JP2005074066A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)に係り、特に、MRI装置に対する電磁遮蔽及び放熱処理に関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus), and more particularly to electromagnetic shielding and heat radiation processing for an MRI apparatus.
核磁気共鳴(NMR)現象を利用して人体や動物の断層画像を得て、その内部情報を得ようとするMRI撮影法は広く医療分野、研究分野で利用されている。このMRI撮影法を実行するMRI装置は、被検体を配置する空間に均一な磁場強度を発生する磁石や、位置情報を得るための傾斜磁場として高電圧大電流を取り扱う。また、被検体から得られるNMR信号を得るため、受信部にて低電圧微弱信号を取り扱う。 MRI imaging methods that obtain tomographic images of human bodies and animals using the nuclear magnetic resonance (NMR) phenomenon and obtain internal information are widely used in the medical field and research field. An MRI apparatus that executes this MRI imaging method handles a high voltage and large current as a magnet that generates a uniform magnetic field strength in a space in which a subject is placed and a gradient magnetic field for obtaining position information. Further, in order to obtain an NMR signal obtained from the subject, a low voltage weak signal is handled in the receiving unit.
これらの電気信号が互いに影響を及ぼしたり、外部からの不要電磁波によりMRI装置に影響が及ぼされた場合、撮影画像にアーチファクトが生じてしまう。そのため、電気信号を取り扱う、複数のユニットを有する個々の電子機器の筐体は鉄やアルミニウムなどを用いて電磁的に遮蔽を行う。そして、その筐体のフレームを全箇所同電位とみなして、筐体内部の個々のユニットからフレーム部に最短で接地線を接続するなどの手法を用いている。 If these electrical signals affect each other or the MRI apparatus is affected by unnecessary electromagnetic waves from the outside, artifacts will occur in the captured image. For this reason, the housing of each electronic device having a plurality of units that handle electrical signals is electromagnetically shielded using iron, aluminum, or the like. Then, the frame of the casing is regarded as the same potential at all locations, and a method such as connecting the ground wire from the individual units inside the casing to the frame portion at the shortest is used.
また、電子機器や電源機器筐体内の電力使用に伴い、熱量が増加し、個々のユニットが温度上昇する。この温度上昇は、個々のユニットの特性に影響を及ぼす可能性があるため、機器毎に、その内部に冷却ファンを設置して、冷却風により効率よく冷却できるよう筐体内部のレイアウトを考慮している。 Further, with the use of electric power in the electronic device or power supply device case, the amount of heat increases, and the temperature of each unit rises. Since this temperature rise may affect the characteristics of individual units, consider the layout inside the chassis so that each unit can be cooled efficiently by installing a cooling fan inside it. ing.
ここで、特にMRI装置に関するものではないが、半導体素子を使用する電子機器の放熱性を向上させる技術が特許文献1に記載されている。 Here, although not particularly related to the MRI apparatus, Patent Document 1 describes a technique for improving the heat dissipation of an electronic device using a semiconductor element.
この特許文献1においては、電子機器の筺体内部に空気流路が形成され、この空気流路内はファンにより空気流が形成される。そして、発熱部品からの発熱が伝熱部材を介して空気流路の壁部材に伝達され、伝達された熱は空気流路内の空気流により筺体外部に放出される。 In Patent Document 1, an air flow path is formed inside a housing of an electronic device, and an air flow is formed in the air flow path by a fan. And the heat_generation | fever from a heat-emitting component is transmitted to the wall member of an air flow path through a heat transfer member, and the transmitted heat is discharge | released outside the housing | casing by the air flow in an air flow path.
ところで、MRI装置には撮影時間の短縮が常に求められている。このため、高速撮影を実現する強い高周波磁場、高速制御ができる傾斜磁場、高速演算ができるコンピュータ等が必要である。この撮影時間の短縮化のための装置能力の強化及び高速化は、MRI装置を構成する機器に対する外部からの電磁気的干渉の防止をさらに強化しなければならないという問題がある。また、発熱量が増加して装置の動作が不安定になる問題もある。 Incidentally, the MRI apparatus is always required to shorten the imaging time. For this reason, a strong high-frequency magnetic field that realizes high-speed imaging, a gradient magnetic field that can be controlled at high speed, and a computer that can perform high-speed computation are required. The enhancement and speeding up of the apparatus capability for shortening the imaging time has a problem that it is necessary to further strengthen the prevention of electromagnetic interference from the outside with respect to the equipment constituting the MRI apparatus. There is also a problem that the amount of heat generation increases and the operation of the apparatus becomes unstable.
