JP2005511219A

JP2005511219A - オープン型磁気共鳴画像（ｍｒｉ）マグネット装置

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Publication number: JP2005511219A
Application number: JP2003551556A
Authority: JP
Inventors: アールハーヴェイ，ポール; アーオーフェルウェッハ，ヨハネス; エルヘーハム，コルネリス; ローゼン，ニコラース　ベー; ウェーペーリンペンス，パトリック
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: WO2003050555A1; EP1459087A1; CN1602431A; US20050068032A1; AU2002351020A1; CN100501438C; US7193416B2; JP4188244B2

Abstract

本発明は、医療用画像システムにおいて適用されるオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置（１）に関する。このオープン型ＭＲＩマグネット装置は、相互に離間してそれぞれ第１ハウジング（２）及び第２ハウジング（３）に収容される２つの主要コイル部を有する。この２つのハウジングの間には患者など診断対象となる被写体が配置される被写空間（６）が設けられる。この２つのハウジングそれぞれの側面付近には被写空間６に対向する傾斜磁場コイル部（９，１０）が設けられる。またこれら２つのハウジングのそれぞれに形成される中央通路（４，５）には電力供給腺（１３，１４）や冷却チャンネル（１５，１６）などの傾斜磁場コイル部（９，１０）の機能接続が設けられる。この結果これらの機能接続が被写空間における被写体（患者）にとっての利用可能空間を縮小させることがなくなる。なお、電力供給腺に掛かるローレンツ力を軽減するために、中央通路及びその中に設置される電力供給腺はオープン型ＭＲＩマグネット装置の主要磁場方向に平行に延びるよう設定される。

Description

本発明は、一般にオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置に関し、特に相互に離間した状態で平行に延びて被写空間を定義する第１リング状主要コイル部及び第２リング状主要コイル部と、前記第１主要コイル部と第２主要コイル部とをそれぞれ収容する第１ハウジング及び第２ハウジングとを有し、少なくとも前記第１ハウジングは中央通路を有するオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置であって、さらに前記第１主要コイル部及び前記第２主要コイル部それぞれに対応する第１傾斜磁場コイル部及び第２傾斜磁場コイルを有し、前記第１傾斜磁場コイル部及び第２傾斜磁場コイル部はそれぞれ前記対応する主要コイル部と前記被写空間との間に配置され、各傾斜磁場コイル部は機能接続を有するオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置に関する。

さらに本発明はオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置を有する医療用画像システムに関する。

上述のオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置及び医療用画像システムは特許文献１において開示されている。この特許文献１に開示されるオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置は、同軸上に配置された２つのトロイド形状ハウジングを有し、各ハウジングはそれぞれ低温流体に浸された輪状の超伝導主要コイル部を収容する構成を有する。また、各ハウジングの内角部には非永久的に磁化された強磁性リングが設置される。この２つのハウジングの間の中央部には球状被写空間が設けられる。医療診断のために患者の画像を形成する際、この患者はこの被写空間内に配置されるべきである。このような開放型構成を有するオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置では、被写空間が単一のチューブ形状コイル組合体内に形成される構成のいわゆる閉鎖型マグネット装置において患者が体験しやすい閉所恐怖を防止あるいは軽減することが可能である。ここでは２つの主要コイル部がその間に位置する被写空間において磁場を形成する。この磁場は、被写空間における患者などの被写体の画像を形成するのに必要である。また非永久的に磁化された強磁性リングは、被写空間における磁場を均一化するために設けられる。

通常このようなオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置は、機能接続（例えば電気接続）を有する磁場傾斜コイル部を有する。同業者には自明であるように傾斜磁場コイルは一般的に被写空間において空間上で大体直線的である切り替え可能な磁場を生成する。また、通常機能接続は被写空間において設けられていて、その結果被写体（患者）を配置できる空間が縮小される。しかし被写空間における利用可能な空間を拡大するために主要コイル部間の距離を拡大した場合、このオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置のコストが著しく増大してしまう。
欧州特許ＥＰ−Ａ１−０７７０８８３

