JP2005524510A - 減少するノイズ生成となる磁気共鳴撮像装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、メイン磁気システム（２）により囲まれる検査容積（７）にメイン磁場を生成するメイン磁気システム（２）を有する磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置（１）に関する。このＭＲＩ装置は、勾配コイルを有する磁気勾配コイルシステム（３）も有する。この勾配コイルシステム（３）は、前記メイン磁場の勾配を生成するために、メイン磁気システムと検査容積との間に収容される。ＭＲＩ装置は真空空間（１３）も有する。本発明によれば、勾配コイルシステムは部分的にしか、すなわち検査空間に面している側を介してしか真空空間と隣接していない。これにより、検査容積は、動作時に勾配コイルにより生じる音響的振動から効果的に遮蔽される一方、特定の実施例において、勾配コイルシステムの端部（２２）は真空空間の外側での電気的及び機械的接続に利用可能である。

Description

本発明は、メイン磁気システム内に位置決めされる検査容積空間にメイン磁場を生成するメイン磁気システムと、メイン磁場の勾配を少なくとも１つ生成するために前記メイン磁気システムと検査容積との間に設けられる磁気勾配コイルシステムと、真空空間とを含む磁気共鳴撮像装置に関するものであり、この磁気勾配コイルシステムは、真空空間と部分的にしか隣接していない。

上述した種類の磁気共鳴撮像装置は、DE-C1-19940550から知られている。この既知の装置において、管状の真空空間は、磁気勾配コイルシステムの筐体とメイン磁気システムの筐体との間、すなわち勾配コイルシステムの検査容積から遠い側に位置決めされる。本目的は、磁気共鳴撮像装置の動作により生じるノイズ量の減少を達成することである。実際に、このノイズが確かにある程度減少したとしても、特に検査容積にいる患者に対し有利な効果は制限されたままでしかないことであることが分かっている。

US-A-6,043,653も参照してみる。勾配コイルシステムの振動により生じる不快なノイズを制限するために、これに記載された磁気共鳴撮像装置は、勾配コイルシステムを完璧に囲む真空室を備えている。この真空室のある円柱状の壁部が勾配コイルシステムとＲＦ送信コイルシステムとの間に延在するのに対し、真空室の他の円柱状の壁部はメイン磁気システムの筐体により形成される。この種類の構成が確かに、DE-C1-19940550に開示される磁気共鳴撮像装置において達成されるノイズの減少よりも大きな減少をもたらしたとしても、このような構成(set-up)は特に構造上の性質である欠点も有する。このことは、高い原価としても明らかになっている。勾配コイルシステムは真空空間内に完璧に位置決めされるので、例えば供給ケーブルのようなリード線用の真空室の壁を通過するガス密通路(gastight passages)、及び勾配コイルシステムに接続される冷却液用のダクトを使用することが必要である。同じことは、勾配コイルシステムがこれを介してベース上に載る脚に対しても当てはまる。勾配コイルシステムに明らかに係合しているこれら脚は、ガス密通路を介して真空室の外へ延在している。ガス密性に関する厳格な要件は、上記通路に課されていて、この点において、複雑にする要因は、磁気共鳴撮像装置の様々な部分がその影響を受ける固有振動により形成される。僅かな放電現象は約１から１０ミリバール(mbar)の広く行きわたる気圧(prevailing pressures)で起こり、このような現象は特に勾配コイルシステム用の供給ケーブル及び他の接続によるものであることにも注意されたい。この種類の放電現象は、関連する磁気共鳴撮像装置の動作に強い悪影響を持つ。このような現象を回避するため、例えば絶縁状態の設備の形式で追加の構造上のステップを行う必要がある。