従来技術にあっては、電磁遮蔽の問題に対し、MRI装置を構成する個々の機器毎に、筐体に取り付ける接地線を太くしたり、筐体の電磁的遮蔽の強化を施して干渉が起こりにくい構造としていた。 In the prior art, for the problem of electromagnetic shielding, interference occurs by increasing the grounding wire attached to the casing or strengthening the electromagnetic shielding of the casing for each device constituting the MRI apparatus. It was a difficult structure.
また、発熱量増加の問題に対しては、個々の機器毎にファンの数を増加し、より冷却効率が得られる設計を行っていた。 Also, with respect to the problem of an increase in the amount of heat generation, the number of fans is increased for each device, and a design that can obtain more cooling efficiency has been performed.
しかし、今後、さらなる撮影時間の短縮化の要求を考えると、MRI装置外部からの電磁的干渉のみならず、MRI装置を構成する各機器(シーケンサ、コンピュータ、受信機等)間の互いの電磁気的干渉も有効に防止する対策が必要となることが考えられるが、個々の機器における筐体の持つ抵抗値が原因となり、従来の技術では、電磁気的干渉を有効に防止するには限界がある。 However, considering the demand for further shortening of imaging time in the future, not only electromagnetic interference from the outside of the MRI apparatus, but also the mutual electromagneticity between each device (sequencer, computer, receiver, etc.) constituting the MRI apparatus. Although measures to effectively prevent interference are considered necessary, due to the resistance value of the casing of each device, there is a limit in effectively preventing electromagnetic interference with the conventional technology.
また、発熱の問題については、従来技術にあっては、個々の機器毎ではファンの設置数や設置箇所に限界があることから、発熱量の増加を有効に防止することは困難になってくると考えられる。 As for the problem of heat generation, in the conventional technology, there is a limit to the number and location of fans installed for each device, so it is difficult to effectively prevent an increase in the amount of heat generation. it is conceivable that.
本発明は、上記問題点を解消すべく創作されたものであり、能力向上に伴う電磁気的干渉及び発熱量増加に対しても安定動作が可能なMRI装置を実現することである。 The present invention was created to solve the above-described problems, and is to realize an MRI apparatus capable of stable operation even with respect to electromagnetic interference and increased heat generation accompanying the improvement in capability.
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。
(1)静磁場発生手段と、傾斜磁場コイルと、高周波コイルと、核磁気共鳴信号検出コイルと、これらのコイルへの電力供給又は検出信号を受信する機器と、動作制御機器とを有する磁気共鳴イメージング装置において、上記コイルへの電力供給又は検出信号を受信する機器(傾斜磁場電源、高周波電力アンプ、受信機)と、動作制御機器(シーケンサ、コンピュータ)とを収容する、接地でき、かつ、冷却媒体を流すことができる管状部材を有する筺体を備える。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
(1) Magnetic resonance having a static magnetic field generating means, a gradient magnetic field coil, a high frequency coil, a nuclear magnetic resonance signal detection coil, a device for receiving power supply or detection signal to these coils, and an operation control device In an imaging apparatus, it can be grounded and contains equipment (gradient magnetic field power supply, high-frequency power amplifier, receiver) that receives power supply to the coil or receives a detection signal and operation control equipment (sequencer, computer). A housing having a tubular member through which a medium can flow is provided.
(2)好ましくは、上記(1)において、上記筺体は、装置外部の接地線に接続される接地材を有する。 (2) Preferably, in the above (1), the casing includes a grounding material connected to a grounding wire outside the apparatus.
(3)また、好ましくは、上記(1)において、上記筺体は、上記機器毎に電磁遮蔽する電磁遮蔽板を有する。 (3) Preferably, in the above (1), the casing includes an electromagnetic shielding plate that electromagnetically shields each device.
