JP2007135948A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 傾斜磁場コイルの振動がスキャナガントリィの外装カバーに伝達しないようにして磁気共鳴イメージング装置の騒音を低減する。
【解決手段】 ほぼ均一な静磁場を発生する静磁場発生手段1と、この静磁場発生手段1による静磁場領域内に配置された傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイル2と、被検体に高周波信号を照射する照射コイル3と、前記被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイル4と、前記要素で構成されたスキャナガントリィと、このスキャナガントリィを覆う外装カバー8とを備え、この外装カバー8と前記静磁場発生手段1との間に補強部材9を設けて、この補強部材9で前記外装カバー8と前記静磁場発生手段1を非接触に支持する。
前記外装カバー8は、複数に分割された部分カバーからなり、これらの部分カバーを継ぎ合わせて構成し、前記部分カバー同士の継ぎ目にシリコンゴム又はパッキン材を充填して前記静磁場発生手段1及び傾斜磁場コイル2を完全に密閉する。
【選択図】 図２

Description

本発明は磁気共鳴イメージング装置に係り、とくに傾斜磁場コイルの振動によって発生する騒音の低減を図ることができる磁気共鳴イメージング装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置は、原子核の核磁気共鳴現象を利用して撮像空間内に置かれた被検体の物理的性質をあらわす磁気共鳴画像を得るもので、撮像空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記静磁場に重畳させて線形な傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、前記被検体を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波の電磁波を発生させる照射コイルと、前記核磁気共鳴によって発生するエコー信号を検出する受信コイル等を備え、前記エコー信号を用いて画像を再構成して断層画像を得るものである。

このような磁気共鳴イメージング装置において、近年、イメージングに要する時間の短縮化のニーズが高くなっている。
そこで、この要求に対して、超高速撮像の手法であるシングルショット、あるいはマルチショットEPI(echo planar imaging)等に対応するための傾斜磁場パルスの高速反転を伴うパルスシーケンスが開発され実用化されている。

このようなパルスシーケンスを用いての画像撮影に際し、計測対象から発せられる各々の信号に位置情報を与えるために、静磁場中に置かれた傾斜磁場コイルにパルス状の大電流を流すので、前記傾斜磁場コイルにローレンツ力が作用し、該傾斜磁場コイルに機械的歪みを生じさせる。
この現象が繰り返し作用するため、傾斜磁場コイルが振動して大きな騒音を発生し、さらに、傾斜磁場パルスを高速反転すると、前記振動は増大することから、撮影が高速化されるにしたがって騒音も増大する。
この騒音は、撮像空間に配置されている被検者に非常な不快感と不安感を与えることとなり、この騒音を低減するための技術が特許文献1及び特許文献2に開示されている。

特許文献1は、傾斜磁場コイルを遮音カバ―と静磁場発生源とで囲った密閉空間に封入し、この密閉空間を構成する部材に傾斜磁場コイルで発生する音波を減衰させ、前記密閉空間外部に放射する音波を減衰させて騒音を低減するものである。

また、特許文献2は、傾斜磁場コイルとこのコイルの均一磁場領域と反対側に発生する磁場をシールドするためのシールドコイルとの間に中間部材を設け、この中間部材を加えた傾斜磁場コイル全体の機械的剛性を高くし、さらに振動減衰材を介して前記中間部財を静磁場発生手段に固定して、傾斜磁場コイルの振動を前記振動減衰材によって吸収、減衰させて振動、騒音を低減するものである。
特開2001-299719号公報 特開2001-149338号公報

一般的に傾斜磁場コイルは静磁場発生手段にボルトなどによって固定されているために、前記傾斜磁場コイルで発生した振動は前記固定点や接触箇所から静磁場発生手段に伝達され、該静磁場発生手段の表面が騒音の放射面となってしまう。このため特許文献1による遮音構造では、傾斜磁場コイルの振動が静磁場発生手段に伝達されてしまい、撮像空間内の騒音は傾斜磁場コイルだけでなく、静磁場発生手段も音源となり、撮像空間内の騒音を充分に低減することは困難である。つまり特許文献1による遮音構造では十分な騒音低減効果が得られない。

