JP2007181615A - Mri apparatus and power unit for mri apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はMRI装置及びMRI用電源装置に係り、特に、電源ノイズを遮断することにより画像データのS/Nを改善したMRI装置及びMRI用電源装置に関する。 The present invention relates to an MRI apparatus and an MRI power supply apparatus, and more particularly to an MRI apparatus and an MRI power supply apparatus that improve S / N of image data by blocking power supply noise.
磁気共鳴イメージング法(MRI)は、静磁場中に置かれた被検体組織の原子核スピンを、そのラーモア周波数をもつ高周波信号(RFパルス)で励起し、この励起に伴って発生する磁気共鳴信号(MR信号)から画像データを再構成するイメージング法である。 In magnetic resonance imaging (MRI), a nuclear spin in a subject tissue placed in a static magnetic field is excited by a high-frequency signal (RF pulse) having the Larmor frequency, and a magnetic resonance signal ( This is an imaging method for reconstructing image data from MR signals.
MRI装置は、生体内から検出されるMR信号に基づいて画像データを生成する画像診断装置であり、解剖学的診断情報のみならず生化学的情報や機能診断情報など多くの診断情報を得ることができるため、今日の画像診断の分野では不可欠なものとなっている。 An MRI apparatus is an image diagnostic apparatus that generates image data based on MR signals detected from within a living body, and obtains a lot of diagnostic information such as biochemical information and functional diagnostic information as well as anatomical diagnostic information. Therefore, it has become indispensable in the field of diagnostic imaging today.
このMRI装置では、ラーモア周波数f0(例えば63.9MHz)を中心とした所定帯域(例えば±250KHz)の周波数成分を有したRFパルスを被検体に照射し、同一の周波数成分を有したMR信号を前記被検体から受信して画像データの生成を行なっている。このMR信号は極めて微小な信号ゆえに同一の周波数成分を有するノイズを極力排除する必要がある。このため、MR信号の検出を行なう送受信コイルやこの送受信コイルによって検出されたMR信号を所定の振幅に増幅する受信回路は、通常、シールドルームの内部に設置されている。 In this MRI apparatus, a subject is irradiated with an RF pulse having a frequency component of a predetermined band (eg, ± 250 KHz) centered on a Larmor frequency f0 (eg, 63.9 MHz), and an MR signal having the same frequency component is irradiated. Received from the subject and generates image data. Since this MR signal is a very small signal, it is necessary to eliminate noise having the same frequency component as much as possible. For this reason, a transmitting / receiving coil for detecting an MR signal and a receiving circuit for amplifying the MR signal detected by the transmitting / receiving coil to a predetermined amplitude are usually installed in a shield room.
そして、MR信号の信号帯域を含む広帯域のノイズ源となり得るデジタル回路やスイッチング回路等は、前記シールドルームの外部へ設置あるいはMR信号の収集中は動作を停止することによりMR信号に対するノイズの混入を避けている。 A digital circuit or switching circuit that can be a broadband noise source including the signal band of the MR signal is installed outside the shield room or stopped during collection of the MR signal, thereby mixing noise into the MR signal. Avoid.
一方、上述の受信回路に対して直流電圧/電流を供給するMRI用電源として、MR信号の信号帯域におけるノイズ成分が極めて小さな所謂ドロッパ電源が用いられ、このドロッパ電源を上述の受信回路と共にシールドルームの内部に設置する方法が採られてきた。 On the other hand, a so-called dropper power supply having a very small noise component in the signal band of the MR signal is used as an MRI power supply for supplying a DC voltage / current to the above receiving circuit, and this dropper power supply is used together with the above receiving circuit in a shielded room. The method of installing inside has been taken.
但し、このドロッパ電源は、スイッチング電源と比較してサイズが極めて大きいためシールドルームに設置する際には広い設置面積を必要とし、更に、トランス等の磁性体を大量に有しているため交換作業等においてMRI装置の静磁場による吸引事故が発生する危険性が高い。このため、ドロッパ電源をシールドルームの外部に設置し、長い直流電源ケーブルを介して受信回路に所望の直流電圧/電流を供給する方法が行なわれることもある。 However, since this dropper power supply is extremely large compared to the switching power supply, it requires a large installation area when installed in a shielded room, and also has a large amount of magnetic material such as a transformer. In such cases, there is a high risk that an accident due to a static magnetic field of the MRI apparatus will occur. For this reason, there is a case in which a dropper power supply is installed outside the shield room and a desired DC voltage / current is supplied to the receiving circuit via a long DC power cable.