本発明は上述のオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置及び医療用画像システムにおいて、主要コイル部間の距離を拡大することなく、被写体のために利用可能な空間、より具体的には患者の診断のために利用可能な空間を拡大できるように機能接続を設定することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるオープン型ＭＲＩマグネット装置においては、前記第１磁場傾斜コイルの機能接続うちの少なくとも１つは、前記第１ハウジングの中央通路を通ることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明による医療用画像システムは、同システムにおいて適用されるオープン型ＭＲＩマグネット装置が本発明によるオープン型ＭＲＩマグネット装置に相当することを特徴とする。

このような構成によると、前記第１磁場傾斜コイルの機能接続のうちの少なくとも１つは、前記２つのハウジング間にもけられる被写空間を貫通しなくて済むため、患者などの被写体にとっての利用可能空間を最大限にすることが可能となる。これは利用可能空間の観点からも安全性及び機能接続により生成されうるノイズの観点からも効果的である。

本発明の好適な実施形態によると、前記第１傾斜磁場コイル部の少なくとも１つの機能接続は、前記第１傾斜磁場コイル部を電気的に激励するための電気接続を含む。これにより例えば電力ケーブルの形をとりうる電気接続は主要コイル部の磁場線に対して平行に配置される。この結果、動作中この電気接続に作用するローレンツ力がゼロに略等しくなる。こうして動作中電気接続を安定させることができ、よってケーブル接続の機械的疲労を軽減し、機械的制限及びノイズを軽減する手段を簡略化することができる。

また、本発明の別の好適な実施例によると、前記第１傾斜磁場コイル部の少なくとも１つの機能接続は、前記第１傾斜磁場コイル部を冷却するための冷却媒体を搬送するための冷却接続を含む。この構成により、上述の利用可能空間の効率的活用という効果以外に、水あるいは空気などの冷却媒体を第１傾斜磁場コイルに均等に導きこの傾斜磁場コイルを均等に冷却できるという効果が得られる。

また、短い機能接続を適用し、利用可能空間を効率的に活用するために、前記第１傾斜磁場コイル部の少なくとも１つの機能接続は、好ましくは前記第１傾斜磁場コイル部における前記被写空間に面していない側と接続する。

また、前記第１傾斜磁場コイル部が前記中央通路の前記被写空間に向く側を実質的に遮断することで、この第１傾斜磁場コイル部は被写空間においてより好適に空間上略線形の切り替え可能磁場を生成することが可能になる。

また、好適には、前記第１傾斜磁場コイル部は、直径が１０ｃｍ未満の更なる中央通路を有する。このような前記第１傾斜磁場コイル部における更なる中央通路は、様々な効果的な用途を実現することが可能である。例えば、この更なる中央通路を用いてレーザビームを搬送することにより、このレーザビームで患者の身体などの被写体における特定箇所を指すことが可能である。また、この第１傾斜磁場コイル部の更なる中央通路にケーブルなどを通して、このケーブルを、第２傾斜磁場コイル部を機械的に操作するために利用することも可能である。

また、好適には前記第１ハウジングの中央通路の直径は５０ｃｍ未満である。ここでは特許文献１に記載されるオープン型ＭＲＩマグネット装置のように患者などの被写体を被写空間に配置するために中央通路内にこの患者を通す必要はないため、中央通路の直径は比較的小さくてよい。よって主要コイル部はそのリング形の軸に比較的接近して配置されうる。この結果被写空間において均等な磁場を形成することが容易になる。この中央通路は機能構成部を収容するだけのために設けられるため、その直径は収容する機能構成部によって調整されうる。

