JP2008178453A - 磁気共鳴イメージング装置及び受信コイルアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】患者をストレッチャーから寝台に移動させるときに障害にならず、患者の心理的な負担を助長させることがなく、かつ、高いＳＮ比を維持することができる形状を有した常設の受信用高周波コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置及び受信コイルアセンブリを提供する。
【解決手段】寝台（ＢＤ）の天板（Ｔ）に置かれた被検体から、磁気共鳴に応じた信号を収集する高周波コイル（７Ｒ）を有するコイルアセンブリ（ＣＡ）を搭載した磁気共鳴イメージング装置が提供される。コイルアセンブリ（ＣＡ）は、天板（Ｔ）に常設するとともに、非撮像時の位置と撮像時の位置とを選択的に採るように少なくとも一部の形状を変形可能な構造（３３Ａ，３３Ｂ）を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、撮像時に信号を収集する高周波（ＲＦ）コイルを備えた医用の磁気共鳴イメージング装置及び受信コイルアセンブリに係り、とくに、撮像時と非撮像時の双方にそれぞれ最適な形状を成す高周波コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置及び受信コイルアセンブリ及び受信コイルアセンブリに関する。

磁気共鳴（ＭＲ）イメージングは、静磁場中に置かれた被験者の原子核スピンをそのラーモア周波数の高周波信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する磁気共鳴（ＭＲ）信号から画像を再構成する撮像法である。

この磁気共鳴イメージングを実行するため、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置は、静磁場を生成する静磁場磁石と、所定のパルスシーケンスにしたがって傾斜磁場パルス及び高周波磁場パルスを被験者に加える機構を備えている。このうち、傾斜磁場パルスは静磁場磁石のボア内に配置され且つ傾斜磁場電源に接続された傾斜磁場コイルを介して被験者に送信される。また、高周波磁場パルスも同様に、静磁場磁石のボア内に配置され且つ送信機に接続された送信用高周波コイルを介して被験者に送信される。一方で、被験者から発生する高周波信号で成る磁気共鳴信号を受信するため、受信用高周波コイルが被験者の近傍に配置される。送信用高周波コイルと受信用高周波コイルを１つのコイルで兼用することもあるが、多くの場合、診断部位の違いに応じた専用の受信用高周波コイルが用いられる。

この磁気共鳴イメージング装置において、ＳＮ比の高い画像を取得するため、受信用の高周波コイルは、撮像部位に近接し且つその表面に沿って位置する構造を有していることが必要である。この一例が、例えば特許文献１に示されている。この特許文献１により提案されている構造によれば、高周波コイルの湾曲したコイル部である固定部が天板に突設されている。

その一方で、患者スループットを上げるため、近年では、受信用の高周波コイルを、被検体を載せる天板に常設したいとするニーズが高まっている。さらに、ストレッチャーで移動してきた患者を寝台の上に移動させるときの操作者の労力を減らすため、寝台の一部が着脱自在にしたいとするニーズも高まっている。
特許第２９０８５０１号公報

上述した受信用の高周波コイルのうち、天板に常設する高周波コイルであっても、高いＳＮ比が必要であるが故に撮像部位を取り巻くように立体的な形状にすることが求められる。しかしながら、そのように高周波コイルが立体的な形状のまま寝台上に在ると、患者をストレッチャーから寝台に移動させるときに障害となり、操作者の負担が大きいという問題がある。また、その常設されている高周波コイルで撮像する部位、例えば首部（頸椎）とは異なる別の部位を撮像する場合、その高周波コイルが患者の心理的な負担（開放感を損なうなど）を助長させることもある。この問題は、前述した特許文献１により提供されている構造についても当てはまる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、患者をストレッチャーから寝台に移動させるときに障害にならず、患者の心理的な負担を助長させることがなく、かつ、高いＳＮ比を維持することができる形状を有した常設の受信用高周波コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置及び受信コイルアセンブリを提供することを、その目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、寝台の天板に置かれた被検体から、磁気共鳴に応じた信号を収集する高周波コイルを有するコイルアセンブリを搭載し、このコイルアセンブリは、前記天板に常設するとともに、非撮像時の位置と撮像時の位置とを選択的に採るように少なくとも一部の形状を変形可能な構造を有する、ことを特徴とする。

また、本発明に係る受信コイルアセンブリは、磁気共鳴イメージング装置に用いられる寝台の天板に置かれた被検体から磁気共鳴に応じた信号を収集する高周波コイルを有する受信コイルアセンブリであって、前記天板に常設するとともに、非撮像時の位置と撮像時の位置とを選択的に採るように少なくとも一部の形状を変形可能な構造を有する、ことを特徴とする。

