JP2003310569A - 医療用診断装置又は治療装置によって発生する動作雑音を局部的に減少させるための方法ならびに医療用診断装置又は治療装置 - Google Patents

医療用診断装置又は治療装置によって発生する動作雑音を局部的に減少させるための方法ならびに医療用診断装置又は治療装置

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ベヒトルト マリオ
Ralph Oppelt
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 医療用診断装置又は治療装置によって発生す
る動作雑音を局部的に減少させる。 【解決手段】 医療用診断装置又は治療装置（４）によ
って発生する動作雑音を局部的に減少させるために、音
源（１６，１６´）により局部的にアンチノイズ（１６
０，１６０´）が発生させられる。音源（１６，１６
´）としては高指向性のパラメトリックスピーカが用い
られる。これによって不快な動作雑音が局部的に減少さ
れ、有効に抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療用診断装置又
は治療装置によって発生する動作雑音を局部的に減少さ
せるための方法ならびにこのような方法を実施するため
の装置を備えた医療用診断装置又は治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】医療用診断装置又は治療装置、例えば磁
気共鳴トモグラフ又は砕石装置は、不快な動作雑音を発
生し、これらの雑音にとりわけ検査すべき又は治療すべ
き患者が曝される。特に磁気共鳴トモグラフでは患者に
とって高い雑音レベルが生じ、磁石内で１２０ｄｂ
（Ａ）にまで達する可能性がある。この場合、このよう
な雑音レベルは特に磁気共鳴トモグラフ内の狭い場所と
いう状態の下での患者にとって精神的にも物理的にも大
きな負荷となる。この負荷を軽減するために、第１に受
動的防音手段、例えば耳栓又は防音ヘッドホンを使用す
る方法、第２に診断装置および治療装置自体に構造的手
段を施すことによりこれらの装置の動作雑音を減少させ
る方法が公知である。これら２つの方法はある程度しか
有効でない。というのは、受動的防音手段も構造的手段
もごく限定的な対策にしかならないからである。また、
受動的防音手段は、衛生上の観点から問題であり、使い
捨て製品の使用も必要となるという欠点がある。
【０００３】そのほかに能動的防音手段を備えた装置も
記載されている（例えば特許文献１参照）。患者の耳元
近辺に磁気共鳴トモグラフによって発生した雑音を検出
するマイクロホンが設けられている。スピーカが電子ユ
ニットにおいて雑音信号を測定することにより決定され
るいわゆるアンチノイズを発信し、このアンチノイズが
患者の耳元近辺での不快な雑音をほぼ完全に打ち消す。
この場合、スピーカは患者の近辺に置かれるか、あるい
はアンチノイズがチューブ又はパイプの形での音響伝送
管を通じて患者へ伝送される。しかし、第１の場合、装
置操作及び／又は患者治療のためにやはりその場に居合
わせる人員はこのアンチノイズを追加的雑音と感じる。
というのは、アンチノイズは操作者及び治療者の位置で
の雑音レベルに合わせて設定されていないからである。
第２の場合、音響伝送管は磁気共鳴トモグラフ内に固定
されずに設置されている。しかし、この場合患者の体位
を変更する際に音響伝送管の位置を変更することも必要
となる。これは労力がかかり、面倒である。さらに、こ
の種の音響伝送管の周波数特性も限定されているので、
場合によってはアンチノイズの伝送に求められる要求に
十分対応しないこともある。
【０００４】また、別の文献によっても能動的雑音打ち
消し装置が開示されている（例えば特許文献２参照）。
この場合もやはり音響伝送管が使用されているので、上
記の場合と同様の困難が生じうる。
【０００５】また、別の文献により開示されている装置
ではスピーカとして、電気的配線を備えたヘッドホンが
設けられている（例えば特許文献３参照）。これらの配
線に基づいて、患者にとって危険な定常波の形成及び／
又は高周波（ＨＦ）コイル又は高周波アンテナの磁場の
ひずみが生じる可能性がある。このためλ／４アースが
設けられているが、上記の危険が必ずしも確実に回避さ