また、前記第１傾斜磁場コイル部が円盤形状に形成されることで構造上極めて単純な構成が実現されうる。

また、前記第１傾斜磁場コイル部は円錐形状に形成されることも可能である。

以下において添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。

図１は、本発明の第１実施例によるオープン型ＭＲＩマグネット装置１を概略的に示す。このオープン型ＭＲＩマグネット装置１は、本発明による医療用画像システムの一部を構成する。この医療用画像システムにおける、フレームや、被写体支持部、制御部などの他の構成部はこの図においては示されず、同業者には周知である一般的な構成要素が設けられる。このオープン型ＭＲＩマグネット装置１は、縦横両方向について主に鏡対称であり、上部ハウジング２及び下部ハウジング３を有する。これらのハウジング２及び３は、主にリング状構造で、それぞれ直径が３０ｃｍ程度のシリンダ状通路４，５を有する。また、ハウジング２と３との間には直径が４０ｃｍ程度の球状被写空間６が設けられる。このオープン型ＭＲＩマグネット装置１を用いて患者などの被写体の画像を形成する際、この被写体は、このハウジング２と３との間の被写空間６内に配置され、このなかで動かされることが可能である。これに応じてオープン型ＭＲＩマグネット装置１は、被写領域６において適正な磁場を生成するためにいくつかのコイル部を有する。各ハウジング２，３にはそれぞれ主要コイル部が設けられるが、これらの主要コイルは図１では示されていない。ハウジング２，３の相互に対向する面のそれぞれには円盤状の陥凹部７，８が設けられる。上記シリンダ状通路４，５は開通した状態でそれぞれ円盤状陥凹部７，８と接続する。そして各円盤状陥凹部７，８内には、それぞれ傾斜磁場コイル９，１０及びＲＦコイル部１１，１２が設けられる。なお、上記主要コイル部、傾斜コイル部９，１０、及びＲＦコイル部１１，１２の機能は、同業者にとっては周知のものであるため、その説明は省略する。主要コイル部が不変の主要磁場を生成する一方、傾斜磁場コイル部９，１０は電気的に激励されることによって上記主要磁場の傾斜磁場を生成する。このため各傾斜磁場コイル部９，１０にはそれぞれ電気ケーブル１３，１４が接続される。この電気ケーブル１３，１４は、それぞれ傾斜磁場コイル９，１０の被写領域６に対向しない側面に接続し、各々の接続点からそれぞれシリンダ状通路４，５内をその中心軸に対して平行に延びる。この構成では、電気ケーブルが主要磁場の方向線に対して平行に延びるため、動作中これらの電気ケーブルに掛けられるローレンツ力が略ゼロに等しくなる。この結果電気ケーブル１３，１４のノイズ及び機械的疲労は軽減されうる。また、電気ケーブルのほかにも冷却チャンネル１５，１６がシリンダ通路４，５内においてこれと略同軸上、すなわち磁場腺と平行に延びている。これらの冷却チャンネル１５，１６を介して水などの冷却媒体が傾斜磁場コイル部９、１０に搬送され、冷却効果をもたらす。また、冷却チャンネル１５，１６もそれぞれ傾斜磁場コイル９，１０の被写領域６に対向しない側面に接続する。これらの電気ケーブル１３，１４及び冷却チャンネル１５，１６はいずれも被写空間６に侵入しないため、被写体である患者などに利用されうる空間が最大限にされる。それゆえにハウジング２と３との間の距離を比較的小さくすることができる。この例ではその距離が４５ｃｍ程度に設定される。

図２に示される本発明の第２実施例に係るオープン型ＭＲＩマグネット装置２１は、図１に示されるオープン型ＭＲＩマグネット装置１とある程度共通部分を有する。例えばこのオープン型ＭＲＩマグネット装置２１はオープン型ＭＲＩマグネット装置１同様にそれぞれシリンダ状通路２４，２５を有する上部ハウジング２２及び下部ハウジング２３から構成される。このハウジング２２と２３との間には患者が配置されうる空間としての被写空間２６が形成される。また、それぞれのハウジング２２，２３内には図示しない主要コイル部が設けられる。さらにこのオープン型ＭＲＩマグネット装置２１は、２つの傾斜磁場コイル部２９，３０及びこれら各コイルをそれぞれ包囲する２つのＲＦコイル部３１，３２を有する。傾斜磁場コイル部２９，３０及びＲＦコイル部３１，３２の組合体は円錐形状を有するため、これらの組合体を収容するためにハウジング２２，２３はそれぞれ相互に対向する面において円錐形状の陥凹部２７，２８を有する。傾斜磁場コイル部２９，３０それぞれの円錐頂点には電気ケーブル３３，３４及び冷却チャンネル３５，３６が接続される。オープン型ＭＲＩマグネット装置１の円盤形状の傾斜磁場コイル部９，１０と同様に傾斜磁場コイル部２９，３０はシリンダ状通路２４，２５の被写空間２６側を遮断する。

