JP2005118427A - 磁気共鳴イメージング装置及びｒｆ受信コイル - Google Patents

Abstract

【課題】受信コイルにおける開口部の制限を緩和して、患者へのアクセスの容易化、術者にかかる負担の軽減化、手技の作業性の向上化を図ることが可能な磁気共鳴イメージング装置を実現する。
【解決手段】磁気共鳴イメージング装置の受信コイル２５及び２６はスライド機構を備え、受信コイル２５が固定側で、受信コイル２６が可動側のコイルとなっている。受信コイル２６には開口部２６ａ、２６ｂが形成されている。手技を行なう際等は、受信コイル２６を手動にてスライドさせることができるので開口部２６a、２６ｂを適切な位置に移動させ、穿刺針や内視鏡へのアクセスが容易となっている。つまり、ＭＲ撮影時には受信コイル２６を撮影に適した位置に固定してＭＲ撮影を行い、手術を行うときは受信コイル２６をスライドさせ、手術に適切な開口位置を確保して、その手術を行うことができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）に関し、特にInterventional/Intraoperative MR（Ｉ−ＭＲ）を行なう際に必要とされる受信コイルに関する。

昨今のＭＲＩ装置は、オープン型ガントリや高速撮像法および透視シーケンスなどの技術的発展と、ＭＲＩ装置が本来持つ、例えば被曝がない、任意断面の撮像が可能である、組織分解能に優れている等の利点とが相まって、Ｉ−ＭＲという新分野が急速に発展してきた。

Ｉ−ＭＲとは、オープン型のガントリ、ガントリ周辺に配置した画像モニタ（インルームモニタ）、専用ＲＦ受信コイル、ＭＲ高速撮像法およびＭＲ透視（MR Fluoroscopy）、ＭＲＩ装置対応の手術用テーブルなどの非磁性器具を必要構成要素とし、その環境下において、顕微鏡、内視鏡等を用いて手術（腫瘍など摘出）や穿刺を行うことを意味する。

ここで、Ｉ−ＭＲ用の手術用テーブル、顕微鏡、内視鏡は、ニッケルクロム合金や、チタン合金等非磁性の素材で作られており、ＭＲＩ装置での磁石の磁場均一度に影響を与えない様になっている。

Ｉ−ＭＲの手技におけるＭＲＩ装置の果たすべき役割として、次の２点を挙げることができる。
１．手術直前の治療部位の確認。
２．手術中の撮像による組織変化の可視化等。

こうしたＩ−ＭＲの環境下において、医師（術者）は、患者の患部をＭＲ画像上で識別し、インルームモニタを見ながら、患者に直接触れ、現状の治療状況の確認を行いながら、治療手技を進めることが可能となる。

一方、術中ＭＲでは、ＭＲＩ装置のガントリは、手術を行う手術室に配置され、手術は内視鏡、顕微鏡等を使用し、医師が手技を行なう。その途中で治療状況を確認するため、手術を一時中断し、清潔部分をビニール等で保持し、ＭＲ撮像を行う。

ＭＲ撮像時は、手術前に患部近傍に受信コイルを取付けて手術が行なわれるが、開腹手術用に、受信コイルには開口部が形成されている。

受信コイルに開口部が形成されている公知技術としては、特許文献１に記載されたMRI用ボディープローブがある。

この特許文献１記載のボディープローブは、受信コイルを上下に分割し、被検者が横たわるための寝台の前後方向に移動可能となっている。そして、この受信コイルは、ベルトにより被検者に装着される。

特開平１０−６６６８３号公報

しかしながら、上述した従来の技術にあっては、受信コイルの開口部の位置や大きさに制限があり、患者をガントリ内に挿入して、治療目的部位へ穿刺を行い、穿刺状況をMR透視下で行なうInterventionalでは、手術や穿刺を行う際の術者等の負担があった。

このため、この術者等に対する負担を軽減させ、手術効率等を向上させたいという要請があった。

本発明の目的は、受信コイルにおける開口部の制限を緩和して、患者へのアクセスの容易化、術者にかかる負担の軽減化、手技の作業性の向上化を図ることが可能な磁気共鳴イメージング装置及びRF受信コイル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ざれる。
（１）磁気共鳴イメージング装置に用いられるＲＦ受信コイルにおいて、開口部を有する第1受信コイルと、上記第1受信コイルを被検体が配置される寝台の長手方向を中心軸とする周方向に移動可能に支持する受信コイル支持手段と、を備える。