図6は、ドロッパ電源を有した直流電源ユニットの従来の設置方法を示したものであり、図6(a)は、シールドルームの内部に設置された直流電源ユニット51A、又、図6(b)は、シールドルームの外部に設置された直流電源ユニット51Bを示している。
FIG. 6 shows a conventional installation method of a DC power supply unit having a dropper power supply. FIG. 6A shows a DC
即ち、図6(a)において、シールドルームに設置された直流電源ユニット51Aは、交流電源ケーブル52Aを介してシールドルームの外部から供給された交流電圧/電流を所定の直流電圧/電流に変換して受信回路313に供給する。このとき交流電源ケーブル52Aが通過するシールドルームの壁部には、交流電源ケーブル52Aを介してシールドルームの外部から侵入する外来ノイズを遮断するためのラインフィルタ120Aが設けられている。
That is, in FIG. 6A, the DC
一方、図6(b)において、シールドルームの外部に設置された直流電源ユニット51Bは、交流電源ケーブル52Bを介して供給された交流電圧/電流を所定の直流電圧/電流に変換し、直流電源ケーブル53Bを介してシールドルーム内の受信回路313に供給する。この場合も直流電源ケーブル53Bが通過するシールドルームの壁部には、この直流電源ケーブル53Bを介してシールドルームの外部から侵入する外来ノイズを遮断するためのラインフィルタ120Bが設けられている。そして、直流電源ユニット51Aや直流電源ユニット51Bの入出力端には、これらの直流電源ユニットが発生する電源ノイズの交流電源ケーブル52A及び52Bや直流電源ケーブル53A及び53Bへの伝搬を遮断するπ型フィルタ等のフィルタ回路が取り付けられている。
On the other hand, in FIG. 6B, the DC
ところで、近年のパラレルイメージング法の発達に伴って受信回路の規模は増大し、このような受信回路に直流電圧/電流を供給するために大きな電源容量を有した直流電源ユニットが要求されている。そして、大容量化に伴って大型化されたドロッパ電源で構成される直流電源ユニットをシールドルームの内部に設置する場合、設置面積の増大や設置作業の困難度、更には、吸引事故等の危険性は深刻な問題となっている。 By the way, with the recent development of the parallel imaging method, the scale of the receiving circuit is increased, and a DC power supply unit having a large power supply capacity is required to supply a DC voltage / current to such a receiving circuit. When installing a DC power supply unit consisting of a dropper power supply that has become larger due to an increase in capacity inside a shield room, the installation area increases, the difficulty of installation work, and the danger of suction accidents, etc. Sex is a serious problem.
一方、直流電源ユニットをシールドルームの外部に設置する場合、長い直流電源ケーブルを大電流が流れることによって生ずる電圧ドロップを低減するために太い芯線(電源ライン)を有した直流電源ケーブルが要求される。又、シールドルームの壁部に取り付けられたラインフィルタは直流電流の増加に伴ってその規模が増大し、更に、ラインフィルタや直流電源ケーブルは種々の直流電圧の各々に対応させて複数個あるいは複数本設ける必要がある。 On the other hand, when the DC power supply unit is installed outside the shield room, a DC power cable having a thick core wire (power line) is required to reduce voltage drop caused by a large current flowing through the long DC power cable. . The size of the line filter attached to the wall of the shield room increases as the DC current increases, and more than one or more line filters and DC power cables are provided for each of various DC voltages. It is necessary to provide a book.
このような問題点に対し、小型で大きな電源容量を得ることが可能なスイッチング電源によって構成される直流電源ユニットをシールドルームの内部に設置して用いる方法が考えられる。この方法によれば、スイッチング電源はシールドルーム内の広い設置面積を必要としないのみならず、大きなトランスを有した従来のドロッパ電源と比較して磁性体量が極めて少ないため静磁場による吸引事故の発生を防ぐことができる。 In order to deal with such problems, a method is conceivable in which a DC power supply unit constituted by a switching power supply that is small and can obtain a large power supply capacity is installed in a shield room. According to this method, the switching power supply does not require a large installation area in the shield room, but also has an extremely small amount of magnetic material compared to a conventional dropper power supply having a large transformer, so that an attraction accident due to a static magnetic field is not caused. Occurrence can be prevented.
しかしながら、スイッチング電源は大きなスイッチングノイズ(電源ノイズ)を発生し、このスイッチング電源から発生したスイッチングノイズが放射ノイズあるいは伝導ノイズとなって上述の受信回路に侵入することによりMR信号のS/Nを著しく劣化させるという問題点を有している。 However, the switching power supply generates a large switching noise (power supply noise), and the switching noise generated from the switching power supply becomes radiation noise or conduction noise and enters the above receiving circuit, so that the S / N of the MR signal is remarkably increased. It has the problem of deteriorating.
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スイッチング電源を有した直流電源ユニットの入出力端にトラップフィルタを設けることにより、S/Nに優れたMR信号の検出が可能なMRI装置及びMRI用電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an MR signal excellent in S / N by providing a trap filter at the input / output end of a DC power supply unit having a switching power supply. An object of the present invention is to provide an MRI apparatus capable of detection and a power supply apparatus for MRI.