本発明によれば、患者をストレッチャーから寝台に移動させるときに障害にならず、患者の心理的な負担を助長させることがなく、かつ、高いＳＮ比を維持することができる形状を有した常設の受信用高周波コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置及び受信コイルアセンブリを提供することができる。

以下、図１〜６を参照して、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置及び受信コイルアセンブリの１つの実施形態を説明する。

この実施形態にかかる磁気共鳴イメージング（MRI: Magnetic Resonance Imaging）装置の概略構成を図１に示す。

この磁気共鳴撮像装置は、被験者Ｐを載せる寝台部と、静磁場を発生させる静磁場発生部と、静磁場に位置情報を付加するための傾斜磁場発生部と、高周波信号を送受信する送受信部と、システム全体のコントロール及び画像再構成を担う制御・演算部とを備えている。

静磁場発生部は、例えば超電導方式の磁石１と、この磁石１に電流を供給する静磁場電源２とを備え、被験者Ｐが遊挿される円筒状の開口部（診断用空間）の軸方向（Ｚ軸方向）に静磁場Ｈ_０を発生させる。なお、この磁石部にはシムコイル（図示せず）が設けられている。

寝台部は、寝台ＢＤと、この寝台ＢＤ上にあって被験者Ｐを載せる天板Ｔとを備える。寝台ＢＤの内部には、天板Ｔを上下方向及びその長手方向に移動させることができる機械的及び電気的な機構（図示せず）を備えている。このため、制御・演算部からの制御信号に応じて天板Ｔを長手方向に移動させ、当該天板Ｔを磁石１の診断用開口部に退避可能に挿入できるようになっている。

傾斜磁場発生部は、磁石１に組み込まれた傾斜磁場コイルユニット３を備える。この傾斜磁場コイルユニット３は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の傾斜磁場を発生させるための３組（種類）のｘ，ｙ，ｚコイル３ｘ〜３ｚを備える。傾斜磁場部はまた、ｘ，ｙ，ｚコイル３ｘ〜３ｚに電流を供給する傾斜磁場電源４を備える。この傾斜磁場電源４は、後述するシーケンサ５の制御のもとで、ｘ，ｙ，ｚコイル３ｘ〜３ｚに傾斜磁場を発生させるためのパルス電流を供給する。

傾斜磁場電源４からｘ，ｙ，ｚコイル３ｘ〜３ｚに供給されるパルス電流を制御することにより、物理軸である３軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）方向の傾斜磁場を合成して、互いに直交するスライス方向傾斜磁場Ｇ_Ｓ、位相エンコード方向傾斜磁場Ｇ_Ｅ、および読出し方向（周波数エンコード方向）傾斜磁場Ｇ_Ｒから成る論理軸方向を任意に設定・変更することができる。スライス方向、位相エンコード方向、および読出し方向の各傾斜磁場は静磁場Ｈ_０に重畳される。

送受信部は、磁石１内の撮影空間にて被験者Ｐの近傍に配設される送信用高周波コイル７Ｔ及び受信用高周波コイル７Ｒと、この高周波コイル７Ｔ，７Ｒにそれぞれ接続された送信器８Ｔ及び受信器８Ｒとを備える。この送信器８Ｔ及び受信器８Ｒは、後述するシーケンサ５の制御のもとで動作する。この動作により、送信器８Ｔは、核磁気共鳴（ＮＭＲ）を励起させるためのラーモア周波数のＲＦ電流パルスを送信用高周波コイル７Ｔに供給する。受信器８Ｒは、受信用高周波コイル７Ｒが受信した磁気共鳴（ＭＲ）信号（高周波信号）を取り込み、これに前置増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリングなどの各種の信号処理を施した後、Ａ／Ｄ変換してデジタル量のＭＲ信号を生成する。

さらに、制御・演算部は、シーケンサ（シーケンスコントローラとも呼ばれる）５、ホスト計算機６、演算ユニット１０、記憶ユニット１１、表示器１２、及び入力器１３を備える。この内、ホスト計算機６は、記憶したソフトウエア手順（図示せず）により、シーケンサ５にパルスシーケンス情報を指令するとともに、装置全体の動作を統括する機能を有する。