れるとは限らない。すなわち、標準的な線路波長は主と
して電気的配線の誘電体に依存する。通常、継時的に変
化する誘電体の正確な値は多くの影響パラメータによっ
て決定される。例えば、大気の存在、患者との距離およ
び患者の動きも重要である。
【０００６】別の文献にも特に電気的配線を備えたヘッ
ドホン又はスピーカが使用されている能動的雑音打ち消
し装置が記載されている（例えば特許文献４参照）。こ
の場合も、上記の危険な定常波およびＨＦ磁場のひずみ
をどのように回避できるかという問題が再度生じる。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５４２７１０２号明細書
【特許文献２】米国特許第５３１３９４５号明細書
【特許文献３】英国特許出願公開第２２８１９７０号明
細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第５９７５２８号明細
書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上から、本発明の課
題は医療用診断装置又は治療装置によって発生する動作
雑音を局部的に減少させるための、技術的に費用がかか
らず、衛生的にも心配のない極めて有効な方法を提供す
ることにある。さらに、本発明の課題はこの方法により
動作する装置を含む医療用診断装置又は治療装置を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１の
課題は、医療用診断装置又は治療装置によって発生する
動作雑音を局部的に減少させるために、音源により局部
的にアンチノイズが発生させられ、音源として高指向性
のパラメトリックスピーカが用いられることにより解決
される。
【００１０】音源により局部的にアンチノイズが発生す
るので、アンチノイズがその妨害作用を発揮する場所の
音響レベルを有効に限定することが可能である。これは
特に、患者又は操作者が通常、診断ないしは治療の実施
中に固定的な位置に存在する診断装置および治療装置、
例えば磁気共鳴トモグラフ又は砕石装置の内部ないしは
相応の操作装置において可能である。この場合、患者又
は操作者の頭部又は耳元近辺で的確に不快音を消音する
ことができる。
【００１１】音源としては特にパラメトリックスピーカ
が用いられる。パラメトリックスピーカでは変調された
不可聴性の超音波信号が発生させられ、空気の音響特性
の非線形性が利用される。この非線形性に基づいて、こ
れらの空気の音響特性は復調器として働き、復調された
信号が可聴音となる。可聴音の担体としては比較的小さ
な開き角でわずかな角度範囲で投射される超音波が用い
られるので、アンチノイズは局部的に限定され、動作雑
音が当該者を不快にする、すなわち当該者によって知覚
される場所に的確に発生させられる。特に、開き角度は
最高で１５°であり、最高５°が望ましい。この種の高
指向性のスピーカの機能性については例えばインターネ
ットサイトｗｗｗ．ａｔｃｓｄ．ｃｏｍ／ｔｌ−ｈｓ
ｓ．ｈｔｍｌ，２００２年１月１５日作成、Ａｍｅｒｉ
ｃａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏ
ｎ上で詳細に説明されている。指向性が強いので、患者
のみが患者用に設定されているアンチノイズを知覚し、
これに対して操作者はパラメトリックスピーカにより狭
く限定された音響投射範囲の外部に存在する。この場
合、従来の技術と異なり操作者は全雑音レベルを上昇さ
せる追加雑音としてはアンチノイズを知覚しない。さら
に、パラメトリックスピーカが用いられる場合は、患者
と音源又は音響伝送のために使用されているその他の部
分との直接的接触は生じない。従って、音源に関しても
特別な衛生上の手段を講じる必要はない。
【００１２】また、パラメトリックスピーカは指向性が
強いので、本来の診断装置および治療装置の外部に、す
なわち特に磁気共鳴トモグラフの外部に配置可能であ
り、その主投射方向を装置内部へ向けることも可能であ
る。この場合、電気的な形でも音響的な形でも配線は不
要である。それにもかかわらず、アンチノイズは指向性
に基づいて患者の耳領域へ到達する。
【００１３】パラメトリックスピーカとして、特に多数
の超音波変換器から形成された超音波変換装置が設けら
れている。
