JP2005505361A - Ｍｒｉシステム用のワイヤレス制御器及びアプリケーションインタフェース - Google Patents

Abstract

無線周波数帯域で動作するワイヤレス遠隔制御装置は、主磁石組立体によって生成された磁場の存在下で磁気共鳴区画内からシーケンス制御系及び画像処理系とインタフェース接続するのに用いられる。シーケンス制御系及び画像処理系は、そのアンテナが磁気共鳴区画内に配置されている第一のワイヤレス送受信器に接続される。第一の送受信器は、遠隔制御装置、並びに、送信器及び傾斜コイル増幅器に接続された第二の送受信器と通信する。無線周波数コイルによって受信される共鳴信号は、第二の送受信器によって、又は受信コイルに取り付けられた送受信器によって第一の送受信器に送信される。受信器コイル送受信器はまた、それ自体を識別するためにハンドシェイクプロトコルに従う。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像診断の技術に関する。本発明は、磁気共鳴装置におけるワイヤレス通信に関して特に適用され、特にこれを参照して本発明について説明する。しかしながら、本発明は、例えばＣＴ、ＳＰＥＣＴ、及びＰＥＴ等の他の態様にも適用可能であるが、これらに限られるものではないことが認められるべきである。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴（ＭＲ）イメージャは、撮像領域を通じて高い磁場を発生する。この磁場の発生による典型的な副次的な効果は、物的な装置を数メートル越えて延びうるフリンジ磁場の発生である。励起磁場は高いが、誘発される共鳴信号は、周囲のテレビジョン及びラジオ信号と比較して弱い。病院や医院等の環境において周囲への混乱及び周囲からの妨害を最小化するため、フリンジ磁場が周囲の物又は人物に影響を与えることを防止するよう、磁石は特別に遮蔽された区画の中に作られる場合が多い。
【０００３】
結果として、ＭＲ装置用の制御ハードウエアコンポーネントは、遮蔽された部屋の外側に置かれる。装置を制御し、画像を呼び出すとき、操作者は区画の外の制御場所にいる。このことにより、一般的に、スキャン中は患者には誰も付き添っていない。多くの患者は、一人きりにされ、ＭＲ装置のボアの中といった圧迫された領域中にいると、不安と落ち着きのなさが高まり、最終的には画質が低下する。
【０００４】
一般的には、電源ケーブル及び制御ケーブルがＭＲ撮像区画に入れられる。ケーブルは、一般的には、撮像体積中に無線周波数（ＲＦ）外乱を導入し、周囲ＲＦ信号を受信しうるという問題を与える。最終的には、これらのＲＦ外乱は、最終画像中のイメージングアーティファクトとして明らかとなる。一般的には、これらのケーブルは、ＭＲ装置によって発生される無線周波数の場との干渉を防止し、逆に、ケーブルを通って供給される情報をＲＦ場が乱さないよう、厳重に遮蔽される。遮蔽の結果、これらのケーブルはかなりかさばったものとなり、ＭＲ区画内の障害物として表わされる。これは、車椅子、車輪付き担架、歩行器からの、又は他の動きの制限された患者による、他のＭＲ装置へのアクセスを制限するだけでなく、操作者や装置の周りの他の補助スタッフの移動可能性を低下させうる。
【０００５】
ＭＲ区画中のケーブルの他の不利な点は、コイルの離調が生じうることである。ＲＦコイルは共鳴周波数に対してあまり感度が高くなくなり、従って、信号対雑音比が低下する。更に、ケーブルは、ＲＦパワーを患者の小さい部分へ合焦させうるため、潜在的な健康被害をもたらしうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の及び他の問題を克服する新規且つ改善された方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの面によれば、磁気共鳴装置が提供される。磁石手段は、撮像領域中の対象を通る主磁場を発生させる。シーケンス制御手段は、磁気共鳴シーケンスを発生する。ＲＦ手段は、撮像領域から共鳴信号を受信する。画像処理手段は、共鳴信号を画像へと処理する。ワイヤレスインタフェース手段は、磁気共鳴装置のシステム間にワイヤレス通信を与える。