検査容積の磁場をできるだけ均一に生成する一方、その構成をできるだけコンパクトにするために、US-A-6,043,653から知られる装置は、勾配コイルシステムの壁部において軸方向に配向されたダクトに位置決めされる金属ロッドを利用している。これにより、前記磁気共鳴撮像装置は、その装置が使用される特定の環境に合わせられる、すなわちこの装置が組み立てられ、及びおそらく製造公差の補償のためのコンクリートの床にある鉄筋のような磁気共鳴撮像装置が動作する環境の特性にも依存して合わせられる。実際には、ステンレス鋼又はアルミニウムのような非金属材料から成るレールシステムにおいて適当な厚さの金属ロッドを位置決めすることにより達成される。このようなレールは“シムレール(shim rails)”とも呼ばれ、金属ロッドは“シム鉄(shim iron)”と呼ばれる。最適な厚さのシム鉄はこれによりダクト内の正確な位置に位置決めされることができる。磁気共鳴撮像装置を調整する工程は、この目的のためにオープンとされなければならない真空室があることによりかなり妨げられる。

引用されるUS-A
6,043,653における真空室が勾配コイルシステムを完全に囲まれているために、この真空室は、軸方向から見ると勾配コイルシステムを越えて延在しているので、かなり長いトンネルが患者に対し形成される。結果的に、検査容積内に位置決めされる患者は、閉所恐怖の感覚をさらに簡単に体験するであろう。その上、医療スタッフが移動するための部屋も制限されるので、検査容積内の患者に医療作業を行うことはさらに難しくなるか、もしくは不可能である。

本発明の目的は、本発明の好ましい実施例におけるかに関わらず、特に検査容積内にいる患者に対し大幅なノイズの減少が達成され、上記欠点の解決法又は少なくとも改善策を提供することである。

本目的を達成するために、本発明による磁気共鳴撮像装置は、勾配コイルシステムが検査容積に面する側を介して真空空間に隣接することを特徴とする。この勾配コイルシステムから患者への直接的な音波の放射がこれにより避けられ、患者が受けるノイズ量の大幅な減少となる。

構造上簡素、且つ故に有利な解決法は、本発明による磁気共鳴撮像装置の特別な実施例により提案されてあり、本発明において、真空空間は検査容積と勾配コイルシステムとの間に位置決めされ、この検査容積にＲＦ信号を生成するためのＲＦ送信コイルシステムの一体化した部分を形成する大部分は円柱状の壁部により境界付けされている。この種類のＲＦ送信コイルシステム及びこのシステムの機能は、当業者には知られていて、ここで説明する必要はない。

本発明による磁気共鳴撮像装置の他の実施例は、前記ＲＦ送信コイルシステムが前記壁部に設置されるＲＦ送信コイルを含むことを特徴とする。これにより、個々の部品がそれら部品の特定の機能に最適に合わせられることを達成する。

ＲＦ送信コイルシステムの軸長は通常、勾配コイルシステムの軸長よりも短いと言う事実を考慮すると、ノイズの減少効果をさらに増大させることを目指して、ＲＦ送信コイルシステムの軸長よりも長い軸長を前記壁部が持つ場合、非常に有利となる。このＲＦ送信コイルシステムの外側に位置付けされる勾配コイルシステムの一部も、少なくとも部分的に遮蔽されることがこれにより達成される。

ＲＦ送信コイルシステムの一部を形成するＲＦ送信コイルシールドが真空空間内に位置決めされる場合、非常に有利な好ましい実施例が得られる。ＲＦ放射が勾配コイルシステムに到達するのを防止するのに利用できる上記ＲＦ送信コイルシールドは、ＲＦコイルの一部も形成するＲＦ送信コイルシールドとＲＦ送信コイルとの間の距離が大きいので、さらに効果的である。これにより、真空空間は、ＲＦ送信コイルシールドにとって非常に魅力的な位置を構成する。ＲＦ送信コイルシールドの効果は、このＲＦ送信コイルシールドが圧力が減少している空間に位置決めされると言う事実により影響されないことがわかっている。