上記課題を解決するために、請求項1に係る本発明のMRI用電源装置は、スイッチング方式により交流を直流に変換するスイッチング電源と、前記スイッチング電源の入力端に接続された交流電源ラインと、前記スイッチング電源の出力端に接続されMRI装置の受信回路に対して直流電圧/電流を供給する直流電源ラインと、前記スイッチング電源の入力端及び出力端の少なくとも何れかにおいて取り付けられた所定の中心周波数と帯域を有する第1のトラップフィルタを備え、前記第1のトラップフィルタの前記中心周波数と前記帯域は、前記受信回路において受信されるMR信号に基づいて設定されることを特徴としている。
In order to solve the above problems, an MRI power supply device according to the present invention according to
一方、請求項9に係る本発明のMRI装置は、静磁場と傾斜磁場が印加された被検体に対してRFパルスを照射することにより発生するMR信号を受信回路で受信して画像データを生成するMRI装置において、前記受信回路に対して直流電圧/電流を供給する手段として請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載したMRI用電源装置を備えたことを特徴としている。
On the other hand, the MRI apparatus of the present invention according to claim 9 generates image data by receiving an MR signal generated by irradiating an RF pulse to a subject to which a static magnetic field and a gradient magnetic field are applied, by a receiving circuit. An MRI apparatus comprising the MRI power supply apparatus according to any one of
又、請求項10に係る本発明のMRI装置は、静磁場と傾斜磁場が印加された被検体に対してRFパルスを照射することにより発生するMR信号を受信回路で受信して画像データを生成するMRI装置において、前記受信回路において受信されるMR信号に基づいて設定された中心周波数と帯域を有するトラップフィルタが入力端及び出力端の少なくともいずれかに取り付けられ、前記受信回路に対して直流電圧/電流を供給するMRI用電源装置を備えたことを特徴としている。 The MRI apparatus of the present invention according to claim 10 generates image data by receiving an MR signal generated by irradiating a subject to which a static magnetic field and a gradient magnetic field are applied with an RF pulse by a receiving circuit. In the MRI apparatus, a trap filter having a center frequency and a band set based on an MR signal received by the receiving circuit is attached to at least one of an input end and an output end, and a DC voltage is applied to the receiving circuit. / MRI power supply device for supplying current is provided.
本発明によれば、スイッチング電源を有した直流電源ユニットの入出力端にトラップフィルタを設けることによりこの直流電源ユニットにて発生したスイッチングノイズの流出を低減することができるため、S/Nに優れたMR信号の検出が可能となる。 According to the present invention, by providing a trap filter at the input / output end of a DC power supply unit having a switching power supply, it is possible to reduce the outflow of switching noise generated in the DC power supply unit. MR signals can be detected.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下に示す本発明の実施例における第1の特徴は、MRI装置の送受信コイル部に設けられた受信回路に対して直流電圧/電流を供給するスイッチング電源を有した直流電源ユニットを前記受信回路が設置されたシールドルームに設け、この直流電源ユニットの入力端及び出力端に所定の中心周波数と遮断帯域を有するトラップフィルタ(第1のトラップフィルタ)を備えることにある。このトラップフィルタの中心周波数と遮断帯域は、前記受信回路が受信するMR信号の中心周波数(ラーモア周波数)とその信号帯域に基づいて設定される。 The first feature of the embodiment of the present invention described below is that the receiving circuit includes a DC power supply unit having a switching power supply for supplying DC voltage / current to the receiving circuit provided in the transmitting / receiving coil section of the MRI apparatus. The object is to provide a trap filter (first trap filter) having a predetermined center frequency and a cutoff band at an input end and an output end of the DC power supply unit. The center frequency and cutoff band of the trap filter are set based on the center frequency (Larmor frequency) of the MR signal received by the receiving circuit and the signal band.
又、本実施例の第2の特徴は、直流電源ユニットの出力端とMR信号の受信回路を接続する直流電源ラインあるいは直流電源ユニットの入力端に接続された交流電源ラインがMR信号実効波長λxの1/4以上の長さを有している場合、直流電源ラインの前記出力端から略λx/4の位置あるいは交流電源ラインの前記入力端から略λx/4の位置に上述と略等しい特性を有するトラップフィルタ(第2のトラップフィルタ)を挿入することにある。 The second feature of the present embodiment is that the DC power supply line connecting the output terminal of the DC power supply unit and the MR signal receiving circuit or the AC power supply line connected to the input terminal of the DC power supply unit has an MR signal effective wavelength λx. Is approximately equal to the above characteristic at a position of approximately λx / 4 from the output end of the DC power supply line or a position of approximately λx / 4 from the input end of the AC power supply line. Is to insert a trap filter (second trap filter).
(装置の構成)
本発明の実施例におけるMRI装置の構成につき図1乃至図5を用いて説明する。尚、図1は、本実施例におけるMRI装置の全体構成を示すブロック図であり、図3は、このMRI装置に備えられたMRI用電源装置(以下では、電源装置と呼ぶ。)を説明するための図である。
(Device configuration)
The configuration of the MRI apparatus in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the MRI apparatus in this embodiment, and FIG. 3 explains an MRI power supply apparatus (hereinafter referred to as a power supply apparatus) provided in the MRI apparatus. FIG.