(4)また、好ましくは、上記(1)において、上記管状部材は接地材を兼ね、上記管状部材内に冷却媒体を循環させることで上記筐体を冷却する。 (4) Preferably, in the above (1), the tubular member also serves as a grounding material, and the casing is cooled by circulating a cooling medium in the tubular member.
(5)また、好ましくは、上記(1)において、上記管状部材は接地材を兼ね、上記管状部材は、孔が形成され、この孔から冷却用気体を上記筐体内に放出して冷却する。 (5) Preferably, in the above (1), the tubular member also serves as a grounding material, and the tubular member is formed with a hole, and cooling gas is discharged from the hole into the casing to be cooled.
本発明の磁気共鳴イメージング装置は、シールドルーム外に設置される機器のうち、電磁気的干渉や発熱が問題となる複数の機器を、まとめて1つの筺体に設置し、この一つの筺体により、個々の機器の電磁的遮蔽と放熱とが行われる。つまり、いくつかの機器を単に一つの筐体にまとめると困難であった良好な電磁遮蔽及び放熱を、この電磁遮蔽及び放熱を専用とする筺体を用いることにより、実行することが可能となる。 In the magnetic resonance imaging apparatus of the present invention, among devices installed outside the shield room, a plurality of devices having problems of electromagnetic interference and heat generation are collectively installed in a single housing, and the single housing is used to individually The equipment is electromagnetically shielded and dissipated. In other words, it is possible to execute good electromagnetic shielding and heat dissipation, which has been difficult when several devices are simply combined into one housing, by using a housing dedicated to the electromagnetic shielding and heat dissipation.
本発明によれば、能力向上に伴う電磁気的干渉及び発熱量増加に対しても安定動作が可能なMRI装置を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize an MRI apparatus capable of stable operation even with respect to electromagnetic interference and an increase in the amount of heat generated due to an improvement in capability.
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、本発明が適用されるMRI装置の全体構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an MRI apparatus to which the present invention is applied.
図1において、MRI装置は被検体101が配置される空間を上下に挟むように配置された静磁場発生磁石102と、この静磁場発生磁石102の内側(被検体配置空間側)に、被検体101を間にして、上下に配置された傾斜磁場コイル103と、さらにその内側の上下に配置された高周波コイル104と、被検体101から発生するNMR信号を検出する検出コイル105とを備えている。
In FIG. 1, the MRI apparatus includes a static magnetic field generating magnet 102 disposed so as to sandwich a space in which a subject 101 is disposed, and a subject on the inner side (subject placement space side) of the static magnetic field generating magnet 102. A gradient
傾斜磁場コイル103と高周波コイル104とは、開放型のMRI装置全体形状を阻害しないように、上下一対の板状構造をしている。さらに、MRI装置は、各コイル103、104の動作タイミングを制御するシーケンサ106と、MRI装置の制御とNMR信号を処理して画像化とを行うコンピュータ107と、被検体101を静磁場発生磁石102の中心空間に搬送して配置する搬送テーブル108とを備えている。
The gradient
上述した静磁場発生磁石102と、傾斜磁場コイル103と、高周波コイル104と、検出コイル104と、搬送テーブル108とは電磁波遮蔽されたシールドルーム109内に設置されている。
The static magnetic field generating magnet 102, the gradient