また、前記特許文献2は、傾斜磁場コイル自体の振動を低減するものではなく、振動減衰材によって傾斜磁場コイルから静磁場発生手段に伝達する振動を低減するものであるために、この技術においても撮像空間内での騒音を充分に低減することは困難である。

このように、上記いずれの技術も傾斜磁場コイルから静磁場発生手段に伝達する振動を低減して騒音の低減を図るものであるが、これらの技術だけでは不十分である。
すなわち、前記傾斜磁場コイルの振動は、静磁場発生源を介してスキャナガントリィの外装カバーにも伝達されて該外装カバーも振動し、この振動も騒音源となって装置全体の騒音を大きくする要因となっているが、これに関しては上記特許文献1，2では何等言及されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、傾斜磁場コイルの振動がスキャナガントリィの外装カバーに伝達しないようにして磁気共鳴イメージング装置の騒音を低減することを目的とする。

本発明は、スキャナガントリィの外装カバーを静磁場発生手段及び傾斜磁場発生手段と非接触にする構造とし、前記傾斜磁場発生手段としての傾斜磁場コイルで発生する振動を前記外装カバーに伝達しないようにして騒音を低減するもので、具体的には以下の手段によって達成される。

(1)ほぼ均一な静磁場を発生する静磁場発生手段と、この静磁場発生手段による静磁場領域内に配置された傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルと、被検体に高周波信号を照射する照射コイルと、前記被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、前記要素で構成されたスキャナガントリィと、このスキャナガントリィを覆う外装カバーとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記外装カバーを前記静磁場発生手段から非接触に支持する非接触支持手段を備えて成る。
(2)前記非接触支持手段は、前記外装カバーと前記静磁場発生手段との間に補強部材を設けて成り、この補強部材で前記外装カバーを前記静磁場発生手段から非接触に支持する。
(3)前記補強部材は、前記静磁場発生手段による静磁場領域内の撮像空間に面する部分を非磁性かつ非導電性の材料とし、それ以外の部分は非磁性金属材料で構成する。
(4)前記非磁性かつ非導電性の材料には繊維強化樹脂を用い、前記非磁性金属材料にはステンレスを用いる。

このように構成されたスキャナガントリィは、前記外装カバーと前記静磁場発生手段とが前記補強部材で非接触に支持されるので、前記傾斜磁場コイルからの振動が前記外装カバーに伝達されなくなり、該外装カバーの振動が抑制されて騒音が低減するものとなる。
さらに、前記補強部材の前記静磁場領域内の撮像空間に面する部分には、繊維強化樹脂による非磁性かつ非導電性の材料を用い、前記撮像空間に面する部分以外には、ステンレスによる非磁性金属材料を用いるので、適当な強度を有する磁気の影響を受けない補強部材による非接触支持手段とすることができる。

(5)前記外装カバーは、複数に分割された部分カバーからなり、これらの部分カバーを継ぎ合わせて構成し、前記部分カバー同士の継ぎ目にシリコンゴム又はパッキン材を充填する。

このように、外装カバーを複数に分割し、この分割した部分カバー同士の継ぎ目にシリコンゴム又はパッキン材を充填することによって、静磁場発生手段及び傾斜磁場コイルは完全に密閉されたものとなり、前記傾斜磁場コイルから発生する騒音を遮音することができる。
また、外装カバーを複数に分割することによって、据付時やメンテナンス時の外装カバー取り付けの作業性を向上させることができる。

(6)前記外装カバーの外表面をガラスウールやウレタン製の吸音材で覆う構造として外部への反響音を低減する。
(7)さらに、前記外装カバーと前記静磁場発生源との間の空間を真空、若しくは前記空間に低密度ガスを封入して一層の騒音低減効果を得る。