【０００８】
本発明の他の面によれば、磁気共鳴の方法が提供される。主磁場は、撮像領域中の対象を通って誘発される。磁気共鳴は励起され、操作される。制御コンソールへの要求は、無線周波数信号により行われる。共鳴信号は、受信され、復調され、撮像領域中の対象の画像表現へと再構成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の１つの利点は、ＭＲ装置の周りの患者及び操作者にとっての改善された動きやすさである。
【００１０】
他の利点は、スキャン中に操作者が患者の近くにいるままでいられる可能性である。
【００１１】
他の利点は、医療撮像区画内のかさばる物が減少することである。
【００１２】
他の利点は、操作者が、制御コンソール以外の場所からＭＲ装置を制御する可能性である。
【００１３】
本発明の更なる利益及び利点については、望ましい実施例を読み、理解することにより、当業者にとって明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、様々な構成要素及び構成要素の配置、並びに、様々な段階及び段階の配置の形をとりうる。図面は、望ましい実施例を図示するためだけのものであって、本発明を制限するものと解釈されるべきではない。
【００１５】
図１を参照するに、撮像領域１６を垂直に通る一般的にＢ₀で示される時間的に一定の主磁場を発生するオープン主磁石組立体１０は、磁気共鳴区画Ａ内に配置される。尚、図中はオープン磁石系と共に示されているが、本発明の望ましい実施例はボアタイプのシステム（系）に対しても等しく適用可能である。対象１２は、磁石組立体１０の撮像領域１６中に配置された患者支持台上に載せられる。主磁石組立体１０は、特に無線周波数帯域の電磁放射線を通さないよう遮蔽された磁気共鳴区画内に配置される。
【００１６】
シーケンス制御系Ｂは、磁気共鳴撮像シーケンスを発生する。キーボード１８又はタッチスクリーン１９は、操作者制御コマンドを受け取る。シーケンス制御プロセッサ２０は、選択された磁気共鳴シーケンスをシーケンスメモリ２２から引き出す。傾斜磁場制御器２４は、選択されたシーケンスに従って傾斜波形を生成する。同時に、ＲＦパルス制御器２６は、選択されたシーケンスに従ってＲＦパルスパターンを発生する。
【００１７】
例えば送受信器３０といった第一のワイヤレスインタフェースの少なくとも１つのアンテナ２８は、撮像区画Ａ中に配置される。ワイヤレスインタフェース３０は、傾斜波形及びＲＦパルスパターンを高周波搬送波上へ（望ましくはディジタル式に）符号化し、第二の送受信器３２へ送信する。第二の送受信器は、傾斜パルス波形を復号化し、これらを、傾斜コイル３６に接続されたＲＦ遮蔽された傾斜増幅器３４へ伝送する。傾斜コイル３６は、主磁場Ｂ₀に沿って傾斜磁場をかけ、それにより主磁場を空間エンコードする。第二の送受信器はまた、ＲＦパルスパターン情報を復号化し、ＲＦパルス情報をＲＦ遮蔽された送信器４０へ供給する。
【００１８】
一つの実施例では、送信器は、ＲＦコイルに直接接続される。図示の実施例では、送信器は、ＲＦコイル４６上の第四の送受信器４４と無線通信可能な第三の送受信器４２に接続される。ＲＦコイル４６は、コイル識別情報を含む。送受信器４２と４４の間のハンドシェイクプロトコルは、システムの残る部分に対してコイルを識別する。多数のローカルな又は他の受信コイルを有するシステムでは、システムが各コイルをハンドシェイクプロトコルで識別しうるよう、各受信コイルは識別情報を有する。第三及び第四のＲＦ送受信器４２、４４は、上述のように第一及び第二のＲＦ送受信器３０、３２と同様の関係を共用する。ＲＦコイル４６は、ＲＦパルスを撮像領域１６中へと送信し、選択されたシーケンスに従って磁気共鳴を励起し、操作する。ＲＦ受信コイルは、ワイヤレスインタフェース３０へ直接、又は第二及び第三の送受信器３２、４２を介して送信された結果としての共鳴信号を受信する。
