JP2005058773A - 音響減衰させた傾斜コイル - Google Patents

Abstract

【課題】音響ノイズがより少ない磁気共鳴イメージング・システム及び方法を提供する。
【解決手段】磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）デバイスは、、磁場を発生させるためのマグネット・アセンブリと、患者位置決めエリア（１３）と、この患者位置決めエリアの近傍にある、マグネット・アセンブリが発生させた磁場の存在に応答して磁場傾斜を発生させるように構成した第１の傾斜コイル・アセンブリと、マグネット・アセンブリ（１２）の近傍にある、内側傾斜コイル・アセンブリ（１６）により発生させた磁場傾斜がＭＲＩデバイスから外方に放射されないように阻止するように構成した第２の傾斜コイル・アセンブリ（１４）と、第１と第２の傾斜コイル・アセンブリの間に挟み込んだ減衰層（２２）と、を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、全般的には磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムに関し、さらに詳細には、音響減衰させた傾斜コイルを含むＭＲＩシステムに関する。

典型的なＭＲＩデバイスは、その磁場に応答して磁場傾斜を発生させるように構成した少なくとも１つの傾斜コイル・アセンブリの存在下で磁場を発生させているようなマグネット・アセンブリを含んでいる。この傾斜コイル・アセンブリは、その各々が互いに対して直交する向きにある（例えば、ｘ、ｙ及びｚ軸の方向にある）３つの磁場傾斜を発生させるのが典型的であるような複数のコイルを含んでいる。さらにＭＲＩ手順については、参照によってその全体を本明細書に組み込む「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｖｏｌｕｍｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ ＭＲＩ」と題する米国特許第６，５８４，３３７号で検討されている。

ＭＲＩ手順中には、傾斜コイルに対してこの傾斜コイルを振動させるような電磁気力が作用する。傾斜コイルの振動のために振動性の音響エネルギーが生じる。多くの場合、この振動性音響エネルギーはＭＲＩデバイス全体に伝わり、これによって音響ノイズが発生する。傾斜コイルの振動に起因する音響ノイズは、周囲のバックグラウンド・ノイズを超えることがある。ＭＲＩ手順中に発生するこの過剰なノイズは、患者を不安にさせ、また担当医やＸ線技師にいらつきを起こさせることがある。

傾斜コイルの振動が発生させる音響ノイズの量を減少させるためには、傾斜コイルとこの傾斜コイルを支持するボビンとの間にゴム減衰子（ｄａｍｐｅｒ）を配置させてきた。このゴム減衰子は、傾斜コイルからボビンへの音響エネルギーの伝達を低下させる役割をする。さらに、「Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｄａｍｐｉｎｇ Ｍｅａｎｓ ｏｎ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｃｏｉｌ」と題する米国特許第５，３４５，１７７号（’１７７号特許）は、傾斜コイル・アセンブリとこの傾斜コイルを支持する構造との間に配置する振動減衰手段について開示している。

さらに、「Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｎｏｉｓｅ」と題する米国特許第４，９５４，７８１号（’７８１号特許）は、検査を受ける身体と主マグネットの間に位置させる「挟み込み構造（ｓａｎｄｗｉｃｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）」について開示している。この挟み込み構造は、第１及び第２の挟み込み部材によって挟み込まれた粘弾性層（ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ ｌａｙｅｒ）を含んでいる。

さらに、「Ｎｏｉｓｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ａ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題する米国特許第６，１０７，７９９号（’７９９号特許）は、傾斜コイルとマグネット・アセンブリの間に配置する少なくとも１つのノイズ軽減用枕（ｐｉｌｌｏｗ）について開示している。
米国特許第６，５８４，３３７号 米国特許第５，３４５，１７７号 米国特許第４，９５４，７８１号 米国特許第６，１０７，７９９号

