレンツ力が作用し、静磁場発生手段が振動する。この振動も静磁場発生手段に連結されている遮音カバーに伝達する。

このように、特許文献１、２に記載の技術では、複数の経路から遮音カバーに振動が伝達するため、遮音カバー自体が音源となり、撮像空間内の騒音低減は不充分であった。

本発明の目的は、傾斜磁場コイルの振動により発生する騒音の撮像空間への伝達を低減可能な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。
本発明は外装カバーを遮音カバーとして利用し、さらに外装カバーを、静磁場発生手段、傾斜磁場手段、高周波照射手段と非接触となるように構成し、これら静磁場発生手段、傾斜磁場手段、高周波照射手段から外装カバーへの振動の伝達を低減する。

傾斜磁場コイルの振動により発生する騒音の撮像空間への伝達を低減可能な磁気共鳴イメージング装置を実現することができる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態が適用された超伝導磁石方式の水平型ＭＲＩ装置の外観構成図である。図１において、ＭＲＩ装置は、撮像空間を囲うように静磁場発生手段１と、被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波磁場を照射する照射コイル３と、被検体から発せられる各々の信号に位置情報を与えるための傾斜磁場コイル２とを備え、これら静磁場発生手段１と、傾斜磁場コイル２と、照射コイル３とを有する磁場発生装置でスキャナガントリが構成されている。このスキャナガントリを覆うように外装カバー７が配置されている。

また、ＭＲＩ装置は、被検体から発せられる信号を受信するための受信コイル４と、被検体を積載する寝台５と、上記受信信号を用いて被検体の物理的性質を表す画像を得る画像再構成演算手段６と、検査条件を制御する手段（図示せず）とを備えている。

静磁場発生手段１は、被検体が挿入される撮像空間の周りに永久磁石方式又は常電動磁石方式あるいは超伝導磁石方式の磁場発生手段であり、被検体の周りにその体軸方向又は体軸と直行する方向に均一な静磁場を発生させる。

ＭＲＩ装置の送信系は、被検体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ために高周波磁場を照射するもので傾斜磁場コイル２の内側にて被検体に近接して配置された高周波磁場送信用の照射コイル３と、この高周波磁場送信用照射コイル３に高周波パルスを供給する高周波発信機及び変調器並びに高周波増幅器などを有している。

また、ＭＲＩ装置の受信系は、被検体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）を検出するもので、高周波磁場送信用照射コイル３から照射された高周波磁場による被検体からの応答エコー信号（ＮＭＲ信号）を検出するために被検体に近接して配置された受信用高周波コイル４を有し、エコー信号は増幅器及び直交位相検波器を介してＡ／Ｄ変換機に入力され、デジタル量に変換され、その信号が信号処理系に送られるようになっている。

また、信号処理系は、受信系で検出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行なうもので、エコー信号から得られた画像データをフーリエ変換し補正係数計算、画像再構成等の処理を行なう画像再構成演算手段６（中央処理装置（ＣＰＵ））と、磁気ディスク及び光磁気ディスク等の記録装置と、得られた任意断面の断層像データを画像表示するＣＲＴ等のディスプレイ等を有して成る。

以上のように構成されたＭＲＩ装置に、本発明の要部である遮音構造を用いたスキャナガントリについて説明する。

図１に示すように、スキャナガントリの周囲に外装カバー７が設置してある。この外装カバー７は、静磁場発生手段１、傾斜磁場コイル２、照射コイル３とは非接触となってこれらを覆い、脚部７ｆにより、床面上に自立する構造或いは、支持部材を介して床面から支持される構造となっている。

また、外装カバー7は、被検体が配置される撮像空間を、静磁場発生手段１、傾斜磁場コイル２及び高周波信号照射コイル３と非接触で覆う内装カバー部７ｉを有する。

なお、外装カバー７と静磁場発生手段１との間隔は、例えば、４０ｍｍ〜５０ｍｍとする。

また、図２に示すように、スキャナガントリのボア内には傾斜磁場コイル２が設置されており、床面もしくは真空容器から支持されている。真空容器から支持される場合には傾斜磁場コイル２の振動が真空容器に伝達しないように振動減衰材を介して支持される形態が望ましい。

傾斜磁場コイル２の内側には照射コイル３と寝台５とが傾斜磁場コイル２の振動が伝達しないように傾斜磁場コイル２と非接触となるように設置されている。

寝台５は床面もしくは真空容器から支持されており、特に真空容器からの振動伝達を低減するためには寝台５は真空容器と非接触となるように床面から支持されることが望ましい。

その場合は、図２に示すように、床面に設置された支持脚８に寝台５を固定するものとする。また、照射コイル３は寝台５と一体とすることによって、傾斜磁場コイル２と非接触になるように設置される。そして、撮像空間に最も近傍である照射コイル３の内側に内装カバー７ｉが傾斜磁場コイル２及びスキャナガントリと非接触となるように、かつ、撮像空間を覆うように設置されている。