（２）好ましくは、上記（１）において、上記受信コイル支持手段は、上記第1受信コイルの主磁束とほぼ直交する方向に、主磁束を発生する第２の受信コイルを有する。

（３）また、好ましくは、上記（1）又は（２）に用いられるＲＦ受信コイルにおいて、上記第1の受信コイルと受信コイル支持手段は、上記第1の受信コイルの上記周方向への位置を固定する位置固定手段が形成されている。

（４）磁気共鳴イメージング装置は、上記（１）、（２）又は（３）のＲＦ受信コイルを備える。

上記本発明の構成において、手技を行なう際等は、第1の受信コイルを手動にてスライドさせることができるので、第1の受信コイルの開口部を適切な位置に移動させ、穿刺針や内視鏡へのアクセスが容易となっている。

つまり、ＭＲ撮影時には第1の受信コイルを撮影に適した位置に固定してＭＲ撮影を行い、手術を行うときは第1の受信コイルを移動させ（スライドさせ）、手術に適切な開口位置を確保して、その手術を行うことができる。

受信コイルにおける開口部の制限を緩和して、患者へのアクセスの容易化、術者にかかる負担の軽減化、手技の作業性の向上化を図ることが可能な磁気共鳴イメージング装置及びＲＦ受信コイルを実現することができる。

また、本発明を、ＱＤ型コイルに適用すれば、高感度でありながら、患者へのアクセスの容易化、術者にかかる負担の軽減化、手技の作業性の向上化を図ることが可能な磁気共鳴イメージング装置及びＲＦ受信コイル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詳細に説明する。なお、本発明の実施形態においては、受信コイルとして、２つのコイルの主磁束が互いに直交するように配置されるＱＤ（Quadrature detection）型コイルを用いる場合を例として説明する。

図１は、本発明が適用されるＭＲＩ装置の全体概略構成図である。

図１において、ＭＲＩ装置は、静磁場発生磁石２と、傾斜磁場発生系３と、送信系５と、受信系６と、信号処理系７と、シーケンサ４と、中央処理装置（ＣＰＵ）８とを備えている。

静磁場発生磁石２は、患者１の周りにその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検体（又は患者）１の周りのある広がりをもった空間に永久磁石方式または常電導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置されている。

傾斜磁場発生系３は、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル９と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源１０とを備え、後述するシーケンサ７からの命令に従って、Ｘ、Ｙ、Ｚのそれぞれのコイルの傾斜磁場電源１０を駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを患者１に印加する。傾斜磁場の加え方により被検体１に対するスライス面を設定することができる。

シーケンサ４は、患者１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高周波磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する。また、シーケンサ４は、ＣＰＵ８の制御により動作し、患者１の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を、送信系５、傾斜磁場発生系３及び受信系６に送る。

送信系５は、上記シーケンサ４から送り出される高周波パルスにより患者１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高周波磁場を照射する。そして、送信系５は、高周波発振器１１と、変調器１２と、高周波増幅器１３と、送信側の高周波コイル１４ａとを備える。

高周波発振器１１から出力された高周波パルスをシーケンサ７の命令に従って変調器１２で振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器１３で増幅する。そして、増幅された高周波パルスを、患者１に近接して配置された高周波コイル１４ａに供給することにより、電磁波が患者１に照射される。

受信系６は、被検体１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。受信系６は、受信側の高周波コイル（ＲＦ受信コイル）１４ｂと、増幅器１５と、直交位相検波器１６と、Ａ／Ｄ変換器１７とを備える。

送信側の高周波コイル１４ａから照射された電磁波による患者１の応答の電磁波（ＮＭＲ信号）は被検体１に近接して配置された高周波受信コイル１４ｂで検出され、増幅器１５及び直交位相検波器１６を介してＡ／Ｄ変換器１７に入力されてディジタル量に変換される。さらに、直交位相検波器１６に供給された信号はシーケンサ４からの命令によるタイミングで直交位相検波器１６によりサンプリングされた二系列の収集データとされ、その信号が信号処理系７に送られる。