【００１４】本発明の実施態様によれば、音源から、超
音波および可聴アンチノイズが伝搬媒体の非線形音響特
性に基づいて発生させられる。
【００１５】さらに、本発明の実施態様によれば、アン
チノイズが１５°以下、特に５°以下の開き角で投射さ
れる。
【００１６】本発明の実施態様によれば、アンチノイズ
の標的領域の位置変化が監視される。さらに、アンチノ
イズの投射方向がアンチノイズ標的領域の検知された位
置変更に依存して変更される
【００１７】第２の課題は、本発明によれば、医療用診
断装置又は治療装置によって発生する動作雑音を局部的
に減少させるために、高指向性のパラメトリックスピー
カとして形成されている音源に制御および調節ユニット
を介して接続されている少なくとも１つの音響検出器を
備え、音源が少なくとも音響検出器の近辺における雑音
レベルを低下させるためにアンチノイズを発生すること
により解決される。
【００１８】本発明の実施態様によれば、パラメトリッ
クスピーカとして超音波変換装置が設けられている。特
に、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフロライド＝高分子圧電
素子）から成る超音波変換器が設けられている。
【００１９】本発明の実施態様によれば、可聴アンチノ
イズを間接的に発生するための音源が配置されている。
この音源は１５°以下、特に５°以下の開き角を有す
る。
【００２０】本発明の実施態様によれば、アンチノイズ
標的領域の位置変更を検知するための検知手段が設けら
れている。さらに、アンチノイズ標的領域の検知された
位置変更に依存してアンチノイズの投射方向を調節する
ための調節手段（１２）が設けられている
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の望ましい実施例について
以下に図面に基づいて詳細に説明する。しかし、本発明
はこの実施例に限定されない。明瞭にするために、図面
は必ずしも縮尺通りには作成されておらず、或る程度の
特徴が概略的に示されているにすぎない。
【００２２】図１と２において互いに対応する部分は同
一の符号が付されている。
【００２３】図１によれば、治療室２に医療用診断装置
又は治療装置４が配置されており、実施例では磁気共鳴
トモグラフが簡略化して示され、この中に患者６が横た
わっている。
【００２４】患者６の頭部の近辺に音響検出器１０、例
えばマイクロホンが配置されており、この音響検出器が
頭部近辺に発生し診断装置又は治療装置４により発生し
た動作雑音を受信し、操作室１４に存在する制御および
調節ユニット１２へさらに伝送する。音響検出器１０か
ら制御および調節ユニット１２へ伝送された電気的信号
はそこで音源１６用の制御信号に変換される。制御信号
を与えられた音源１６は、音響検出器１０ないしは頭部
８の近辺で局部的にいわゆるアンチノイズを発生する。
この場合、アンチノイズは診断装置又は治療装置４によ
って発生する音場とほぼ同じスペクトル組成および振幅
を持つ音場１６０である。ただし、音場１６０は音響検
出器１０によって検出された音場に対して、診断装置又
は治療装置４によって発生した音場と音源１６によって
（間接的に）発生した音場１６０とが少なくともほぼ打
ち消し合うように位相がずれている。
【００２５】音場１６０は間接的にしか発生されない。
というのは、簡略化して示されている音源１６は高指向
性のパラメトリックスピーカとして形成されているから
である。パラメトリックスピーカは人間の耳によって知
覚されない超音波信号を直接的に発生させる。この超音
波信号は、伝搬媒体すなわち空気の非線形音響特性が復
調器として働くように変調されている。この場合、復調
された信号として、可聴音響信号、ここでは能動的音響
打ち消しのために使用されたアンチノイズが生じる。音
源が直接的に超音波信号を発生することにより、間接的
にのみ発生する可聴アンチノイズに関しても極めて強い
指向性が生じる。音響ローブの開き角αは極めて小さ
く、特に１〜５°であり、図１の例では３°である。こ
の場合、開き角αは、音圧レベルは最大音圧の少なくと
も５０％である（＝−３ｄｂ限界）角度範囲と定義され
ている。開き角αは図１でも示されている。
【００２６】音源１６のパラメトリックスピーカは多数
の特に圧電式ＰＶＤＦ超音波変換器から成る２次元平面