上述したようなＭＲＩシステム内で音響ノイズの量を減少させようとする努力にも関わらず、多くのＭＲＩシステムは依然として、患者並びに技師を落ち着かなくさせるようなレベルの音響ノイズを発生させている。したがって、音響ノイズがより少ない磁気共鳴イメージングのシステム及び方法に対する必要性が存在する。

本発明のある種の実施形態は、磁場を発生させるためのマグネット・アセンブリと、患者位置決めエリアと、この患者位置決めエリアの近傍にある、マグネット・アセンブリが発生させた磁場の存在に応答して磁場傾斜を発生させるように構成した第１の傾斜コイル・アセンブリと、マグネット・アセンブリの近傍にある、内側傾斜コイル・アセンブリにより発生させた磁場傾斜がＭＲＩデバイスから外方に放射されないように阻止するように構成した第２の傾斜コイル・アセンブリと、第１と第２の傾斜コイル・アセンブリの間に挟み込んだ減衰層と、を含むような磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）デバイスを提供する。この減衰層は、少なくとも１つの高弾性率円筒（high modulus cylinder）を２つの粘弾性層の間に挟み込んで含むことができる。この減衰層はさらに、その各々が少なくとも２つの粘弾性層の間に位置決めされるようにした複数の高弾性率円筒を含むことができる。任意選択では、その減衰層は高弾性率円筒を含まないことがある。

この高弾性率円筒は、セラミック、ガラスフィラメント巻きチューブ、炭素ファイバ、あるいは弾性率が高いその他任意の非導体材料から構成させることができる。粘弾性層の各々は、ゴム、発泡体（ｆｏａｍ）、あるいは十分な減衰係数または粘弾性を有するその他任意の材料から構成させることができる。ＭＲＩデバイスは、第２の傾斜コイル・アセンブリとマグネット・アセンブリの間に位置決めした少なくとも１つの追加の減衰層を含むことができる。少なくとも１つの追加の減衰層を、第１の傾斜コイル・アセンブリと患者位置決めエリアの間に位置決めすることもできる。

上述した要約、並びに本発明のある種の実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面と共に読むことによってさらに十分な理解が得られよう。本発明を図示するために、図面ではある特定の実施形態を示している。しかし、本発明は添付の図面に示した配置や手段に限定するものではないことを理解すべきである。

図１は、本発明の実施の一形態による磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）デバイス１０の等角図である。このＭＲＩデバイス１０は、外側傾斜コイル・アセンブリ１４、内側傾斜コイル・アセンブリ１６及び無線周波数（ＲＦ）コイル・アセンブリ１８を取り囲んでいるマグネット・アセンブリ１２を含んでいる。このＲＦコイル・アセンブリ１８はＭＲＩデバイス１０の内部に配置させた分離した独立型のチューブとすることがある。このＭＲＩデバイス１０の内部には、ＭＲＩデバイス１０の長手方向の軸２０を通るように患者位置決めエリア１３が規定されている。外側傾斜コイル・アセンブリ１４と内側傾斜コイル・アセンブリ１６の間には減衰層２２を配置させている。この減衰層２２は、１つまたは複数の高弾性率円筒（図２参照）を含むことがある。

動作時において、このマグネット・アセンブリ１０は静磁場を生成させており、一方内側傾斜コイル・アセンブリ１６は磁気共鳴（ＭＲ）画像の作成に使用するための磁場傾斜を発生させている。ＲＦコイル・アセンブリ１８は無線周波数パルスを送信し、かつ撮像対象から誘導される複数のＭＲ信号を検出している。外側傾斜コイル・アセンブリ１４は、内側傾斜コイル・アセンブリ１６により発生させた磁場傾斜がＭＲＩデバイス１０から外方に放射されないようにシールドすなわち阻止している。内側傾斜コイル・アセンブリ１６と外側傾斜コイル・アセンブリ１４の間に配置させた減衰層２２は、撮像中にＭＲＩデバイス１０の内部で発生する振動を減衰させている。詳細には、この減衰層２２によって、撮像手順中に内側傾斜コイル１６及び／または外側傾斜コイル１４の振動によって生じる振動性の音響エネルギー（したがって、音響ノイズ）を減衰させている。ＭＲＩデバイス１０が発生させる音響ノイズの量が減少するため、磁気共鳴イメージングに関して患者により優しいシステム及び方法を提供することができる。