構造上の簡単な解決法は、勾配コイルシステム及び前記壁部に隣接するシール手段を用いて真空空間が封止される磁気共鳴撮像装置の他の実施例において得られる。

磁気共鳴撮像装置のノイズの減少と構造上の複雑さとの間に有利な妥協点がある本発明による磁気共鳴撮像装置の特別な実施例は、勾配コイルシステムが検査容積に面する側を介して排他的に真空空間に隣接することを特徴とする。

ノイズの減少効果をさらに増大させるために、本発明による磁気共鳴撮像装置の他の実施例は、勾配コイルシステムとメインコイルシステムとの間に位置決めされる他の真空空間を備える。真空空間と他の真空空間との間に接続が存在する場合に非常に有利となるため、これら空間は共通の真空空間を一緒に構成する。有利な効果は、前記共通の真空空間において圧力の減少を単に達成するために、前記共通の真空空間に対する手段が個々の形式で設けられなければならないという事実によるものである。外部ダクトを避けるために、前記接続が勾配コイルシステムを通り延在する場合も有利である。

本発明による磁気共鳴撮像装置の特別な実施例は、勾配コイルシステムが２つの端部(end side)を有し、少なくとも一方の端部は大気空間に隣接していることを特徴とする。前記少なくとも一方の端部は、勾配コイルシステムとの係合又は接続設備に上手く適するので、真空空間を囲む壁部を通る真空密 (vacuumtight) 通路を不要にすることができる。前記端部が真空空間には隣接していないので、この端部の領域において、勾配コイルシステムの機械的振動が音響的振動に変換される。しかしながら、前記端部は比較的小さな表面領域を持つので、前記音響的振動は制限される強さであり、故に不快だと感じることはない。

本発明による磁気共鳴撮像装置の特別な実施例において、勾配コイル用の電力供給ケーブルは、勾配コイルシステムの前記少なくとも一方の端部に隣接しているので、前記電力供給ケーブル用の真空密通路は必要とされない。

本発明による磁気共鳴撮像装置の他の実施例において、勾配コイルシステムは、この勾配コイルシステムの前記少なくとも一方の端部を介して前記磁気共鳴撮像装置用のベース上に支持されるので、上記支持に必要とされる構成部品のための真空密通路は必要とされない。好ましくは、この支持に対して、勾配コイルシステムとメイン磁気システムとの間に構造的な接続が設けられるので、メイン磁気システムを介しても支持が達成される。さらに、この種類の接続は、メイン磁気システム及び勾配コイルシステムの構造上簡単で正確な相互の位置決めを供給することができる。加えて、前記支持は、メイン磁気システムの比較的硬質な領域に設置される比較的柔軟な接続を利用することにより振動を孤立させる機能を実行することもできる。メイン磁気システムは、このメインシステムのメインコイルを収容するためにその壁部が中空である管の形式の筐体を有する場合、前記管は円柱状の内壁、円柱状の外壁及びこれら内壁の端部と外壁の端部との間に延在する封止壁を持ち、そこでの構造的な接続が内壁及び／又は外壁のすぐ近くの封止壁上で行われることが有利である。この接続による係合のための位置は高い構造上の剛性を示す。

本発明は、本発明による磁気共鳴撮像装置の好ましい実施例を参照して以下により詳細に説明される。この説明に対し、以下の図が参照される。

図１及び図２に示されるような磁気共鳴撮像装置１は、メイン磁気コイル（図示せず）を装備する円柱状のメイン磁気システム２を含む。磁気勾配コイル（図示せず）を含む円柱状の勾配コイルシステム３は、メイン磁気システム２と同軸となるようにこのメイン磁気システム２の内側に配置される。しかしながら、関連するコイルを備えるメイン磁気システム２及び勾配コイルシステム３は、本発明の範囲から外れることなく、楕円又は円錐形となるように構成されてもよい。メイン磁気システム２は、その中にメイン磁気コイルの超伝導体の巻き線が収容される筐体４と、さらに前記超伝導体の巻き線を必要とされる低い温度に冷却し、これら巻き線をその温度に保つための極低温冷却システムとを含む。勾配コイルシステム３も勾配コイルの巻き線が収容される筐体５を含んでいる。