装置を含む。磁気式音源と異なり、圧電式音源は極めて
良好なＭＲ適合性があり、すなわち磁気共鳴トモグラフ
の内部および部分的には外部にも存在する高い磁場強度
に適用するのに適している。
【００２７】高指向性のスピーカ１６を使用することに
より、このスピーカ１６を磁気共鳴トモグラフの外部に
も配置することが可能となり、また、このスピーカ１６
によって発生した音を的確にトモグラフ磁石の特に既存
の開口部を通じて患者６の頭部８の方へ向けることがで
きる（図２参照）。ただし、パラメトリックスピーカは
磁気共鳴トモグラフの内部にも（図１参照）配置可能で
ある。例えば、トモグラフ磁石のケーシング内に組込む
ことも可能である。
【００２８】複数の音響検出器１０およびこれらにそれ
ぞれ付設されている複数の音源１６を使用することも原
則として可能である。例えば、患者６の各耳元近辺に音
響検出器１０を配置することができる。
【００２９】さらに、音響検出器１０´および音源１６
´を、操作者１８をやはり高い雑音負荷から防護するた
めに操作室１４に設けることも可能である。この場合、
そのほかに患者６と操作者１８の間で音響コンタクトを
とる、すなわち２方向性通信チャンネルを結ぶことも問
題なく可能である。この場合、主として能動的音響打ち
消しのためにいずれにせよ必要な構成要素に頼ることが
できる。患者６および操作者１８における音響検出器１
０および１０´ならびに音源１６および１６´は２方向
性通信用にも使用可能である。指向性の少ない又はほと
んどない従来の音源を使用する場合、この種の通信チャ
ンネルは場合によっては敷設に極めて大きな困難を伴
う。というのは、非指向性音源によって発生する音場の
擾乱性重なりが生じるからである。
【００３０】さらに、アンチノイズ用の制御信号にその
他の信号、例えば音楽信号を重ねることもできる。この
場合、磁気共鳴トモグラフの不快な動作雑音がほぼ完全
に患者から遠ざけられるだけでなく、患者は音楽を聴く
こともできる。この結果、患者にとって狭い磁気共鳴ト
モグラフ内で、しかも音響打ち消しなしでは極めてうる
さい磁気共鳴トモグラフ内での検査又は治療を著しく快
適なものにすることが可能となる。
【００３１】図２に示されている装置には操作者１８の
（頭部）位置を検知する検知装置が設けられている。こ
の例では検知装置としてカメラ２０´が働いている。カ
メラ２０´は制御および調節ユニット１２に接続されて
いる。カメラ２０´により取得された像情報はそこで、
音源１６´によって発生した音場１６０´を操作者１８
の実際の位置（＝アンチノイズ標的領域）に追従させる
ために用いられる。このために、図２に概略的に示され
ているように、音場１６０´の方向が調整される。相応
の機械的又は電子的調整手段が設けられている。特に有
利なのは、パラメトリックスピーカ１６の個々のＰＶＤ
Ｆ（ポリビニリデンフロライド＝高分子圧電素子）超音
波変換器を電子的に駆動することにより簡単に達成可能
な電子的調整手段である（＝いわゆるフェーズドアレイ
の機能方式）。このような駆動は既存の制御および調節
ユニットによっても行うことができる。投射方向を変更
することは、特に高指向性のパラメトリックスピーカを
使用する場合に有利である。すなわち、これによって音
場１６０´のアンチノイズは、操作者１８が移動する場
合、特に操作者が音場１６０´により捕捉されている最
初の領域を離れる場合にも、操作者１８に到達すること
が保証される。図２では詳細には示されていないが、投
射方向のこの種の調節機能は必要であれば、患者６を捕
捉する音源１６用にも設けることができる。
【００３２】上記の磁気共鳴トモグラフの例で記載され
た能動的音響打ち消し手段はこの型の装置に限定されな
い。むしろこれらの手段は、同様にその他の医療用診断
装置および治療装置の不快な動作雑音を打ち消すために
も使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の医療用診断装置又は治療装置の原理図。
【図２】第２の医療用診断装置又は治療装置の原理図。
【符号の説明】
