JP2007510452A - 音響雑音が低減されるｍｒｉ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、傾斜コイルシステムを有する磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ）に係る。傾斜コイルシステムは、内側コイル構造（１，２，３）と、該内側コイル構造（１，２，３）と略同軸に位置付けられる外側コイル構造（４，５，６）を有する。両コイル構造とも、該２つのコイル構造（１，２，３；４，５，６）の間に位置決めされた管状のボディ（７）に対して取り付けられる。管状のボディ（７）は、略軸方向において位置付けられたステンレススチールのロッド（１０）を有する。

Description

本発明は、内側コイル構造と内側コイル構造と略同軸に位置付けられた外側コイル構造とを有する傾斜コイルシステムを有する磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ）に係る。両コイル構造は、前出の２つのコイル構造の間に位置決めされ、前出の両コイル構造と略同軸に延びる管状のボディに対して取り付けられる。

かかる装置において、管状ボディは、２つの機能を有する。該機能のうち一方は、剛性な管状の傾斜コイルシステムを形成するよう２つのコイル構造を接続し、他方は、外側コイル構造から所望の距離で内側コイル構造を保持する。完成された傾斜コイルシステムは、略管状の形状を有し、ＭＲＩ装置の測定空間を囲む。

米国特許第６１４７４９４Ａ号明細書（特許文献１）は、かかるＭＲＩ装置を開示する。該装置は、機器の測定空間のＺ方向、即ち軸方向において定常磁場を生成するよう超伝導コイルシステムを有し、傾斜コイルシステムは、前出の超伝導コイルシステム内に配置される。傾斜コイルシステムはまた、機器の測定空間において磁場を生成する役割を果たす。内側コイル構造は、傾斜磁場を生成し、外側コイル構造は、内側コイル構造によって生成された傾斜磁場から周囲を遮蔽するよう取り囲む遮蔽コイルである。内側コイル構造と外側コイル構造との間には、前出の２つのコイル構造を接続する管状ボディがある。管状ボディは、ガラス繊維強化エポキシ等の合成物質から作られる。

かかるＭＲＩ装置の稼働中、装置の各部における振動により音響雑音が生成される。これらの振動は、装置の異なる部分上に及ぼされるローレンツ力を変更する（入れ替える）ことによって引き起こされる。かかるノイズは、装置内に横たわる人及び装置の操作者にとって不快なものである。稼働中のＭＲＩ装置によって生成される騒音のレベルを下げるよう多くの努力がなされてきているが、従来の装置においては依然として気に障る騒音がある。
米国特許第６１４７４９４Ａ号明細書

本発明は、ＭＲＩ装置の稼働中の騒音レベルを大幅に下げることを目的とする。

本目的を達成するよう、前出の内側コイル構造と前出の外側コイル構造との間の前出の管状ボディは、管状ボディの略軸方向において位置付けられたステンレススチールロッドを有する。かかるステンレススチールロッドは、管状ボディの可撓性を低減する。特には、管状ボディの屈曲に対する抵抗性を高める。ロッドは、いかなる寸法も持ち得るが、その横断面は、過度の渦電流を避けるよう大きすぎてはならない。ステンレススチールは、例えば、ガラスの球体及び／又はガラス繊維強化エポキシを有するエポキシである管状ボディの材料において埋め込まれ得る。

「ステンレススチールロッド」という表現は、例えばステンレススチールケーブルでもあるステンレススチールの矩形の部品又は組立体であり得る。

実際には、装置における振動は、管状ボディの屈曲に対する抵抗性を高めることによって大幅に低減され得ること、及び、かかる抵抗性は、管状ボディの材料における前出のステンレススチールロッドの適用によって効果的に得られ得ることが判明した。

望ましくは、ステンレススチールロッドは、管状ボディの中心部、即ち管状ボディの中央における放射状平面の近くにある。その場所では、管状ボディの材料の軸方向における力が比較的大きく、該力は、管状ボディを屈曲させる傾向がある。従って、管状ボディをその場所において特に強化することが効果的である。

望ましい一実施例では、ステンレススチールは、前出の管状ボディの略全長にわたって延び、管状ボディ全体の強化を与える。望ましくは、ステンレススチールロッドは、各ロッドの両端で互いに対して接続される。ロッドは、故に、ロッドの組立体を形成するよう互いに対して効果的に取り付けられ、管状ボディの材料においてロッドの正確な共通の位置合わせを得るようにされる。