磁気共鳴撮像装置１は、この装置の中心線６の周りに位置決めされ、患者を収容するのに利用する検査容積７を備える。この目的のために、患者は、支持体上に載っている間、前記容積７に滑り込む。この目的に必要とされる設備は、これら図には示されない。勾配コイルシステム３の内側において、勾配コイルシステム３と同軸であり、ＲＦ送信コイル（図示せず）及びＲＦ送信コイルシールド（図示せず）を具備するＲＦ送信コイルシステム８が軸方向に見ると中心に位置決めされる。このシステム８の長さは、勾配コイルシステム３の長さの約半分に達する。

勾配コイルシステム３の両側に対する円錐形の側面９において、軸方向に延在し、金属ロッド（シムプレート）１１を収容することができるダクト１０が設けられる。磁気共鳴撮像装置１の磁気特性は、前記プレート１１の位置、長さ及び厚さを適切に選択することにより、磁気共鳴装置１が動作する環境及びこの装置１自身の特性にも合わせられることができる。磁気共鳴撮像装置１は筐体４と係合する４本の脚１２を介してベース上に載っている。

患者の内部の画像は、メイン磁気システム２の超伝導の巻き線、勾配コイルシステム３の勾配コイル及びＲＦ送信コイルシステム８のＲＦ送信コイルを用いて、磁気共鳴撮像装置１の一部を形成するコイルシステム（図示せず）の制御下で形成されることができる。このとき生じる電磁力が勾配コイルシステム３の勾配コイルの振動を引き起こす。これら振動は、検査容積内にいる患者にとって非常に不快である高いボリュームのノイズを生成することが可能である。上記ノイズの不快な特性を制限するために、大部分が閉じられた円柱状空間１３が図３に示されるように、勾配コイルシステム３の内側において、管状の封止部材１４と勾配コイルシステム３との間に形成される。封止部材１４は、ガラスエポキシ基材からなる。前記内側において、ＲＦ送信コイルシステム８のＲＦ送信コイルが中央において封止部材１４に接続されている。代わりに、ＲＦ送信コイルシステム８のＲＦ送信コイルシールドが円柱容積１３内に位置決めされてよいので、このＲＦ送信コイルシールドとＲＦ送信コイルとの間の距離は比較的大きくなり、これがＲＦ送信コイルシールドの効力に好ましい影響を持っている。

封止部材１４の端部において、封止部材１４と勾配コイルシステム３の筐体との間に柔軟なゴム封止リング１５が設けられる。代わりに前記封止リングが例えばプラスチックからなっていてもよい。その材料が真空密の封止を可能にすることが重要である。その上、これら封止リング１５の接続は、堅すぎにすべきではない。勾配コイルシステム３から封止部材１４への機械振動の過度の伝達は、そうしなければ本発明により進められるノイズの減少効果が再び取り消されてしまうので、これにより防がれる。

容積１３は、封止部材１４の開口(bore)１６と接続管１７とを介して真空ポンプ１８に接続され、この真空ポンプは前記容積１３内の圧力を減少させることができる。結果的に、勾配コイルシステム３の勾配コイルの振動は、特に検査容積７において、音波をより少ない程度で生成する。

この点に関する他の改良点は、ゴム封止リング２０が勾配コイル３の筐体の軸方向の端部とメインコイルシステム２の軸方向の端部との間に設けられるので、この勾配コイル３の外側に、大部分が閉じられた円柱状空間１９も位置決めされることを達成する。代わりに、上記封止リングが勾配コイルシステム３を支持及び／又は設置するための構造上の支持機能を持ってもよい。前記空間１９は、勾配コイルシステム３を通り放射状に配向される通路２１を介して空間１３と通じている。真空ポンプ１８は、これによりこの空間１９内の圧力も減少させるので、勾配コイルシステム３の大部分は、減少した圧力の空間により囲まれる。代わりに、前記開口を勾配コイルシステム３の端部２２から空間１３及び空間１９へ延在する開口に置き換えることで、検査容積７の患者にとってさらに大きな部屋が利用可能となることがさらに利点となる。