【００１９】
望ましくは、スキャナは、全身（ホールボディー）ＲＦコイル４６と、頭部コイル４８等の複数の局部コイルとを含む。ＲＦコイルは夫々、一意の識別子と送受信器４４’とを含む。送受信器４２、４４、４４’は、ハンドシェイクプロトコルで予めプログラムされ、送受信器４２はハンドシェイクプロトコルを用いて送受信器４４、４４’に対して問合せを行い、コイルの識別情報を受信する。コイル情報は、正しいコイルが設置されることを確認するため、また、特定のＲＦコイルに対するシーケンスをカスタマイズするための全てのシーケンス制御を行うため、シーケンス制御系へ伝送される。
【００２０】
望ましい実施例では、第一の送受信器３０のアンテナ２８は、磁気共鳴区画Ａの内壁に取り付けられる。第一の送受信器３０をアンテナ２８に接続するケーブルは、壁を通される。第二の送受信器３２は、望ましくは、磁石組立体に隣接して取り付けられ、これを傾斜増幅器３４、（直接ワイヤの実施例では）送信器４２、及びＭＲ装置の他のシステムに接続ためのケーブルは出来る限り少なくされる。望ましくは、第一の送受信器３０と第二の送受信器３２は、磁気共鳴区画中の無線を通さない材料によって妨害されることなく、互いに対する視線（line of sight）を有する。
【００２１】
望ましい実施例では、第一及び第二の送受信器３０、３２は、ＲＦコイル４４よりも高い周波数帯域で送信する。１．５Ｔの磁石では、水素の双極子（最も一般的に撮像に用いられる）は約６４ＭＨｚで歳差運動し、０．７５Ｔの磁石では、共鳴周波数は約３２ＭＨｚである。これらの双極子を横の面へ傾斜させるために、通常行われているように、この歳差周波数に近い周波数成分を含むＲＦパルスは、ＲＦパルス制御器２６によって合成される。望ましい実施例では、送受信器３０、３２、４２、４４は、約２．４ＧＨｚの搬送波を送信する。このことは、送受信器からのＲＦ信号が撮像に用いられるＲＦ信号と干渉しないことを保証する。約２．４ＧＨｚが望ましい周波数範囲であるが、約５００ＭＨｚよりも上の任意の周波数が許容可能である。５００ＭＨｚを下回る周波数は、特に、双極子がより高い周波数で歳差運動するより高い場のシステムでは、励起及び操作に用いられるＲＦ信号と干渉し始める。
【００２２】
共鳴する双極子からの信号は、ＲＦコイル４６又は専用受信コイル４８によって検出され、前増幅（preamplify）される。検出された共鳴信号は、符号化され、患者側送受信器４４によって、送受信器４２へ又は直接送受信器３０へ送信される。第一の送受信器３０は、共鳴信号を受信し、復号化し、共鳴信号を画像処理システムＣへ送る。受信器５０は、望ましくはディジタルであり、共鳴信号を復調する。復調された共鳴信号は、再構成プロセッサ５２によって撮像領域１６中の対象１２の画像表現へと再構成される。画像は、必要とされるまで、体積画像メモリ５４に記憶される。ビデオプロセッサ５６は、見るのに必要とされる部分を抽出し、これらの部分は、ビデオモニタ、ＬＣＤディスプレイ、アクティブマトリクスモニタ等の人間が読み取り可能なディスプレイ５８上に表示される。
【００２３】
図２を参照し、また、引き続き図１を参照するに、本発明の望ましい実施例は、ハンドヘルド型の遠隔制御インタフェース装置６０を含む。制御装置６０は、操作者がＭＲ装置のシーケンス制御システム及び画像プロセッサシステムとやりとりを行うことを可能とする。望ましい実施例では、遠隔装置６０は、ディスプレイ６２を含む。ディスプレイ６２から、操作者は現在のスキャンに関する情報を観察することが可能である。このような情報は、経過スキャン時間、推定残りスキャン時間、再構成された画像の選択された部分、利用可能なオプション等を含みうるが、これらに限られるものではない。パームパイロット、ラップトップコンピュータ等の装置は、利用可能な実施例であると考えられる。セルラー電話機もまた考えられる。