ここで、寝台５は、撮影空間の長軸方向に移動可能なようにレールに支持されるが、このレールは内装カバー部７ｉと一体となっている。

また、外装カバー7は、スキャナガントリの前面部、後面部も、撮像空間の端面部を除いて、覆う構造となっている。

このように、外装カバー７は傾斜磁場コイル２と真空容器を含めたスキャナガントリを完全に覆うため、これらから発生する音が撮像空間へ伝達されることを低減する効果がある。

外装カバー７による遮音効果は、一般に次式（１）に示す質量則で定められる。

ＴＬ＝１８×ｌｏｇ（ｆ×ρ×ｔ）−４４ ［ｄＢ］・・・・・・・・（１）
ただし、上記（１）式において、ＴＬは遮音効果を表す透過損失、ｆは音の周波数、ρは遮音材の密度、ｔは遮音材の厚さを表す。

上式（１）は遮音材の質量が大きいほど遮音性能は高まるという事を意味し、より遮音効果を高めるためには、外装カバー７には密度ρが大きい材料を用いて板厚ｔを大きくする事が望ましい。

したがって、遮音材としての外装カバー７による遮音効果を高めるためには、密度ρが大きい材料、例えば繊維強化樹脂などの材料を用い、その板厚ｔは作業性を損なわない程度に大きくすれば良い。

さらに、上述したように、外装カバー７とスキャナガントリとは互いに非接触となるように設置する。従来技術では、スキャナガントリと外装カバーとは金具によって互いに連結されているために、この金具から外装カバーに振動が伝達し、撮像空間に騒音が放射されていた。

しかし、本願発明のように、外装カバー７とスキャナガントリとが非接触になるように設置する事によって、スキャナガントリから外装カバー７に伝達する振動が小さくなるため外装カバー７による遮音効果は一層向上する。解析によると、撮像空間の騒音について、本発明による構造は、外装カバーとスキャナガントリとを接触させる構造と比較して約１０ｄＢ低減する。

上述したように、外装カバー７は脚部７ｆにより、スキャナガントリから独立して自立できる構造となっているが、自立できるほどの充分な剛性をもたせる手段であれば、他の構造であってよい。具体的には板厚ｔを厚くし、床面近傍の支持部にリブを設置する事によって剛性を向上させる。または外装カバー７にアルミ製のフレームなどで製作した補強部材を備えさせて、剛性を向上させる手段も挙げられる。あるいは、外装カバー７の剛性を向上させるのではなく、天井から外装カバー７を吊るしてガントリーと非接触になるように設置させる手段も有効である。

また、スキャナガントリの振動は、ＭＲＩ装置が設置された床面に伝達して、この床面から外装カバー７に伝達することも考えられる。そこで、床面を介して外装カバーに伝達される振動を小さくするために図３に示すように外装カバー７と床面との間に振動減衰材９を設置する。この事により、床面から伝達する振動を小さくできるために撮像空間内の騒音をさらに低減することができる。

外装カバー７と床面との間に振動減衰材９を設置する場合も、上述したように、外装カバー７を天井から吊るす構造とすることも可能である。

以上のように、本発明によれば、ＭＲＩ装置の外装カバーに傾斜磁場コイル等から振動が伝達されることにより騒音が発生していることに着目し、この外装カバーについて、スキャナガントリと非接触の状態で自立可能な構成としている。

したがって、傾斜磁場コイル等からの振動が、傾斜磁場コイル等と直接又は間接的に接触する部材を介して撮像空間に伝達されることを低減することができる。

また、傾斜磁場コイルのみを覆うような付加的な部材を伴うことが無いので、安価に騒音を低減することができる。

本発明の一実施形態が適用された磁気共鳴イメージング装置の横断面図である。 本発明の一実施形態が適用された磁気共鳴イメージング装置の縦断面図である。 本発明の一実施形態の変形例であり、振動減衰材で外装カバーを支持した例を示す図である。

符号の説明

１・・・静磁場発生手段、２・・・傾斜磁場コイル、３・・・照射コイル、４・・・受信コイル、５・・・寝台、６・・・画像再構成演算手段、７・・・外装カバー、７ｆ・・・脚部、７ｉ・・・内装カバー部、８・・・支持脚、９・・・振動減衰材

Claims (5)

1. 静磁場発生手段と、
   上記静磁場発生手段の外側に配置された、傾斜磁場発生手段及び高周波磁場照射手段と、
   被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、
   上記静磁場発生手段、傾斜磁場発生手段及び高周波磁場照射手段を非接触で覆う外装カバーと、
   を備え、
   上記外装カバーは、振動吸収部材を介して床面から支持され、該外装カバーが設置される室内の天井に吊ら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、
   上記外装カバーは、補助脚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１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   上記外装カバーは、被検体が配置される撮像空間を、上記静磁場発生手段、傾斜磁場発生手段及び高周波磁場照射手段と非接触で覆う内装カバー部を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   撮像空間内の被検体を支持する寝台と、この寝台を移動可能に支持するレールとを備え、
   上記内装カバー部は、上記レールと一体であ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、
   上記寝台は、上記静磁場発生手段と非接触となるように床面から支持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。

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