特に図３に明瞭に示されるように、勾配コイルシステム３の筐体は、その端部における円錐形の側面９及び放射状に延在する端部２２を備える。前記側面９及び端部２２は、特に端部２２が勾配コイルシステム３とそのシステムの周辺の設備との間に必要とされる結合及び接続に非常によく適するように、真空空間に隣接しているのではなく、通常の大気空間に隣接している。側面９及び端部２２は、検査容積７において経験するノイズ量に対し、比較的に小さな不快にさせない貢献でしかないことが分かっている。この点において特に、電力供給ケーブル及び勾配コイルを冷却するための冷却媒体用のダクトが言及されるべきである。その上、勾配コイルシステム３の筐体及びメイン磁気システム２の筐体を、一方の側部では勾配コイルシステム３の端部２２と、他方の側部ではメイン磁気システム２の側面２３と係合する構造上の接続を介して互いに接続することも非常に有利である。発生する電磁力により重要である構造上の剛性を高めるために、アプリケーションの点(point)は、これら領域における剛性が高いので、メイン磁気システム２及び勾配磁場コイル３の放射状の面と円柱状の面との間にある角の点(corner point)の近くに位置決めされることが好ましいので、関連する筐体４を備えるメイン磁気システム２の振動が小さくなる。

本発明による磁気共鳴撮像装置の好ましい実施例の透視図。 図１に示される磁気共鳴撮像装置の長軸方向の断面図。 図２に示される磁気共鳴撮像装置の細部の断面図。

Claims (11)

1. メイン磁気システム内に位置決めされる検査容積内にメイン磁場を生成するメイン磁気システムと、前記メイン磁場の勾配を少なくとも１つ生成するために前記メイン磁気システムと前記検査容積との間に設けられる磁気勾配コイルシステムと、真空空間とを含む磁気共鳴撮像装置であって、前記勾配コイルシステムは前記真空空間と部分的にしか隣接していない磁気共鳴撮像装置において、前記勾配コイルシステムは、前記検査容積に面する側を介して前記真空空間に隣接することを特徴する磁気共鳴撮像装置。
2. 前記真空空間は、前記検査容積と前記勾配コイルシステムとの間に位置決めされ、前記検査容積にＲＦ信号を生成するためのＲＦ送信コイルシステムの一体化した部分を形成する大部分は円柱状の壁部により境界付けされることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
3. 前記ＲＦ送信コイルシステムは、前記壁部に設置されるＲＦコイルを含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
4. 前記壁部は前記ＲＦ送信コイルシステムの軸長よりも長い軸長を持つことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置。
5. 前記ＲＦ送信コイルシステムの一部を形成するＲＦ送信コイルシールドは、前記真空空間内に位置決めされることを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置。
6. 前記真空空間は、前記勾配コイルシステム及び前記壁部に隣接する封止手段を用いて封止されることを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置。
7. 前記勾配コイルシステムは、前記検査容積に面する側を介して排他的に前記真空空間に隣接することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
8. 他の真空空間は前記勾配コイルシステムと前記メインコイルシステムとの間に位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
9. 前記勾配コイルシステムは２つの端部を有し、少なくとも１つの端部は大気空間に隣接していることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
10. 前記勾配コイルシステム用の電力供給ケーブルは、前記勾配コイルシステムの前記少なくとも１つの端部に隣接することを特徴とする請求項９に記載の磁気共鳴撮像装置。
11. 前記勾配コイルシステムは、当該勾配コイルシステムの前記少なくとも１つの端部を介して前記磁気共鳴撮像装置用のベース上に支持されることを特徴とする請求項９に記載の磁気共鳴撮像装置。

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