２ 治療室 ４ 診断装置又は治療装置 ６ 患者 ８ 頭部 １０ 音響検出器 １０´ 音響検出器 １２ 制御および調節ユニット １４ 操作室 １６ 音源 １６´ 音源 １６０ 音場 １６０´ 音場 １８ 操作者 ２０´ カメラ α 開き角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ オッペルト ドイツ連邦共和国 91080 ウッテンロイ ト フェーレンヴェーク 14 Ｆターム(参考） 4C027 AA10 CC01 HH06 4C060 EE02

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 医療用診断装置又は治療装置（４）によ
    って発生する動作雑音を局部的に減少させるために、音
    源（１６，１６´）により局部的にアンチノイズ（１６
    ０，１６０´）が発生させられ、音源（１６，１６´）
    として高指向性のパラメトリックスピーカが用いられる
    ことを特徴とする医療用診断装置又は治療装置（４）に
    よって発生する動作雑音を局部的に減少させるための方
    法。
  2. 【請求項２】 パラメトリックスピーカとして超音波変
    換装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 音源（１６，１６´）から、超音波およ
    び可聴アンチノイズ（１６０，１６０´）が伝搬媒体の
    非線形音響特性に基づいて発生させられることを特徴と
    する請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 アンチノイズ（１６０，１６０´）が１
    ５°以下、特に５°以下の開き角で投射されることを特
    徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 アンチノイズ（１６０，１６０´）の標
    的領域の位置変化が監視されることを特徴とする請求項
    １乃至４の１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 アンチノイズ（１６０，１６０´）の投
    射方向がアンチノイズ標的領域の検知された位置変更に
    依存して変更されることを特徴とする請求項５記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 医療用診断装置又は治療装置（４）によ
    って発生する動作雑音を局部的に減少させるために、高
    指向性のパラメトリックスピーカとして形成されている
    音源（１６，１６´）に制御および調節ユニット（１
    ２）を介して接続されている少なくとも１つの音響検出
    器（１０，１０´）を備え、音源（１６，１６´）が少
    なくとも音響検出器（１０，１０´）の近辺における雑
    音レベルを低下させるためにアンチノイズ（１６０，１
    ６０´）を発生することを特徴とする医療用診断装置又
    は治療装置。
  8. 【請求項８】 パラメトリックスピーカとして超音波変
    換装置が設けられていることを特徴とする請求項７記載
    の医療用診断装置又は治療装置。
  9. 【請求項９】 ＰＶＤＦから成る超音波変換器が設けら
    れていることを特徴とする請求項８記載の医療用診断装
    置又は治療装置。
  10. 【請求項１０】 可聴アンチノイズを間接的に発生する
    ための音源（１６，１６´）が配置されていることを特
    徴とする請求項７乃至９の１つに記載の医療用診断装置
    又は治療装置。
  11. 【請求項１１】 音源（１６，１６´）が１５°以下、
    特に５°以下の開き角を有することを特徴とする請求項
    ７乃至１０の１つに記載の医療用診断装置又は治療装
    置。
  12. 【請求項１２】 アンチノイズ標的領域の位置変更を検
    知するための検知手段（２０´）が設けられていること
    を特徴とする請求項７乃至９の１つに記載の医療用診断
    装置又は治療装置。
  13. 【請求項１３】 アンチノイズ標的領域の検知された位
    置変更に依存してアンチノイズ（１６０，１６０´）の
    投射方向を調節するための調節手段（１２）が設けられ
    ていることを特徴とする請求項１２記載の医療用診断装
    置又は治療装置。
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