本発明によれば、静磁場発生手段及び傾斜磁場コイルを外装カバーと完全に非接触で密閉する構造としたので、前記傾斜磁場コイルの振動が前記外装カバーに伝達されなくなって撮像空間での騒音を低減することができる。
また、前記外装カバーの外表面を吸音材で覆う構造としたので、外部への反響音が低減して、一層の騒音低減効果が得られるものとなる。

以下、本発明による磁気共鳴イメージング装置の実施形態について図を用いて詳細に説明する。
なお、本発明は、傾斜磁場コイルの振動がスキャナガントリィの外装カバーに伝達しないようにして騒音を低減するスキャナガントリィの構造に関するものであるので、静磁場発生方式が超電動磁石方式、常電動磁石方式及び永久磁石方式のいずれにも、また静磁場方向が垂直方向、水平方向のいずれの方向の磁場方式にも共通するものであり、ここでは、超電動垂直磁場方式の磁気共鳴イメージング装置に適用した場合を例として説明する。

図1は、本発明の遮音技術を適用した超電動垂直磁場方式のオープン型磁気共鳴イメージング装置の構成図である。
オープン型とは、測定空間の所定部分が開放された磁気回路を有する構造のスキャナガントリィの磁気共鳴イメージング装置で、被検者にとっては開放感が得られ、またオペレータは被検者へのアプローチがしやすいという特徴を有する。

図1において、磁気共鳴イメージング装置は、被検体の体軸と直行する方向に均一な静磁場を発生させる静磁場発生手段1と、この静磁場発生手段1の内側に配置された傾斜磁場を生成するための傾斜磁場コイル2と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波信号を照射する照射コイル3と、前記被検体から発せられる信号を受信するための受信コイル4とでスキャナガントリィを構成し、このスキャナガントリィは図示省略の外装カバーで覆われている。

前記照射コイル3には、図示省略の高周波発信機及び変調器並びに高周波増幅器などで構成された送信系から高周波信号が送信され、この送信された高周波信号による被検体のエコー信号(NMR信号)を前記受信コイル4による受信系で検出し、この検出したエコー信号は図示省略の増幅器及び直交位相検波器を介してA/D(アナログ/デジタル)変換器でデジタル量に変換され、この変換されたデジタル信号が信号処理系で処理される。

前記信号処理系は、中央処理装置(CPU)、演算装置、磁気ディスク及び光磁気ディスクによる記憶装置等で構成された画像再構成演算手段6で前記受信系で検出したエコー信号から得られた画像データに補正処理や各種の画像処理を施して画像を再構成し、この再構成された任意断面の断層画像をCRT等のディスプレイによる表示手段7に表示する。

なお、前記表示手段7には、撮像シーケンス、撮像に必要なパラメータ及び撮像断面等の検査条件を設定するキーボードやマウス等の外部入力手段を備えおり、前記各要素は図示省略の制御手段により制御される。

このように構成された磁気共鳴イメージング装置は、前記寝台5に載置された被検者を撮像部位に位置決めし、検査条件を設定して、この検査条件に基づいて撮像し、前記受信コイル4で受信した核磁気共鳴信号を用いて再構成されたMRI画像を表示手段7に表示して診断に供する。

以上のように構成された磁気共鳴イメージング装置に、本発明の要部である遮音構造を用いたスキャナガントリィについて説明する。
図2は、静磁場発生手段1の周囲に該静磁場発生手段1と外装カバー8とが非接触になるように補強部材9を用いた前記静磁場発生手段1と外装カバー8との位置関係を示す正面図である。

この図2において、網掛けの部分は静磁場発生手段1で、傾斜磁場コイル2は前記静磁場発生手段1の内部に配置され、前記外装カバー8と前記静磁場発生手段1は、これらが接触しないように補強部材9により支持される。
この補強部材9は、該補強部材9の上に前記外装カバー8を取り付け、前記静磁場発生手1段及び傾斜磁場コイル2を完全に覆い、これらから発生する音を遮音すると共に前記外装カバー8を支持する手段でもある。