図２は、ＭＲＩデバイス１０を図１の線２−２に沿って切った部分的横断面図を表している。上で言及したように、この減衰層２２は、内側傾斜コイル・アセンブリ１６と外側傾斜コイル・アセンブリ１４の間に形成されている。減衰層２２は、エポキシ接着剤やその他のこうした固定剤によって内側と外側の傾斜コイル・アセンブリ１６、１４に対して確保、添着、またあるいは固定させることができる。減衰層２２は、その内部に複数の層を含むことがある。例えば、減衰層２２は外側粘弾性層２６と内側粘弾性層２８の間に挟み込んだ高弾性率円筒２４を含むことがある。図２に示すように、これら内側と外側の傾斜コイル・アセンブリ１６、１４は互いに直接は接触していない。むしろ、これら内側と外側の傾斜コイル・アセンブリ１６、１４は、減衰層２２によって分離されている。さらに、この減衰層は、粘弾性層間に挟み込んで含む高弾性率円筒２４の数が、これより多いことや少ないことがある。例えば、その減衰層２２は、図２に示すように２つの粘弾性層と１つの高弾性率円筒を有するのではなく、２つの粘弾性層の間にその各々を配置させた２つの高弾性率円筒を含み、その粘弾性層のうちの１つを、２つの高弾性率円筒に対して共通とさせることがある。任意選択では、その減衰層２２は高弾性率円筒２４を含まないことがある。その代わりに、この減衰層２２を１つまたは複数の粘弾性材料から形成させることがある。

粘弾性層２６及び２８は、ゴム、発泡体（ポリエステルやウレタン製の発泡体など）、別の様々な高分子材料、あるいは同様の材料とすることができる。高弾性率円筒２４は、セラミック、ガラスフィラメント巻きチューブ、炭素ファイバ、その他とすることができる。高弾性率円筒２４が粘弾性層２６と２８の間に効率よく挟み込まれるように減衰層を構成することによって、内側傾斜コイル１６と外側傾斜コイル１４の間の振動が減衰する。より硬い２つの層の間により柔らかい層を挟み込むか、あるいはこの逆としているような拘束層減衰では、単一層や同じ物理特性を有する隣接層の場合と比べて、振動により発生したエネルギー量の減衰がより大きいことが知られている。

撮像過程において、内側と外側の傾斜コイル・アセンブリ１６、１４は振動することがある。生じた振動のエネルギーは、ＭＲＩデバイス１０を介して移動する。このエネルギーは減衰層２２内に移動し、振動性音響エネルギーの少なくとも一部分が吸収され、これによりＭＲＩデバイス１０の内部の振動が減衰される。この振動は減衰層２２の内部で減衰を受けるため、内側と外側の傾斜コイル・アセンブリ１６、１４に伝わって来る振動性音響エネルギーや、内側と外側の傾斜コイル・アセンブリ１６、１４から伝えられる振動性音響エネルギーはより少なくなる。すなわち、内側傾斜コイル・アセンブリ１６からの振動が外側傾斜コイル・アセンブリ１４に、あるいはこの逆に実質的に伝達されることがない。というのは、減衰層２２がこの振動を実質的に吸収しており、これによって、伝達された振動によってＭＲＩデバイス１０の内部に発生する音響エネルギーの量、すなわち音響ノイズ、が実質的に低下するためである。