望ましい一実施例では、前出の管状ボディは、軸方向に方向付けられたロッドを形成するよう軸スリットを有するステンレススチールの円筒状の壁を有する。ステンレススチール円筒壁が形成された後、該壁は、例えばレーザビームを用いる材料除去操作において軸方向に方向付けられたスリットを備えられ得、ステンレススチールロッドの組立体を形成するようにされる。

他の望ましい実施例では、前出のステンレススチールロッドは、略円筒状の面において位置付けられたストリップである。「ストリップ」という表現は、より長い側部が比較的小さくより短い側部より大幅に長い矩形の横断面を有するロッドを指す。より短い側部は、０．５ｍｍ乃至３ｍｍ、望ましくは１ｍｍ乃至２ｍｍであり得る。前出の横断面の矩形の形状のより長い側部は、５ｍｍ乃至４０ｍｍ、望ましくは１０ｍｍ乃至２５ｍｍであり得る。

ストリップから円筒面（実際は、ストリップが互いに対して重畳し得る円筒壁）を形成するよう、板状の要素は、心棒を用いて螺旋状の形状へと巻かれ得、円筒壁を形成するようにされる。前出の板状要素は、略平行であるステンレススチールストリップを有し、該ステンレスストリップは、円筒面が形成された後に略軸方向において延びる。円筒壁は、板状要素の１つ又はそれ以上の層で形成され、板状要素の巻きは、互いから電気的に絶縁される。かかる絶縁を達成するよう、絶縁材料の層は、板状要素の巻きの間にあり得る。絶縁はまた、板状要素が２つの層、即ち絶縁材料の層及びステンレススチールストリップを有する層を有し得るため、達成され得る。更には、板状要素のストリップの間の空間は、電気的絶縁材料を有して充填され得る。

望ましい一実施例では、前出のロッドの少なくとも複数は、冷却流体を案内するよう冷却路を有する。傾斜コイルシステムが例えば水である冷媒を用いて冷却されなければならない場合、ステンレススチールは熱を案内する優れた材料であるので、ステンレススチールロッド内に冷却路を収容することが効果的である。

望ましい一実施例では、前出のロッドの少なくとも複数は、シム鉄の部品を収容する同軸上に延びる空間を有する。かかる鉄の部品は、プラスチックのシムレール上に取り付けられ得、シムレールは、前出の空間へとシフトされ得る。シム鉄の部品は、傾斜コイルシステムを取り囲むコイルシステムによって生成される定常磁場の更なる均質化を達成するよう役割を果たす。

本発明は、ＭＲＩ装置の傾斜コイルシステムの複数の実施例に関する説明を用いて更に明らかにされ、単なる略図である図面が参照される。

一致する部分は、多種の実施例において同一の参照符号を有して示される。

図１は、本発明に従ったＭＲＩ装置の部分を形成する傾斜コイルシステムの断面図の一部分を図示する。ＭＲＩ装置の他の部分は、従来技術において周知であるため図示されない。完成された傾斜コイルシステムは、略管状であり、その寸法は、人又は少なくとも人の大部分が管状の装置内（測定空間内）に収容され得るようにされ、したがって人体又は人体の一部分は該システムによって調査され得る。放射状平面における断面図は、円環形を有する。円環形の一部分は、図１中及び図２，５，７，８，９及び１０において示される。実際には、かかる断面図の一部分は完成された傾斜コイルシステムの構図を示す。一般的には、該システムは、管状の傾斜コイルシステムのＺ方向（軸方向）において前出の測定空間に定常磁場を生成する。傾斜コイルシステムは、一定の方向において磁場の傾斜を与える。