【００２４】
遠隔装置はまた、ユーザ入力部６４を含む。この部分は、操作者が命令をシーケンス制御及び画像処理システムへ伝えることを可能とする。考えられる命令は、撮像シーケンスの開始又は中断の命令といった単純なものであってもよく、シーケンスの選択、ＲＦパルス帯域幅の調整、又は、ｋ空間データマトリクスのサイズの変更といったより複雑なものであってもよい。命令は、シーケンスを開始又は停止させ、患者の位置を調整し、受信コイルか送信コイルかを選択し、患者との音声のやりとりを行う等を行うよう、スキャナへ送られうる。入力部６４は、タッチスクリーン、キーボード、音声認識、マウス、又はそれらの任意の組合せを含みうる。入力部６４は、もちろん、これらの装置に限られるものではない。
【００２５】
遠隔装置６０は、通信を容易とする送信器６６及び受信器６８を含む。これらの２つの部分は、携帯電話機と同様のアンテナに接続される。２．４ＧＨｚ周波数帯域は、磁気共鳴又は結果としての共鳴信号を励起し操作するＲＦパルスとは干渉しない。さらに、装置が遮蔽された区画内で操作されるとき、これは領域中のセルラー通信とは干渉しない。このような送受信器の典型的な実施例は、エリクソン社製の携帯電話機により（登録商標）Bluetooth技術に具現化されている。
【００２６】
やはり遠隔ユニット６０に含まれるのは、マイクロプロセッサ７０である。マイクロプロセッサ７０は、操作者からの入力及び第一の送受信器３０によって送信された情報を、遠隔装置６０上での表示のために処理する。任意に、マイクロプロセッサ７０は、ハンドヘルド装置６０とは遠隔のいずれの場所に含まれてもよい。
【００２７】
遠隔装置６０は、電源を含む。電源は、遠隔装置６０の電力消費必要量に従って選択される。一般的な電源は、バッテリ（使い捨て可能又は充電可能）、ＡＣ電源又はＲＦパルスからの電力によって充電されうる記憶キャパシタ、及び太陽電池素子を含む。
【００２８】
望ましい実施例の他の適用では、遠隔装置６０はまた、ＭＲ装置とは直接関係のない周辺機器と共にも使用される。このような装置は、ＥＣＧ機器、人工呼吸装置等を含む。遠隔装置と周辺機器との間の通信は、操作者が患者の血圧、心拍、及び他の変数を遠隔装置６０上で見ることを可能とする。望ましくは、各周辺機器は、遠隔装置６０へ直接送信する少なくとも一つの送信器を有する。任意に、マイクロプロセッサ７０がハンドヘルド装置６０中に配置されていなければ、周辺機器は、遠隔装置６０への送信の前に送信された情報を処理するよう第一の送受信器へ送信する。
【００２９】
他の実施例では、遠隔装置は、撮像区画の外側で用いられる。この実施例では、情報を部屋へ通して入れるため、区画は高周波ＲＦ信号に対しては遮蔽されないこととなる。
【００３０】
他の実施例では、遠隔装置６０及び送受信器３０、３２、４２、４４、４４’は、無線周波数帯域ではなく、赤外線帯域で送信する。
【００３１】
他の実施例では、遠隔装置６０は、ＣＴ又は核撮像スキャナと共に用いられる。この実施例では、干渉すべきＲＦ撮像パルスはないため、より広い範囲の無線周波数が利用可能である。
【００３２】
他の実施例では、遠隔インタフェースは、入力部６４及び送信器６６を有さない。この実施例では、遠隔装置６０は、上述のように情報を表示するが、ユーザ入力を受け入れない受信専用装置である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によるＭＲ環境におけるワイヤレス通信を示す図である。
【図２】本発明によるハンドヘルド型遠隔インタフェース装置を示す図である。

Claims (16)

1. 磁気共鳴区画内に配置され、検査領域中に置かれた対象を通る主磁場を発生する磁石手段と、
   磁気共鳴シーケンスを発生するシーケンス制御手段と、
   前記検査領域に隣接して配置され、前記検査領域からの共鳴信号を少なくとも受信するＲＦ手段と、
   前記ＲＦ手段によって受信された共鳴信号を画像へと処理し、再構成された画像を操作する画像処理手段と、