このシールドルーム109による電磁波遮蔽は、検出コイル105が外部からの電磁波を検知することを防ぐ目的で、検査に用いる原子核(通常、水素原子核が用いられている)の共鳴周波数(静磁場発生磁石102の磁場強度に対応する)の帯域で約70デシベルの減衰率を有している。
The shielding of the electromagnetic wave by the
シールドルーム109内の各種コイル、静磁場発生磁石102、搬送テーブル108と、シールドルーム109外の電源や制御機器との接続はシールドルーム109内に外来ノイズを引き込まないようにシールドルーム109に接地されたフィルタ回路110を介して接続されている。あるいは、外部がシールド層で覆われている同軸ケーブルで、シールドルーム109内と外部とが接続される(図1は、フィルタ回路110を使用する例である)。
Connections between the various coils in the
傾斜磁場コイル103は、互いに直行する(x,y,z)の3軸方向に磁束密度を変化させるように巻かれた3組のコイルからなり、それぞれのコイルが傾斜磁場電源111に接続され、傾斜磁場発生手段を構成する。
The gradient
後述するシーケンサ106からの制御信号に従って傾斜磁場電源111を駆動して傾斜磁場コイル103に流れる電流値を変化させることにより3軸からなる傾斜磁場(Gx,Gy,Gz)が被検体101の配置空間の静磁場に重畳されるようになっている。この傾斜磁場は、被検体101の撮影部位から得られるNMR信号の空間的な分布を識別するのに用いられる。
The gradient magnetic
高周波コイル104は、高周波電流を流すための高周波電力アンプ112にフィルタ回路110を介して接続され、被検体101の撮影部位の水素核を共鳴励起するための高周波磁場を発生する。この高周波電力アンプ112は、シーケンサ106からの制御信号に従って制御される。
The high-frequency coil 104 is connected to a high-
検出コイル104は、フィルタ回路110を介して受信機113に接続されており、NMR信号を検出する手段を構成する。受信機113は検出コイル104で検出したNMR信号を増幅、検波するとともに、コンピュータ107による処理が可能なディジタル信号に変換する。受信機113はシーケンサ106でその動作タイミングが制御される。
The detection coil 104 is connected to the
コンピュータ107は、ディジタル量に変換されたNMR信号を用いて画像再構成、スペクトル計算などの演算を行うとともに、シーケンサ106を介してMRI装置の各ユニットの動作を定められたタイミングで制御する。
The
ディスプレイ装置114は処理後のデータ等を表示するものであり、このディスプレイ装置114、操作卓115及びコンピュータ107により演算処理系が構成される。また、傾斜磁場電源111は、フィルタ回路110を介して傾斜磁場コイル103に接続される。
The display device 114 displays processed data and the like. The display device 114, the
傾斜磁場電源111と、高周波電力アンプ112と、受信機113と、シーケンサ106と、コンピュータ107と、操作卓115と、ディスプレイ機器114とは、シールドルーム109の外に設置される。
The gradient magnetic
ここで、シールドルーム109の外に設置されるこれらの機器のうち、電磁気的干渉や発熱が問題となる傾斜磁場電源111と、高周波電力アンプ112と、受信機113と、シーケンサ106と、コンピュータ107とについて、それぞれ個別に電磁遮蔽手段や放熱手段を設置する場合には、上述したように、有効な電磁的遮蔽や放熱を行うことが困難である。
Here, among these devices installed outside the
そこで、これらの機器(傾斜磁場電源111、高周波電力アンプ112、受信機113、シーケンサ106、コンピュータ107)を、まとめて1つの筐体に設置し、この一つの筺体が、電磁的遮蔽手段と放熱手段とを備える遮蔽放熱筺体200となっている。
Therefore, these devices (gradient magnetic
図2は遮蔽放熱筺体200の概略側面図であり、図3は遮蔽放熱筺体200の概略斜視図である。図示する例では、最下部には各ユニットに電源を供給する電源121を配置している。
FIG. 2 is a schematic side view of the shield
図2及び図3において、筺体200は、縦長の直方体形状であり、各機器が配置される複数の棚状の機器設置部がある。この機器設置部に、上から順に、コンピュータ107、シーケンサ106、受信機113、高周波電力アンプ112、傾斜磁場電源111、電源121が配置されている。
2 and 3, the
この筐体200は、ステンレス鋼を用いた筐体フレーム201を有し、この筺体フレーム201は、天板部、棚板部、4つの柱部を備えている。そして、筐体200全体の電位を一致させるために、径15mm、厚さ2mmの銅製のパイプ状接地材202をフレーム201に沿わせて設置している。つまり、筺体200の正面左右方向(各棚板部)と右側垂直面(側面)部に、パイプ状接地材(管状部材)202を設置している。
The
筐体フレーム201に用いられているステンレス鋼は電気伝導率が低く、このフレーム201を接地端子として使用した場合、接続される位置によって接地電位に差が生じる。このためフレームに沿って上記接地材202を設置した。
Stainless steel used for the
また、筺体200には、電磁的遮蔽板203が各棚部毎に取り付けられている。また、パイプ状接地材202の中には冷却媒体が、図3に示すように、熱交換器内蔵ポンプ206及び冷却媒体タンク207により供給され循環される。
Moreover, the