信号処理系７は、ＣＰＵ（動作制御演算手段）８と、磁気ディスク１８及び磁気テープ１９等の記録装置と、ＣＲＴ等のディスプレイ（モニタ）２０とを備え、ＣＰＵ８でフーリエ変換、補正係数計算、像再構成等の処理を行い、任意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演算を行って得られた分布を画像化してディスプレイ２０に断層像として表示する。

図２は、本発明が適用されるＭＲＩ装置の概略外観斜視図である。図２において、手術室内にガントリ２１と患者１とを乗せた寝台２２とが配置される。また、モニタ２０が配置され、患者１の腹部近傍には高周波受信コイル１４ｂが配置されている。この高周波受信コイル１４ｂは、後述する（図３に示す）、上部受信コイル２５（第２の受信コイルを有し、第1の受信コイルを支持する支持手段）、２６と下部コイル２７とを有している。

図３は、図２に示した患者１の腹部近傍（手技中）の詳細図である。
受信コイル２５及び２６は、スライド機構を備え、受信コイル２５が固定側で、受信コイル２６が可動側（受信コイル２５の外周に沿って周方向にスライド移動し、寝台２２の長手方向の中心軸（患者１の体軸）の周りに移動可能）のコイルとなっている。手技を行なう際、患者１の側面へアクセスする際、受信コイル上部２６を手動にてスライドさせることができるので、開口部を適切な位置に移動させて、穿刺針２８、３０、内視鏡２９へのアクセスが容易となっている。

つまり、ＭＲ撮影時には、受信コイル２６を撮影に適した位置に固定して、ＭＲ撮影を行い、手術を行うときには、受信コイル２６を固定側の受信コイル２５に対してスライドさせ、手術に適切な開口位置を確保して、その手術を行うことができる。

図4及び図5は、受信コイル２５、２６の構成説明図である。図4及び図5に示すように、受信コイル２６には、開口部２６ａ、２６ｂが形成されており、この開口部２６ａ、２６ｂを介して、患者１へのアクセスを行うことができる。

図４に矢印で示すように、受信コイル２６は、受信コイル２５の外周に沿って受信コイル２５の周方向にスライド可能となっており、図4に示し矢印方向に、受信コイル２６を少しスライドさせると、図５に示す状態となる。

図6は、受信コイル２５、２６の概略結線説明図である。
図６において、受信コイル２５のグランド線は、コンデンサＣ７とＣ８との接続線に接続される。そして、受信コイル２５のシグナル線は、コンデンサＣ１、デカップラＤ２、コンデンサＣ２を介してコンデンサＣ８に接続される。

また、受信コイル２６のグランド線は、コンデンサＣ５とＣ６との接続線に接続される。そして、受信コイル２６のシグナル線は、コンデンサＣ３、デカップラＤ１、コンデンサＣ４を介してコンデンサＣ６に接続される。

受信コイル２６は、受信コイル２５に対してスライドできる構成となっているが、撮影時や術中にはコイル２６の位置が、確実に固定されている方が望ましい。このため、受信コイル２５、２６には、位置固定手段が形成されている。

図７は、上記位置固定手段の説明図である。受信コイル２６には、棒状部材が外部に対して出入り可能な位置固定手段２６Ｌが形成されている。この棒状部材にはレバーが形成されており、このレバーを使用して棒状部材を出入りさせる。

また、固定側の受信コイル２５には、位置固定手段２６Ｌの棒状部材を受け入れる管状の位置固定手段２５Ｌが形成されている。

このように、位置固定手段２６Ｌの棒状部材を位置固定手段２５Ｌに挿入することにより、受信コイル２６を受信コイル２５に対して固定することができる。

図7に示した位置固定手段は、この固定手段による受信コイル２６の固定は一箇所のみとなっているが、複数箇所で固定可能とすることもできる。

図8は、受信コイル２６を複数箇所で固定可能な例を示す図である。この図8に示すように、受信コイル２５の両側のコイル部分のそれぞれに、複数の位置固定手段２５Ｌが形成されており、受信コイル２６を、複数箇所で固定することができる。