図1に示したMRI装置100は、被検体150に対して磁場を発生する静磁場発生部1及び傾斜磁場発生部2と、被検体150に対しRFパルスの照射とMR信号の受信を行なう送受信部3と、この送受信部3の後述する送受信コイル部31に対して直流電圧/電流を供給する電源装置5と、被検体150を載置する寝台4を備えている。
The
更に、MRI装置100は、送受信部3において受信されたMR信号を再構成処理して画像データを生成する画像データ生成部6と、生成した画像データを表示する表示部7と、MR信号の収集条件や画像データの表示条件の設定、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部8と、MRI装置100における上述の各ユニットを制御する制御部9を備えている。
Furthermore, the
静磁場発生部1は、超電導磁石11と、この超電導磁石11に電流を供給する静磁場電源12を備え、被検体150の周囲に強力な静磁場を形成する。
The static magnetic
傾斜磁場発生部2は、互いに直交するX、Y及びZ軸方向の傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイル21と、傾斜磁場コイル21の各々に対して電流を供給する傾斜磁場電源22を備えている。
The gradient magnetic
傾斜磁場電源22には、制御部9によって傾斜磁場制御信号が供給され、被検体150が置かれた空間の符号化が行なわれる。即ち、傾斜磁場制御信号に基づいて傾斜磁場電源22からX,Y,Z軸方向の傾斜磁場コイル21に供給されるパルス電流を制御することにより、X,Y,Z軸方向の傾斜磁場は合成されて互いに直交するスライス選択傾斜磁場Gs、位相エンコード傾斜磁場Ge及び読み出し(周波数エンコード)傾斜磁場Grが任意の方向に形成される。そして、各方向の傾斜磁場は、超電導磁石11によって形成された静磁場に重畳されて被検体150に加えられる。
A gradient magnetic field control signal is supplied to the gradient magnetic field power source 22 by the control unit 9, and the space in which the subject 150 is placed is encoded. That is, by controlling the pulse current supplied from the gradient magnetic field power supply 22 to the gradient
送受信部3は、被検体150に対してRFパルスを照射すると共に被検体150にて発生したMR信号を検出する送受信コイル部31と、この送受信コイル部31に接続された送信部32及び受信信号処理部33が備えられている。そして、送受信コイル部31には、図示しない送受信コイルとこの送受信コイルによって検出されたMR信号を高S/Nで増幅するために前記送受信コイルの近傍に配置された受信回路を備えている。但し、送受信コイル部31において送信コイルと受信コイルが分離して設けられている場合、上述の受信回路は受信コイルに接続され、この受信コイルの近傍に配置される。
The transmission /
一方、送信部32は、超電導磁石11の静磁場強度によって決定される磁気共鳴周波数と同じ周波数を有し所定の選択励起波形で変調されたRFパルス電流を送受信コイル部31の送受信コイルに供給し、被検体150にRFパルスを照射する。一方、受信信号処理部33は、送受信コイル部31がMR信号として受信した電気信号に対し中間周波変換、位相検波、更にはフィルタリングなどの信号処理を行った後A/D変換を行なう。
On the other hand, the
そして、上述の超電導磁石11、傾斜磁場コイル21及び送受信コイル部31はMRI装置の図示しないガントリ(架台)に設けられ、このガントリの中央部には撮影野が形成される。
The superconducting magnet 11, the gradient
一方、電源装置5は、送受信コイル部31に設けられた受信回路に対して直流電圧/電流を供給するための電源装置であり、小さな電源サイズで大容量の電流を供給することが可能なスイッチング電源を有している。そして、この電源装置5は、上述のガントリや寝台4と共にシールドルームの内部に設置される。
On the other hand, the power supply device 5 is a power supply device for supplying a DC voltage / current to a receiving circuit provided in the transmission /
図2は、シールドルームに設置された電源装置5を示したものであり、この電源装置5は、100Vあるいは200Vの交流電圧/電流を所望の直流電圧/電流に変換する直流電源ユニット51と、この直流電源ユニット51に交流電圧/電流を供給する交流電源ケーブル52と、直流電源ユニット51が生成した所定の直流電圧/電流をガントリ110の内部に収納された送受信コイル部31の受信回路313に供給する直流電源ケーブル53を備えている。但し、交流電源ケーブル52が通過するシールドルームの壁部にはこの交流電源ケーブル52を介して外部から進入するノイズを遮断するためのラインフィルタ120が設けられている。
FIG. 2 shows a power supply device 5 installed in a shield room. The power supply device 5 includes a DC
次に、上述の電源装置5の構成につき図3を用いて更に詳しく説明する。図3に示した電源装置5の直流電源ユニット51は、交流電圧/電流をスイッチング方式によって所望の直流電圧/電流に変換するスイッチング電源511と、このスイッチング電源511の入力端(AC端子)に取り付けられたトラップフィルタ512及び出力端(DC端子)に取り付けられたトラップフィルタ513と、スイッチング電源511とトラップフィルタ512及び513を覆うシールドケース514を有している。
Next, the configuration of the power supply device 5 will be described in more detail with reference to FIG. The DC
そして、トラップフィルタ512は、スイッチング電源511が発生するスイッチングノイズの交流電源ケーブル52への伝搬を抑制し、前記スイッチングノイズの交流電源ケーブル52からシールドルーム内への放射を防止する。同様にして、トラップフィルタ513は、前記スイッチングノイズの直流電源ケーブル53への伝搬を抑制し、このスイッチングノイズの直流電源ケーブル53からシールドルーム内への放射を防止する。一方、シールドケース514は、スイッチング電源511から直接放射されるスイッチングノイズのシールドルーム内への放射を防止する。
The
一方、電源装置5の交流電源ケーブル52は、スイッチング電源511の入力端に接続されシールドルームの外部より交流電圧/電流を供給する交流電源ライン521と、この交流電源ライン521の前記入力端から略λx/4(λxはMR信号実効波長)の位置に挿入されたトラップフィルタ522と、錫メッキ軟銅線等の素線を編んで形成され交流電源ライン521及びトラップフィルタ522を覆うように取り付けられた編組線523を有している。