以上のように、本発明の一実施形態によれば、シールドルーム109の外に設置される機器のうち、電磁気的干渉や発熱が問題となる傾斜磁場電源111と、高周波電力アンプ112と、受信機113と、シーケンサ106と、コンピュータ107とを、まとめて1つの遮蔽放熱筺体200に設置し、この一つの筺体200により、個々の機器の電磁的遮蔽と放熱とが行われる。つまり、いくつかの機器を単に一つの筐体にまとめると困難であった良好な電磁遮蔽及び放熱を、この電磁遮蔽及び放熱を専用とする遮蔽放熱筺体200を用いることにより、実行することが可能となる。
As described above, according to one embodiment of the present invention, among the devices installed outside the
したがって、能力向上に伴う電磁気的干渉及び発熱量増加に対しても安定動作が可能なMRI装置を実現することができる。 Therefore, it is possible to realize an MRI apparatus capable of stable operation even with respect to electromagnetic interference and increased heat generation accompanying the improvement in capability.
上述した例においては、パイプ状接地材202に冷媒を循環させるように構成したが、冷媒を循環させるのではなく、図4に示すように、パイプ状接地材202に孔204を形成し、その孔204から冷却用気体205を放出し、筺体200を冷却する構成とすることも可能である。孔付きパイプ状接地材202用いて冷却用気体を放出することでファンのみでの冷却では得にくい冷却風の流れを作り、より冷却効果を得ることができる。
In the above-described example, the refrigerant is circulated through the pipe-shaped
冷却用気体を放出して冷却する例の場合、図3に示す熱交換器内蔵ポンプ206を送風用ファンとするか、冷却用気体を吐出する孔にファンを取り付ける。または、熱交換器内蔵ポンプ206を送風用ファンとするとともに、冷却用気体を吐出する孔にファンを取り付けることもできる。
In the example of cooling by discharging the cooling gas, the heat exchanger built-in
冷却用気体を放出して冷却する例の場合、図3に示す冷却媒体タンク207は不要である。
In the example of cooling by releasing the cooling gas, the cooling
なお、図示した例では銅製の接地材202を正面左右方向と右側垂直方向に配しているが、これに限定されるものでなく、筐体200の形状や筐体フレーム201の形状によりさまざまな形状、使用部分が考えられる。
In the illustrated example, the
また、接地材202の材質についても接地される場所によって銅に限らず、用途に応じた材質が考えられる。
Further, the material of the
101 被検体
102 静磁場発生磁石
103 傾斜磁場コイル
104 高周波コイル
105 検出コイル
106 各コイルの動作タイミングを制御するシーケンサ
107 装置の制御、NMR信号を処理し画像化するコンピュータ
108 被検体搬送テーブル
109 シールドルーム
110 フィルタ回路
111 傾斜磁場電源
112 高周波電力アンプ
113 受信機
114 ディスプレイ機器
115 操作卓
121 電源
200 遮蔽放熱筺体
201 筐体フレーム
202 接地材
203 遮蔽板
204 孔
205 冷却用気体
206 熱交換器内蔵ポンプ
207 冷却媒体タンク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Subject 102 Static magnetic
Claims (5)
上記筐体は、接地でき、かつ、冷却媒体を流すことができる管状部材を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 Static magnetic field generating means, gradient magnetic field coil, high frequency coil, nuclear magnetic resonance signal detection coil, power supply to these coils or a device for receiving detection signals, operation control device, and power supply to the coil Alternatively, in a magnetic resonance imaging apparatus having a housing that houses a device that receives a detection signal and an operation control device,
The case includes a tubular member that can be grounded and can flow a cooling medium.
2. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the tubular member also serves as a grounding material, and the tubular member is formed with a hole, and cooling gas is discharged from the hole into the casing to be cooled. Magnetic resonance imaging device.
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