傾斜コイル・アセンブリ１４、１６のうちの一方から減衰層２２内に振動が伝わると、傾斜コイル１４、１６が減衰層２２と異なる物理特性を有することのために、傾斜コイル・アセンブリ１４、１６のそれぞれと減衰層２２との間でインピーダンス不整合が生じる。振動（または、振動性音波）の伝達は、減衰層２２によって実質的に吸収される。内側傾斜コイル・アセンブリ１６はそのどの部分も外側傾斜コイル・アセンブリ１４に直接接触していないため、傾斜コイル・アセンブリ１４、１６のいずれの内部で発生した振動も減衰層２２によって実質的に吸収され、傾斜コイル・アセンブリ１４、１６間で伝達されることがない。振動に起因する音響エネルギーのうち内側と外側の傾斜コイル・アセンブリ１６、１４間で伝えられるエネルギーがより少ないため、内側と外側の傾斜コイル・アセンブリ１６、１４は減衰層２２をその間に配置させないとした場合ほどには振動及び／または共鳴を生じることがない。同様に、粘弾性層２６、２８のそれぞれと高弾性率円筒２４との間にも（物理特性が異なることによる）インピーダンス不整合が生じ、これによってさらに、減衰層２２の内部で振動性音響エネルギーが吸収される。したがって、減衰層２２の振動性音響エネルギーを吸収する特性のために、このＭＲＩデバイス１０は発生させる音響ノイズがより少なくなる。

さらに、減衰層２２などの減衰層を、内側傾斜コイル・アセンブリ１６の両側に配置させることがある。さらに、減衰層２２などの減衰層を、外側傾斜コイル・アセンブリ１４とマグネット・アセンブリ１２の間に配置させることもある。

図３は、本発明の実施の一形態によるＭＲＩデバイスの製造過程の流れ図である。番号３０において、内側と外側の傾斜コイル・アセンブリを形成させるように、内側と外側の傾斜コイルを円筒状のハウジング内に確保する。次いで、この内側傾斜コイル・アセンブリは、その一方の端部が水平の基部（製造施設内の床など）によって支持されるようにして直立させた向きとさせている。

番号３２では、内側傾斜コイル・アセンブリと外側傾斜コイル・アセンブリの間に円筒状の空洞（または、内側スペース）が形成されるようにして、内側傾斜コイル・アセンブリの第１の端部を外側傾斜コイル・アセンブリの第１の端部に確保している。この円筒状空洞の水平基部に近い側の端部は、内側と外側の傾斜コイル・アセンブリの第１の端部同士を接続する閉鎖用部材によって封止している。したがって、円筒状の空洞は液体材料を受け入れて保持することができる。

番号３４では、内側と外側の傾斜コイル・アセンブリの間に規定されたこの円筒状の空洞（すなわち、内側スペース）内に、液体のゴムや発泡体などの液体の粘弾性材料を流し込む。任意選択では、液体粘弾性材料を円筒状空洞に流し込む前に、この円筒状空洞の内部に高弾性率円筒を配置させることがある。この高弾性率円筒は、内側傾斜コイル・アセンブリと外側傾斜コイル・アセンブリのいずれもが高弾性率円筒と直接接触しないようにして円筒状空洞の内部に配置させることがある。番号３６では、粘弾性材料がこの円筒状空洞の内部で自然に固まって硬化するようにし、これによって減衰層を形成させている。番号３８では、内側と外側の傾斜コイル・アセンブリの第２の端部同士を別の閉鎖用部材によるなどして互いに確保させ、これによって、内側と外側の傾斜コイル・アセンブリの間に形成させた円筒状空洞が密閉されるようにしている。

したがって、本発明の実施形態によれば、一体化した粘弾性層を有する傾斜コイル・アセンブリを使用することによって、磁気共鳴の撮像手順中に発生する振動性音響エネルギーの量が減少する。本発明の実施形態は、内側と外側のアセンブリを有するすべての傾斜コイルに関して、その各コイルの形状、大きさ及び形態によることなく、利用することができる。

本発明をある種の実施形態を参照しながら記載してきたが、当業者によれば本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更を行うことができ、また等価物による置換ができることを理解されたい。さらに、本発明の範囲を逸脱することなく、具体的な状況や材料を本発明の教示に適合させた多くの修正をすることもできる。したがって、本発明を開示した具体的な実施形態に限定しようとする意図はなく、本発明は添付の特許請求の範囲の域内にあるすべての実施形態を包含するものである。