On the other hand, the AC
又、電源装置5の直流電源ケーブル53は、スイッチング電源511の出力端に接続され送受信コイル部31の受信回路313に対して所望の直流電圧/電流を供給する直流電源ライン531と、この直流電源ライン531の前記出力端から略λx/4の位置に挿入されたトラップフィルタ532と、上述と同様の素線を編んで形成され直流電源ライン531及びトラップフィルタ532を覆うように取り付けられた編組線533を有している。
The DC
そして、交流電源ケーブル52の編組線523及び直流電源ケーブル53の編組線533の一方の端部は直流電源ユニット51のシールドケース514に接続され、交流電源ケーブル52及び直流電源ケーブル53の内部に閉じ込められた放射ノイズやトラップフィルタ512及び513からの放射ノイズのシールドルーム内への漏洩を防止している。
One end of the
尚、上述のMR信号実効波長λxとは、ラーモア周波数f0と同じ周波数を有するスイッチングノイズが交流電源ライン521あるいは直流電源ライン531を伝搬する際の波長であり、通常、同一周波数の電磁波が空中を伝搬する際の波長λ0にケーブル短縮率αを乗ずることによって求めることができる。例えば、超伝導磁石11により1.5Tの磁場強度に置かれた被検体150から検出されるMR信号の中心周波数f0は63.9MHzであり、この中心周波数と同一周波数のスイッチングノイズが空中を伝搬する際の波長λ0は、λ0=C0/f0=4.7mとなる。従ってケーブル短縮率αが0.65の場合のMR信号実効波長λxはλx=αλ0=3.1mとなる。
The above-mentioned MR signal effective wavelength λx is a wavelength when switching noise having the same frequency as the Larmor frequency f0 propagates through the AC
次に、トラップフィルタ522及び編祖線523は、トラップフィルタ512において十分抑制できずに交流電源ライン521に漏洩したスイッチングノイズの影響を低減するためのものであり、トラップフィルタ522は、スイッチングノイズの交流電源ライン521への流出によって生ずる共振を防止して交流電源ライン521からの放射ノイズを低減し、更に、編組線523は、交流電源ライン521からの放射ノイズをシールドしてシールドルーム内への放射を防止する。
Next, the
同様にして、トラップフィルタ532及び編祖線533は、トラップフィルタ513から直流電源ライン531に漏洩したスイッチングノイズの影響を低減するためのものであり、トラップフィルタ532は、スイッチングノイズの直流電源ライン531への流出によって生ずる共振を防止して直流電源ライン531からの放射ノイズを低減し、更に、編組線533は、直流電源ライン531からの放射ノイズをシールドしてシールドルーム内への放射を防止する。
Similarly, the
次に、図4を用い電源装置5の直流電源ユニット51に設けられたトラップフィルタ513と直流電源ケーブル53に設けられたトラップフィルタ532の構成について説明する。
Next, the configuration of the
図4において、2端子からなるスイッチング電源511の出力端の各々には、インダクタンスL1のコイルとキャパシタンスC1のコンデンサが並列接続されたトラップフィルタ513a及び513bの一方の端子が接続され、トラップフィルタ513a及び513bの他の端子には直流電源ライン531a及び531bが接続される。
In FIG. 4, one terminal of trap filters 513a and 513b in which a coil having an inductance L1 and a capacitor having a capacitance C1 are connected in parallel is connected to each output terminal of a switching
更に、直流電源ライン531a及び531bにおけるトラップフィルタ513a及び513bから略λx/4だけ離れた位置にインダクタンスL2のコイルとキャパシタンスC2のコンデンサが並列接続されたトラップフィルタ532a及び532bが夫々挿入される。
Further,
即ち、トラップフィルタ513a及び513bとトラップフィルタ532a及び532bは、2π(L1・C1)1/2及び2π(L2・C21)1/2を共振周波数とした並列共振回路によって構成され、これらの共振周波数は、超電導磁石11の静磁場強度によって決定される磁気共鳴周波数(ラーモア周波数)foと略等しくなるように設定される。例えば、ラーモア周波数f0が63.9MHz、インダクタンスL1が100nHの場合、キャパシタンスC1は62pFとなる。
That is, the trap filters 513a and 513b and the
そして、上述のトラップフィルタ513a及び513bとトラップフィルタ532a及び532bは、MR信号と同一の中心周波数と帯域幅を有するスイッチングノイズのノイズ成分に対して大きなインピーダンス特性を呈するため、このノイズ成分の直流電源ライン531a及び531bへの漏洩を防止すると共に直流電源ライン531a及び531bの共振に起因する放射ノイズを低減することができる。
The trap filters 513a and 513b and the
以上、スイッチング電源511の出力端側に取り付けられたトラップフィルタ513及び532について述べたが、スイッチング電源511の入力端側においても同様の方法によりトラップフィルタ512及び522が取り付けられる。
The trap filters 513 and 532 attached to the output end side of the switching
次に、トラップフィルタ513のノイズ低減効果につき図5を用いて説明する。図5(a−1)は、送受信部3の送信部32から供給されたRFパルス電流に基づいて送受信コイル部31の送受信コイルから被検体150に照射されるRFパルスであり、又、図5(a−2)は、このRFパルスの周波数スペクトラムを示している。即ち、図5(a−1)に示すように、ラーモア周波数f0と略同じ周波数を有し所定の選択励起波形(例えば、sinc関数)で変調されたRFパルスが用いられる場合、このRFパルスの周波数スペクトラムは図5(a−2)に示すような中心周波数f0と帯域幅2Δfを有する矩形周波数スペクトラムとなる。そして、前記送受信コイルによって検出されるMR信号も図5(a−2)と同じ形状の周波数スペクトラムを有する。
Next, the noise reduction effect of the
一方、図5(b−1)は、スイッチング電源511から生ずるスイッチングノイズの周波数スペクトラム、図5(b−2)は、トラップフィルタ513を通過したスイッチングノイズの周波数スペクトラムを示している。