図１によれば、内側コイル構造は、傾斜コイルシステムの内側で位置決めされた３つの層１，２，３を有する。各層は一定の方向で傾斜する磁場を生成するコイルを有する。層１は、Ｚ方向、即ち管状の傾斜コイルシステムの軸方向において傾斜する磁場を生成する。層２は、Ｘ方向、即ちＺ方向に対して垂直である半径方向において傾斜する磁場を生成し、層３は、Ｙ方向、即ちＸ方向に対して垂直であり且つＺ方向に対して垂直である方向において傾斜する磁場を生成する。したがって、層１は、略放射状平面においてコイルを有し、該コイルが管状の傾斜コイルシステムにおいて測定空間の周囲にわたる。層２及び３は、鞍状のコイルを有する。かかる鞍状のコイルは、管状の傾斜コイルシステムの軸を介する平面の一側で層２において及び層３において延びる。

外側コイル構造は、傾斜コイルシステムの外側で位置決めされ、また、３つの層４，５，６を有する。層４は、内側コイル構造の層１におけるコイルと同様に、略放射状平面において位置決めされたＺ軸方向におけいて傾斜する磁場を生成するコイルを有する。層５及び層６は、夫々、Ｘ方向及びＹ方向において傾斜する磁場を生成するよう鞍状コイルを有する。

図１中に図示される通り、管状ボディ７は、内側コイル構造１，２，３と外側コイル構造４，５，６との間にある。管状ボディ７の材料は、ガラスを有するエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂は、内側８において充填物としてガラス球体を有し、エポキシ樹脂は、外側９においてガラス繊維によって強化される。管状ボディ７は、内側コイル構造１，２，３を外側コイル構造４，５，６に対して接続し、更には管状ボディ７は、互いから所望された距離で２つのコイル構造１，２，３及び４，５，６を維持する。

図２は、管状ボディ７がステンレススチールロッド１０を有する本発明に従った傾斜コイルシステムの第１の実施例の略矩形の横断面である。ステンレススチールロッド１０は、管状ボディ７の外側（外側コイル構造４，５，６の近く）において位置決めされるが、あるいは、ロッド１０は、内側（内側コイル構造１，２，３の近く）又は中央部分のいずれかの場所に位置決めされてもよい。管状ボディ７の残りの部分は、参照符号１１であるガラス球体を有するエポキシ樹脂を有する。この材料はまた、ステンレススチールロッド１０の間にある。

図３は、ステンレススチールの円筒壁１２の側面を図示し、図４は、同一の円筒壁１２を前面図、即ち軸方向において図示する。実施例のこの例では、円筒壁１２の厚さは約１０ｍｍであり、長さは約１．２ｍであり、その直径は約５０ｃｍである。円筒壁は、軸方向においてスリット１３を備えられる。スリット１３の間の距離は、約１５ｍｍである。各スリット１３は、約１ｍｍの幅を有し、円筒壁１２の軸方向軸を介する平面において延びる。スリット１３は、円筒壁１２の端部１４から短い距離で終了する。

図３及び図４中に図示される通り、スリット１３を備えられる円筒壁１２は、平行であるステンレススチールロッド１０の組立体を形成し、ロッド１０は、隣接するスリット１３の各組の間にある。ロッド１０の組立体は、図２中に図示される通り、傾斜コイルシステムの第１の実施例を作るよう使用される。両端、即ち端部１４の近くにおいて相互接続される平行なロッド１０の組立体は、管状ボディ７の安定した枠組みを形成する。内側コイル構造１，２，３と外側コイル構造４，５，６との間に置かれて位置付けられたあと、ガラス球体を有するエポキシ樹脂１１が適用され得、剛性且つ硬い管状の傾斜コイルシステムが得られる。

図５は、傾斜コイルシステムの第２の実施例を図示する。この実施例においては、ステンレススチールロッド１０はストリップであり、各ロッド１０の矩形の横断面のより長い側部は、より短い側部より大幅に長い。ステンレススチールロッド１０は、３つの層において配置され、電気的絶縁材料は、ロッド１０間にあり、ガラス球体を有し得るエポキシ樹脂であり得る。

ロッド１０の３つの層を有するストリップ状のステンレススチールロッド１０の組立体は、図６中に図示される通り、螺旋状の円筒壁１６を形成するよう、心棒の周囲で板状要素１５を巻くことによって製造され得る。板状要素１５は、続いて、板状要素１５の屈曲の方向に対して垂直である方向において、ステンレススチールストリップを有する。ストリップは、ストリップの正確な平行である位置付けを確実とするようその端部で相互接続され得る。