   （ｉ）前記シーケンス制御手段及び前記画像処理手段のうちの少なくとも１つと、（ｉｉ）操作者と前記シーケンス制御手段及び前記画像処理手段のうちの少なくとも１つの間の通信用のワイヤレス遠隔制御手段と、の間でのワイヤレス通信用にアンテナを前記磁気共鳴区画中に配置したワイヤレスインタフェース手段とを有する、
   磁気共鳴装置。
2. 前記遠隔制御手段は、
   前記シーケンス制御手段及び前記画像処理手段のうちの少なくとも１つから前記操作者へ情報を伝える表示手段と、
   前記操作者からの要求を受け入れる入力手段と、
   前記操作者の要求を前記ワイヤレスインタフェース手段へ送信するＲＦ送信手段とを含む、請求項１記載の磁気共鳴装置。
3. 前記遠隔制御手段は、少なくとも前記ワイヤレスインタフェース手段から無線周波数信号を受信する無線周波数受信手段を更に含む、請求項２記載の磁気共鳴装置。
4. 前記遠隔制御手段への操作者入力を処理するマイクロプロセッサ手段を更に含む、請求項３記載の磁気共鳴装置。
5. 前記入力手段は、
   キーボード、
   タッチスクリーン、及び、
   音声認識装置、のうちの少なくとも１つを含む、請求項２乃至４のうちいずれか一項記載の磁気共鳴装置。
6. 前記ワイヤレスインタフェース手段と、前記遠隔制御手段及び前記ＲＦ手段のうちの少なくとも１つは、５００ＭＨｚよりも大きい搬送周波数で通信する、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の磁気共鳴装置。
7. 前記搬送周波数は、２．３乃至２．６ＧＨｚである、請求項６記載の磁気共鳴装置。
8. 前記ＲＦ手段に隣接して配置されるＲＦ送信手段と、
   前記ＲＦ送信手段と前記ワイヤレスインタフェース手段との間での通信用に前記送信手段に接続される無線周波数送受信手段とを更に含む、請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の磁気共鳴装置。
9. 無線周波数送信手段と前記ＲＦ手段との間にワイヤレス通信路を提供する更なる無線周波数送受信手段を更に含む、請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の磁気共鳴装置。
10. 撮像領域中の対象を通る主磁場を誘発する段階と
    磁気共鳴信号を発生するよう前記撮像領域中に磁気双極子を励起し、操作する段階と、
    前記磁気共鳴信号を受信し、復調する段階と、
    前記復調された共鳴信号を前記撮像領域中の患者の画像表現へと再構成する段階と
    励起及び操作命令、前記共鳴信号、及び、画像処理命令のうちの少なくとも１つを無線周波数信号でワイヤレスに通信する段階とを有する、磁気共鳴方法。
11. 請求項１０記載の磁気共鳴撮像システムにおいて、前記通信は、前記無線周波数通信信号上にディジタルに符号化される、磁気共鳴撮像システム。
12. 無線周波数で通信されるハンドシェイクプロトコルを用いて、磁気共鳴信号を受信するのにどのＲＦコイルが用いられるかを識別する段階を更に有する、請求項１０又は１１記載の方法。
13. 前記無線周波数は５００ＭＨｚよりも大きい、請求項１０乃至１２のうちいずれか一項記載の方法。
14. 現在の磁気共鳴スキャンに関連する情報をワイヤレスに通信し、遠隔装置上に表示する段階を更に有する、請求項１０乃至１３のうちいずれか一項記載の方法。
15. 再構成された画像情報を前記遠隔装置で受信する段階と、
    前記受信された画像情報を前記遠隔装置上に表示する段階とを更に有する、請求項１４記載の方法。
16. 前記対象から発せられる共鳴信号を受信するよう前記撮像領域に隣接して取り付けられるＲＦ受信コイルの識別情報をワイヤレスに通信する段階を更に有する、請求項１０乃至１５のうちいずれか一項記載の方法。

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