本発明の実施の一形態による磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）デバイスの等角図である。 図１のＭＲＩデバイスを線２−２に沿って切った部分的横断面図である。 本発明の実施の一形態によるＭＲＩデバイスの製造過程の流れ図である。

符号の説明

１０ 磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）デバイス
１２ マグネット・アセンブリ
１３ 患者位置決めエリア
１４ 外側傾斜コイル・アセンブリ
１６ 内側傾斜コイル・アセンブリ
１８ 無線周波数（ＲＦ）コイル・アセンブリ
２０ 長手方向の軸
２２ 減衰層
２４ 高弾性率円筒
２６ 外側粘弾性層
２８ 内側粘弾性層

Claims (10)

1. 患者位置決めエリア（１３）の近傍にある内側傾斜コイル・アセンブリ（１６）と、
   マグネット・アセンブリ（１２）の近傍にある外側傾斜コイル・アセンブリ（１４）と、
   前記内側と外側の傾斜コイル・アセンブリ（１６と１４）の間に挟み込んだ減衰層（２２）と、
   を備える磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）デバイス（１０）。
2. 前記減衰層（２２）が２つの粘弾性層（２６と２８）の間に挟み込んだ少なくとも１つの高弾性率円筒（２４）を備えている、請求項１に記載のＭＲＩデバイス（１０）。
3. 前記高弾性率円筒（２４）がセラミック、ガラスフィラメント巻きチューブ、炭素ファイバ、及び高弾性率を示す別の非導体材料のうちの少なくとも１つから構成されている、請求項２に記載のＭＲＩデバイス（１０）。
4. 前記粘弾性層（２６と２８）の各々がゴム、発泡体及び減衰係数が高い別の材料のうちの少なくとも１つから構成されている、請求項２に記載のＭＲＩデバイス（１０）。
5. さらに、前記外側傾斜コイル・アセンブリ（１４）と前記マグネット・アセンブリ（１２）の間に位置決めした少なくとも１つの追加の減衰層（２２）を備える請求項１に記載のＭＲＩデバイス（１０）。
6. さらに、前記内側傾斜コイル・アセンブリ（１６）と前記患者位置決めエリア（１３）の間に位置決めした少なくとも１つの追加の減衰層（２２）を備える請求項１に記載のＭＲＩデバイス（１０）。
7. 前記減衰層（２２）が複数の高弾性率円筒（２４）を備えており、かつ前記複数の高弾性率円筒（２４）の各々が少なくとも２つの粘弾性層（２６と２８）の間に位置決めされている、請求項１に記載のＭＲＩデバイス（１０）。
8. 前記内側傾斜コイル・アセンブリ（１６）は前記マグネット・アセンブリ（１２）が発生させた磁場の存在に応答して磁場傾斜を発生させており、かつ前記外側傾斜コイル・アセンブリ（１４）は前記内側傾斜コイル・アセンブリ（１６）の発生させた前記磁場傾斜がＭＲＩデバイス（１０）から外方に放射されないようにシールドしている、請求項１に記載のＭＲＩデバイス（１０）。
9. 磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）デバイス（１０）を製造する方法であって、
   第１の傾斜コイル・アセンブリ（１４）と第２の傾斜コイル・アセンブリ（１６）の間にスペースを形成させる工程と、
   前記スペース内に液体粘弾性材料を流し込む工程と、
   前記第１の傾斜コイル・アセンブリ（１４）と前記第２の傾斜コイル・アセンブリ（１６）の間に減衰層（２２）を形成させるために、前記液体粘弾性材料を前記スペース内部で固化させるようにする工程と、
   を含む製造方法。
10. 前記流し込み工程の前に前記スペース内に少なくとも１つの高弾性率円筒（２４）を位置決めする工程をさらに含む請求項９に記載の方法。

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