On the other hand, FIG. 5B-1 shows a frequency spectrum of switching noise generated from the switching
スイッチング電源511は、通常数十KHz乃至数百KHzの基本クロック周波数によってスイッチング動作が行なわれる。このためスイッチング電源511から発生するスイッチングノイズは、上述の基本クロック周波数を隣接スペクトラムの間隔とした線スペクトラムとなり、この線スペクトラムは、図5(aー2)に示したMR信号の信号帯域においても許容できない大きさで存在している。
The switching
一方、図5(b−2)の破線はトラップフィルタ513の通過特性であり、このトラップフィルタ513によりfoを中心とした帯域幅2Δfの範囲におけるスイッチングノイズが遮断されることを模式的に示している。この場合、トラップフィルタ513を通過したスイッチングノイズのfo±Δfにおける成分はトラップフィルタ513を通過する前の成分に対し−80dB以下になるようにフィルタ定数を設定することが望ましい。
On the other hand, the broken line in FIG. 5B-2 is the pass characteristic of the
図1に戻って、寝台4の上面にスライド可能に備えられた天板は、撮影位置を設定するために被検体150を体軸方向の任意の位置に移動させることが可能であり、ガントリ110の撮影野151に挿入可能な構造になっている。そして、静磁場発生部1の超電導磁石11、傾斜磁場発生部2の傾斜磁場コイル21、送受信部3の送受信コイル部31及び直流電源装置5は、寝台4と共に撮影室(シールドルーム)に設置される。
Returning to FIG. 1, the top plate slidably provided on the upper surface of the bed 4 can move the subject 150 to an arbitrary position in the body axis direction in order to set the imaging position. It can be inserted into the photographing field 151 of the camera. Then, the superconducting magnet 11 of the static magnetic
次に、画像データ生成部6は、記憶部61と高速演算部62を備え、記憶部61は、MR信号を記憶するMR信号記憶部611と、画像データを記憶する画像データ記憶部612を備えている。そして、MR信号記憶部611には、受信信号処理部33によって中間周波変換、位相検波、更にはA/D変換されたMR信号が記憶され、画像データ記憶部612には、上述のMR信号を再構成処理して得られた画像データが保存される。
Next, the image
一方、画像データ生成部6の高速演算部62は、MR信号記憶部611に一旦保存されたMR信号に対して2次元フーリエ変換による画像再構成処理を行ない、実空間の画像データを生成する。
On the other hand, the high-speed calculation unit 62 of the image
表示部7は、図示しない表示データ生成回路と変換回路とモニタを備え、前記表示データ生成回路は、画像データ生成部6の画像データ記憶部612から供給された画像データと制御部9を介して入力部8から供給された被検体情報等の付帯情報を合成して表示データを生成し、前記変換回路は、前記表示データを所定の表示フォーマットに変換し、更に、D/A変換とテレビフォーマット変換を行なって生成した映像信号をCRTあるいは液晶からなる前記モニタに表示する。
The display unit 7 includes a display data generation circuit, a conversion circuit, and a monitor (not shown). The display data generation circuit is connected to the image data supplied from the image data storage unit 612 of the image
次に、入力部8は、操作卓上にスイッチやキーボード、マウスなどの各種入力デバイスや表示パネルを備えており、被検体情報の入力、MR信号の収集条件や画像データの表示条件の設定、天板4の移動指示信号や撮影開始コマンド信号等の入力を行なう。
Next, the
そして、制御部9は、主制御部91と、シーケンス制御部92とを備えている。主制御部91は、図示しないCPUと記憶回路を備え、MRI装置100を統括して制御する機能を有している。そして、主制御部91の記憶回路には、入力部8にて入力あるいは設定された被検体情報、MR信号の収集条件、画像データの表示条件、画像表示フォーマットに関する情報等が保存される。
The control unit 9 includes a main control unit 91 and a
又、主制御部91のCPUは、入力部8から入力された上述の情報に基づくパルスシーケンス情報(例えば傾斜磁場コイル21や送受信コイル部31の送受信コイルに印加するパルス電流の大きさ、印加時間、印加タイミングなどに関する情報)を生成しシーケンス制御部92に供給する。
Further, the CPU of the main control unit 91 uses the pulse sequence information based on the above-mentioned information input from the input unit 8 (for example, the magnitude of the pulse current applied to the transmission / reception coils of the gradient
制御部9のシーケンス制御部92は、図示しないCPUと記憶回路を備えており、主制御部91から送られてきたパルスシーケンス情報を前記記憶回路に一旦記憶した後、このパルスシーケンス情報に従って傾斜磁場発生部2の傾斜磁場電源22と送受信部3の送信部32及び受信信号処理部33を制御する。
The
以上述べた本発明の実施例によれば、スイッチング電源を有した直流電源ユニットの入出力端に第1のトラップフィルタを設けることによりラーモア周波数を中心とした所定帯域の周波数成分を有するスイッチングノイズの流出を低減することができる。 According to the embodiment of the present invention described above, switching noise having a frequency component in a predetermined band centered on the Larmor frequency is provided by providing the first trap filter at the input / output end of the DC power supply unit having the switching power supply. Outflow can be reduced.