なお、本実施形態の説明では図１及び図２を用いて、垂直磁場方向を有する水平オープン型ＭＲＩマグネット装置の例について記載しているが、本発明の範囲内で例えば水平磁場方向を有する垂直オープン型ＭＲＩマグネット装置を構成することも可能である。

また、図１及び図２においては図示されないが、本発明の範囲内において２つのハウジングのうちの少なくとも一方の中央通路を、ＲＦコイル部１１，１２を激励するための電気ＲＦケーブルの貫通接続のために用いることも可能である。また、この通路内にシム鉄又はシムコイルを収容することも可能である。さらに中央通路は傾斜磁場コイル部をこれに対応するハウジングに取り付けるための固有取り付け特性を実現しうる。この場合傾斜磁場コイル部とその対応ハウジングとの間に弾力部材が配置されうる。また、中央通路はそれ自体がオープン型ＭＲＩマグネット装置、すなわち傾斜磁場コイル部の冷却コンジットとして適用されることも可能であり、あるいは冷却用空気の冷却ダクトを収容することもできる。

本発明の第１実施例によるオープン型ＭＲＩマグネット装置の概略図である。本発明の第２実施例によるオープン型ＭＲＩマグネット装置の概略図である。

Claims

相互に離間した状態で平行に延びて被写空間を定義する第１リング状主要コイル部及び第２リング状主要コイル部と、前記第１主要コイル部と第２主要コイル部とをそれぞれ収容する第１ハウジング及び第２ハウジングとを有し、少なくとも前記第１ハウジングは中央通路を有するオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置であって、さらに前記第１主要コイル部及び前記第２主要コイル部それぞれに対応する第１傾斜磁場コイル部及び第２傾斜磁場コイルを有し、前記第１傾斜磁場コイル部及び第２傾斜磁場コイル部はそれぞれ前記対応する主要コイル部と前記被写空間との間に配置され、各傾斜磁場コイル部は機能接続を有するオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置において、
前記第１傾斜磁場コイル部の機能接続のうちの少なくとも１つは、前記第１ハウジングの中央通路を通ることを特徴とするオープン型磁気共鳴画像（ＭＲＩ）マグネット装置。
前記第１傾斜磁場コイル部の少なくとも１つの機能接続は、前記第１傾斜磁場コイル部を電気的に激励するための電気接続を含むことを特徴とする請求項１記載のオープン型ＭＲＩマグネット装置。
前記第１傾斜磁場コイル部の少なくとも１つの機能接続は、前記第１傾斜磁場コイル部を冷却するための冷却媒体を搬送するための冷却接続を含むことを特徴とする請求項１記載のオープン型ＭＲＩマグネット装置。
前記第１傾斜磁場コイル部の少なくとも１つの機能接続は、前記第１傾斜磁場コイル部における前記被写空間に面していない側と接続することを特徴とする請求項１記載のオープン型ＭＲＩマグネット装置。
前記第１傾斜磁場コイル部は、前記中央通路の前記被写空間に向く側を実質的に遮断することを特徴とする請求項１記載のオープン型ＭＲＩマグネット装置。
前記第１傾斜磁場コイル部は、直径が１０ｃｍ未満の更なる中央通路を有することを特徴とする請求項５記載のオープン型ＭＲＩマグネット装置。
前記第１ハウジングの中央通路の直径は５０ｃｍ未満であることを特徴とする請求項１記載のオープン型ＭＲＩマグネット装置。
前記第１傾斜磁場コイル部は実質的に円盤形状に形成されることを特徴とする請求項１記載のオープン型ＭＲＩマグネット装置。
前記第１傾斜磁場コイル部は実質的に円錐形状に形成されることを特徴とする請求項１記載のオープン型ＭＲＩマグネット装置。
請求項１乃至９のいずれかに記載のオープン型ＭＲＩマグネット装置を有する医療用画像システム。