板状要素１５におけるストリップ間の空間は、絶縁材料を有して充填され得る。更には、板状要素１５は、一側において絶縁材料の層を備えられ得、絶縁材料は、板状要素が円筒壁１６を形成するよう巻かれた後にストリップ（又はロッド１０）の間に存在する。図５中に図示される第２の実施例では、ストリップ状のステンレススチールロッド１０の３つの層があるが、層の数はこれより多くてもよい。

図７は、傾斜コイルの第３の実施例を図示する。ステンレススチールロッド１０は、Ｚ字型の断面を有する。ロッド１０は、積み重ねられた位置において配置され、部分的に互いに重畳する。かかるステンレススチールロッド１０の構造は、ロッド１０の非常に安定した組立体を与える。

図８は、第２の実施例を図示し、ステンレススチールロッド１０は、水等の冷却流体を案内するよう冷却路１８を備えられる。ロッド１０の材料は優れた熱導体であるため、冷却流体に対する効率的な熱伝達が確実にされる。

図９中に図示された傾斜コイルシステムの第５の実施例では、ステンレススチールロッド１０における冷却路１８のみではなく、シムレールを収容するよう空間１９もある。シムレールは、既知の装置であるため図示されない。該レールは、プラスチックレールであり、鉄の部品がそれに取り付けられ得る。該部品は、傾斜コイルシステムを取り巻くコイルシステムによって生成される定常磁場の均質化を達成する役割を果たす。

図１０は、図９に図示された実施例に対応する第６の実施例を図示する。しかしながら、冷却路１０及びシムレール用である空間１９を有するステンレススチールロッド１０は、管状ボディ７の大部分にわたって延びる。ステンレススチールロッド１０は、故に、傾斜コイル構造１，２，３及び４，５，６の両構造の近くに位置決めされ、その結果両構造とも効果的に冷却される。

従来技術に従った傾斜コイルシステムの断面の一部分である。 本発明に従った傾斜コイルシステムの第１の実施例を図示する対応図である。 第１の実施例において適用されるロッドの組立体の側面図である。 図３中に図示されたロッドの組立体の前面図である。 傾斜コイルシステムの第２の実施例を図示する。 巻かれた板状要素を図示する。 傾斜コイルシステムの第３の実施例を図示する。 傾斜コイルシステムの第４の実施例を図示する。 傾斜コイルシステムの第５の実施例を図示する。 傾斜コイルシステムの第６の実施例を図示する。

Claims (9)

1. 磁気共鳴診断装置であって、
   内側コイル構造と、前記内側コイル構造と略同軸に位置付けられた外側コイル構造とを有する傾斜コイルシステムを有し、
   両コイル構造は、前記２つのコイル構造の間に位置決めされ、前記両コイル構造と略同軸に延びる管状のボディに対して取り付けられ、
   前記管状ボディは、略軸方向において位置付けられたステンレススチールのロッドを有する、ことを特徴とする、
   装置。
2. ステンレススチールのロッドは、前記管状のボディの中心部にある、ことを特徴とする、
   請求項１記載の装置。
3. ステンレススチールのロッドは、前記管状ボディの略全長にわたって延びる、ことを特徴とする、
   請求項１又は２記載の装置。
4. 前記ステンレススチールのロッドは、各ロッドの両端で互いに対して接続される、ことを特徴とする、
   請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の装置。
5. 前記管状ボディは、軸スリットを有するステンレススチールの円筒状の壁を有する、ことを特徴とする、
   請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の装置。
6. 前記ステンレススチールのロッドは、略円筒状の平面において位置付けられたストリップである、ことを特徴とする、
   請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の装置。
7. 板上の要素は、円筒状壁を形成するよう螺旋状に巻かれ、前記板状の要素が略平行なステンレススチールのストリップを有するようにされ、
   前記ステンレススチールのストリップは、前記円筒状の壁が形成された後に略軸方向において延びる、ことを特徴とする、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の装置。
8. 前記ロッドのうち少なくとも複数は、冷媒を案内するよう冷却路を有する、ことを特徴とする、
   請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の装置。
9. 前記ロッドのうち少なくとも複数は、シム鉄の部品を収容する同軸に延びる空間を有する、ことを特徴とする、
   請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の装置。

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