又、上述の直流電源ユニットの入出力端に接続された交流電源ラインや直流電源ラインに対して第2のトラップフィルタを挿入することにより第1のトラップフィルタを漏洩したスイッチングノイズの伝搬を遮断することができ、更に、この第2のトラップフィルタを交流電源ラインや直流電源ラインのλx/4位置に挿入することにより波長λxのスイッチングノイズに起因する電源ラインの共振を抑えることができる。 Also, the propagation of switching noise leaking through the first trap filter is blocked by inserting a second trap filter into the AC power line or the DC power line connected to the input / output terminal of the DC power unit. Further, by inserting the second trap filter at the λx / 4 position of the AC power supply line or the DC power supply line, the resonance of the power supply line due to the switching noise of the wavelength λx can be suppressed.
更に、スイッチング電源と第1のトラップフィルタをシールドケースで覆い、第2のトラップフィルタと交流電源ケーブル及び直流電源ケーブルを編組線で覆うことによりこれらの部品から放射されるスイッチングノイズを遮蔽することができる。 Further, by covering the switching power supply and the first trap filter with a shield case and covering the second trap filter, the AC power cable and the DC power cable with a braided wire, the switching noise radiated from these components can be shielded. it can.
以上の理由により、MRI装置の受信回路は、スイッチング電源が発生するスイッチングノイズの影響を受けることなくS/Nに優れたMR信号の検出が可能となる。 For the above reasons, the receiving circuit of the MRI apparatus can detect an MR signal excellent in S / N without being affected by the switching noise generated by the switching power supply.
一方、上述の実施例における直流電源ユニットは、小型ゆえに広い設置面積を必要としないためシールドルームに設置してもMRI装置の操作者による医療行為を妨げない。更に、この直流電源ユニットが備えたスイッチング電源は、大きなトランス回路を有しないため磁性体量が従来のドロッパ電源と比較して極めて少ない。従って、直流電源ユニットの交換等において発生する吸引事故を防ぐことができ、更に、直流電源ユニットは、スイッチング電源の使用により軽量となるため設置作業が容易となる。 On the other hand, since the DC power supply unit in the above-described embodiment does not require a large installation area because of its small size, even if it is installed in a shield room, it does not interfere with medical practice by the operator of the MRI apparatus. Furthermore, since the switching power supply provided in the DC power supply unit does not have a large transformer circuit, the amount of magnetic material is extremely small as compared with a conventional dropper power supply. Accordingly, it is possible to prevent a suction accident that occurs when the DC power supply unit is replaced, and the DC power supply unit is light in weight due to the use of the switching power supply, so that the installation work is facilitated.
又、上述の実施例におけるトラップフィルタは、簡単な回路構成でMR信号帯域のスイッチングノイズを効率よく排除することができるため、ラインフィルタのような大掛りなフィルタを必要とせず小型で低コストの直流電源ユニットあるいは電源装置を実現することが可能となる。 In addition, since the trap filter in the above-described embodiment can efficiently eliminate switching noise in the MR signal band with a simple circuit configuration, it does not require a large filter such as a line filter and is small and low cost. A DC power supply unit or a power supply device can be realized.
更に、上述の直流電源ユニットは、シールドルーム内の受信回路に接近して設置することが可能となるため電圧ドロップが軽減され、従って細い芯線(電源ライン)の直流電源ケーブルを使用することができる。又、この直流電源ユニットの使用により、シールドルームの壁部に設けられるラインフィルタは小規模となり、その数量を大幅に減らすことができる。 Furthermore, since the above-described DC power supply unit can be installed close to the receiving circuit in the shield room, voltage drop is reduced, and therefore a DC power cable with a thin core wire (power supply line) can be used. . In addition, the use of this DC power supply unit reduces the size of the line filter provided on the wall of the shield room, and can greatly reduce the quantity of the line filter.