前記補強部材9は、この補強部材9の撮像空間に面する部分を非磁性かつ非導電性にするためにガラスエポキシなどの繊維強化樹脂を用い、それ以外の部分は非磁性材料やステンレスなどの非磁性金属であれば良い。
また、前記寝台5は前記補強部材9に支えられるために、該補強部材9は寝台5を充分に支えるだけの強度を有する必要がある。

前記外装カバー8は、スキャナガントリィへの取り付けを容易にするために、複数に分割された部分カバーからなり、これらの部分カバーを継ぎ合わせて外装カバー8を構成する。
このように構成された部分カバーの継ぎ目の隙間を埋めるために、該隙間はシリコンゴムやパッキン等で充填する構造とする。

このような構造にすることにより、前記傾斜磁場コイル2だけでなく、静磁場発生手段1も補強部材9の中に完全に密閉され、かつ前記傾斜磁場コイル2の振動が前記外装カバー8に伝達される経路が断たれることになるために、前記傾斜磁場コイル2の振動で生じる外装カバー8の振動による騒音が低減されと共に前記外装カバー8による遮音は一層向上するものとなる。

前記外装カバー8による遮音効果は、特開2001-299719号公報に開示されている式(1)に示す質量則で定められる。
TL＝18×log(f×ρ×t)−44 [dB]・・・・・・・・・・(1)
ここで、TLは遮音効果を表す透過損失、fは音の周波数、ρは遮音材の密度、tは遮音材の厚さを表す。
上式は、遮音材の質量が大きいほど遮音性能は高まるということを意味し、より遮音効果を高めるためには、外装カバー8には密度ρが大きい材料を用いて板厚tを大きくすることが望ましい。
したがって、遮音材としての外装カバー8による遮音効果を高めるためには、密度ρが大きい材料、例えば繊維強化樹脂などの材料を用い、その板厚tは作業性を損なわない程度に大きくすれば良い。

さらに、図3に示すように、外装カバー8の外表面をガラスウールやウレタン製の吸音材10で覆う構造とすることにより、撮像空間内の反響音が低減するために騒音は一層低減するものとなる。

なお、前記外装カバー8と静磁場発生手段1の間の空間を真空、若しくは前記空間に低密度ガスを封入することにより、さらに騒音低減効果は向上する。

本発明の遮音技術を適用した超電動垂直磁場方式のオープン型磁気共鳴イメージング装置の構成図。 補強部材で静磁場発生手段と外装カバーとを非接触に支持する静磁場発生手段と外装カバーとの位置関係を示す正面図。 外装カバーの外表面を吸音材で覆う構造を示す図。

符号の説明

1 静磁場発生手段、2 傾斜磁場コイル、3 照射コイル、4 受信コイル、5 被検者寝台、6 画像再構成演算手段、7 表示手段、8 外装カバー、9 補強部材、10 吸音材

Claims (7)

1. ほぼ均一な静磁場を発生する静磁場発生手段と、この静磁場発生手段による静磁場領域内に配置された傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルと、被検体に高周波信号を照射する照射コイルと、前記被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、前記要素で構成されたスキャナガントリィと、このスキャナガントリィを覆う外装カバーとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記外装カバーを前記静磁場発生手段から非接触に支持する非接触支持手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記非接触支持手段は、前記外装カバーと前記静磁場発生手段との間に補強部材を設けて成り、この補強部材で前記外装カバーを前記静磁場発生手段から非接触に支持することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記補強部材は、前記静磁場発生手段による静磁場領域内の撮像空間に面する部分を非磁性かつ非導電性の材料とし、それ以外の部分は非磁性金属材料で構成することを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記非磁性かつ非導電性の材料には繊維強化樹脂を用い、前記非磁性金属材料にはステンレスを用いることを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記外装カバーは、複数に分割された部分カバーからなり、これらの部分カバーを継ぎ合わせ、該部分カバー同士の継ぎ目にシリコンゴム又はパッキン材を充填することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記外装カバーの外表面をガラスウールやウレタン製の吸音材で覆う構造とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. さらに前記外装カバーと前記静磁場発生源との間の空間を真空、若しくは前記空間に低密度ガスを封入することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。

Images