図9は、受信コイル２５と２６との間のスライド機構を説明するための図であり、受信コイル２５と２６とを分離した斜視図である。

図９に示すように、受信コイル２５の内部側面には、溝であるスライドガイド２５Ｇが形成されている。そして、受信コイル２６の外部側面には突起部であるスライドガイド２５Ｐが形成されている。

スライドガイド２５Ｐは、スライドガイド２５Ｇに挿入され、このスライドガイド２５Ｇに案内されて、スライド可能となっている。

ここで、従来技術においては、オープン性の高い受信コイルは、ソレノイド型のコイルであるため、２つのコイルを互いに直交して配置するＱＤ（Quadrature detection）型コイルに比較して、感度が低いという問題点もあった。

従来技術において、ＱＤ型コイルに開口部を形成することが考えられるが、ＱＤ型コイルの感度特性を良好に維持するためには、開口部の大きさに制限があり、開口部の視認性に欠けていた。

このため、上述した本発明のような構成とすれば、高感度を有するＱＤ型受信コイルにおける開口部の制限を緩和して、患者へのアクセスの容易化、術者にかかる負担の軽減化、手技の作業性の向上化を図ることが可能な磁気共鳴イメージング装置及びRF受信コイルを実現することができる。

なお、上述した例においては、受信コイル２６は、開口部２６ａと開口部２６ｂとの２つの開口部を有しているが、開口部２６ａを有する部分と開口部２６ｂを有する部分とに分割することも可能である。この場合、分割した２つの部分については、互いを電気的接続する手段が形成される。

また、上述した例は、本発明の受信コイルを、ＱＤ型コイルに適用した場合の例であるが、本発明は、ＱＤ型コイルのみならず、ソレノイド型コイルにも適用可能である。ソレノイド型コイルに適用する場合は、受信コイル２５はコイルではなく、受信コイル２６を支持し、かつスライドガイドとしての機能を備えていればよい（受信コイル２６を寝台２２の長主方向にほぼ直交する方向に移動させるスライドガイドを備える受信コイル支持手段）。

本発明が適用されるＭＲＩ装置の全体概略構成図である。 本発明が適用されるＭＲＩ装置の概略外観斜視図である。 図２に示した患者の腹部近傍（手技中）の詳細図である。 受信コイルの構成説明図である。 受信コイルの構成説明図である。 受信コイルの概略結線説明図である。 受信コイルの位置固定手段の一例の説明図である。 受信コイルの位置固定手段の他の例の説明図である。 受信コイルのスライド機構を説明するための図である。

符号の説明

１ 患者
２ 静磁場発生装置
３ 傾斜磁場発生系
４ シーケンサ
５ 送信系
６ 受信系
７ 信号処理系
８ ＣＰＵ
９ 傾斜磁場コイル
１０ 傾斜磁場電源
１１ 高周波発振器
１２ 変調器
１４ａ 送信コイル
１４ｂ 受信コイル
１６ 直交位相検波器
２０ ディスプレイ（モニタ）
２２ 寝台
２５ 固定側上部受信コイル
２６ スライド側上部受信コイル
２７ 下部受信コイル
２５Ｌ、２６Ｌ 位置固定手段
２５Ｇ、２５Ｐ スライドガイド

Claims (4)

1. 磁気共鳴イメージング装置に用いられるＲＦ受信コイルにおいて、
   開口部を有する第1受信コイルと、
   上記第1受信コイルを被検体が配置される寝台の長手方向を中心軸とする周方向に移動可能に支持する受信コイル支持手段と、
   を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置に用いられるＲＦ受信コイル。
2. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置に用いられるＲＦ受信コイルにおいて、上記受信コイル支持手段は、上記第1受信コイルの主磁束とほぼ直交する方向に、主磁束を発生する第２の受信コイルを有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置に用いられるＲＦ受信コイル。
3. 請求項1又は２記載の磁気共鳴イメージング装置に用いられるＲＦ受信コイルにおいて、上記第1の受信コイルと受信コイル支持手段は、上記第1の受信コイルの上記周方向への位置を固定する位置固定手段が形成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に用いられるＲＦ受信コイル。
4. 上記請求項１、２又は３記載のＲＦ受信コイルを備え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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