以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例に限定されるものでは無く変形して実施してもよい。例えば、上述の実施例では、スイッチング電源の入力端及び出力端において第1のトラップフィルタを設けた場合について述べたが、第1のトラップフィルタは、入力端及び出力端の何れか一方に対して設けてもよい。同様にして、交流電源ライン及び直流電源ラインに対して第2のトラップフィルタを挿入した場合について述べたが、第2のトラップフィルタは、交流電源ライン及び直流電源ラインの何れか一方に対して設けてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and may be modified. For example, in the above-described embodiment, the case where the first trap filter is provided at the input end and the output end of the switching power supply has been described. However, the first trap filter is provided for either the input end or the output end. It may be provided. Similarly, the case where the second trap filter is inserted into the AC power supply line and the DC power supply line has been described. However, the second trap filter is provided for either the AC power supply line or the DC power supply line. May be.
又、第1のトラップフィルタ及び第2のトラップフィルタは、インダクタンスとキャパシタンスの並列接続によって構成されている場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、所望の帯域を確保するために上述の各素子に対し抵抗が並列接続あるいは直列接続されていてもよい。又、第1のトラップフィルタは、第2のトラップフィルタと異なる構成であってもよい。 Moreover, although the case where the first trap filter and the second trap filter are configured by parallel connection of inductance and capacitance has been described, the present invention is not limited to this. For example, in order to secure a desired band In addition, a resistor may be connected in parallel or in series with each of the above-described elements. The first trap filter may have a configuration different from that of the second trap filter.
更に、上述の実施例では、受信回路に対して直流電圧/電流を供給する場合について述べたが、同じシールドルームの内部に設置された寝台の駆動等に要する直流電圧/電流等を供給する場合であっても構わない。 Further, in the above-described embodiment, the case where the DC voltage / current is supplied to the receiving circuit has been described. However, the case where the DC voltage / current required for driving the bed installed in the same shield room is supplied. It does not matter.
1…静磁場発生部
11…超電導磁石
12…静磁場電源
2…傾斜磁場発生部
21…傾斜磁場コイル
22…傾斜磁場電源
3…送受信部
31…送受信コイル部
313…受信回路
32…送信部
33…受信信号処理部
4…寝台(天板)
5…電源装置
51…直流電源ユニット
511…スイッチング電源
512、513…トラップフィルタ
514…シールドケース
52…交流電源ケーブル
521…交流電源ライン
522、532…トラップフィルタ
523、533…編組線
53…直流電源ケーブル
531…直流電源ライン
6…画像データ生成部
61…記憶部
611…MR信号記憶部
612…画像データ記憶部
62…高速演算部
7…表示部
8…入力部
9…制御部
91…主制御部
92…シーケンス制御部
110…ガントリ
120…ラインフィルタ
100…MRI装置
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ...
Claims (10)
このスイッチング電源の入力端に接続された交流電源ラインと、
前記スイッチング電源の出力端に接続されMRI装置の受信回路に対して直流電圧/電流を供給する直流電源ラインと、
前記スイッチング電源の入力端及び出力端の少なくとも何れかにおいて取り付けられた所定の中心周波数と帯域を有する第1のトラップフィルタを備え、
前記第1のトラップフィルタの前記中心周波数と前記帯域は、前記受信回路において受信されるMR信号に基づいて設定されることを特徴とするMRI用電源装置。 A switching power supply that converts alternating current to direct current by a switching method;
An AC power supply line connected to the input end of the switching power supply;
A DC power supply line connected to the output terminal of the switching power supply and supplying a DC voltage / current to the receiving circuit of the MRI apparatus;
A first trap filter having a predetermined center frequency and band attached at at least one of an input end and an output end of the switching power supply;
The MRI power supply apparatus, wherein the center frequency and the band of the first trap filter are set based on an MR signal received by the receiving circuit.
前記受信回路に対して直流電圧/電流を供給する手段として請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載したMRI用電源装置を備えたことを特徴とするMRI装置。 In an MRI apparatus for generating image data by receiving an MR signal generated by irradiating an RF pulse to a subject to which a static magnetic field and a gradient magnetic field are applied, by a receiving circuit,
9. An MRI apparatus comprising the MRI power supply apparatus according to claim 1 as means for supplying a DC voltage / current to the receiving circuit.
前記受信回路において受信されるMR信号に基づいて設定された中心周波数と帯域を有するトラップフィルタが入力端及び出力端の少なくともいずれかに取り付けられ、前記受信回路に対して直流電圧/電流を供給するMRI用電源装置を備えたことを特徴とするMRI装置。 In an MRI apparatus for generating image data by receiving an MR signal generated by irradiating an RF pulse to a subject to which a static magnetic field and a gradient magnetic field are applied, by a receiving circuit
A trap filter having a center frequency and a band set based on the MR signal received by the receiving circuit is attached to at least one of the input end and the output end, and supplies a DC voltage / current to the receiving circuit. An MRI apparatus comprising a power supply device for MRI.
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2006
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