シーケンサ５は、ＣＰＵおよびメモリを備えており、ホスト計算機６から送られてきたパルスシーケンス情報を記憶し、この情報にしたがって傾斜磁場電源４、送信器８Ｔ、受信器８Ｒの動作を制御するとともに、受信器８Ｒが出力した磁気共鳴信号のデジタルデータを一旦入力し、これを演算ユニット１０に転送するように構成されている。ここで、パルスシーケンス情報とは、一連のパルスシーケンスにしたがって傾斜磁場電源４、送信器８Ｔおよび受信器８Ｒを動作させるために必要な全ての情報であり、例えばｘ，ｙ，ｚコイル３ｘ〜３ｚに印加するパルス電流の強度、印加時間、印加タイミングなどに関する情報を含む。

また、演算ユニット１０は、受信器８Ｒが出力したデジタル量のＭＲ信号（収集データとも呼ばれる）を、シーケンサ５を通して入力し、その内部メモリによるｋ空間（フーリエ空間または周波数空間とも呼ばれる）にそのデジタルデータを配置し、このデータを１組毎に２次元または３次元のフーリエ変換に付して実空間の画像データに再構成する。また演算ユニット１０は、必要に応じて、画像に関するデータの合成処理や差分演算処理も実行可能になっている。この合成処理には、画素毎に加算する処理、最大値投影（ＭＩＰ）処理などが含まれる。

記憶ユニット１１は、再構成された画像データのみならず、上述の合成処理や差分処理が施された画像データを保管することができる。表示器１２は例えば再構成画像を表示するのに使用される。また入力器１３を介して、術者が希望するパラメータ情報、スキャン条件、パルスシーケンス、画像合成や差分の演算に関する情報などをホスト計算機６に入力できる。

上述した構成の中で、受信用高周波コイル７Ｒについて更に説明する。

図２は、頸椎を撮像するときに用いる受信用高周波コイル７Ｒの概要を示す。この高周波コイル７Ｒは、物理的には受信コイルアセンブリＣＡの中に収容されており、この受信コイルアセンブリＣＡが寝台ＢＤの天板Ｔに着脱自在に取り付けられることで、同天板Ｔに着脱自在に取り付けられる。

この高周波コイル７Ｒを収容した受信コイルアセンブリＣＡは、天板Ｔの長手方向の所定位置にて当該長手方向に直交する横方向に延びる薄い略板状に形成され、天板Ｔに着脱機構３０を介して着脱自在に取り付けられている。

なお、受信コイルアセンブリＣＡは、天板Ｔの上面に設置してもよいし、受信コイルアセンブリの一部を天板内部に埋設してもよいし、上面から受信コイルアセンブリの全体を天板内部に完全に埋設して同アセンブリの上面と天板の上面とを面一に合わせても良い。図２の設置形態は、天板Ｔの内部に埋設する３番目の配置例を示している。このため、この例の場合、非撮像時には、受信コイルアセンブリＣＡを天板Ｔに「収容」すると見做すこともできる。

この受信コイルアセンブリＣＡは、通常時には天板Ｔ上に設置されている常設タイプのコイルアセンブリである。このため、頸椎の撮像以外の撮像であって、受信コイルアセンブリＣＡの存在が天板Ｔ上で支障になる場合には、受信コイルアセンブリＣＡを着脱機構３０により天板Ｔから外すことができるようになっている。

さらに、この受信コイルアセンブリＣＡは、図２に示すように、被検体の首部の背後の丸みに合わせて緩やかな湾曲を有する第１の固定コイル部３１と、撮像時には首部の両側面に立設可能な第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂと、第１の固定部３１及び第２の固定部３２Ａ、３２Ｂの間をフレキシブルな状態で繋ぐ可動コイル部３３Ａ，３３Ｂとを備える。可動コイル部３３Ａ，３３Ｂはその内部に蛇腹機構３４を備えており、この蛇腹機構３４はオペレータが行う、第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂを折り畳む又は伸ばす操作に対してフレキシビリティを発揮するようになっている。

このため、オペレータの上記折畳み及び延伸操作によって、第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂをそのフラットな位置Ｐ１（非撮像時の位置：図３参照）と立設位置Ｐ２（撮像時の位置：図３、４参照）の位置に止めることができる。フラットな位置Ｐ１は、通常、患者をストレッチャーから寝台ＢＤに移すとき及び寝台ＢＤから搬出するときに使用される非撮像時の位置である。勿論、かかるフラットな程度は、オペレータの操作によって決まる。天板Ｔの上面になるべくぴったり沿うようにフラットにする方が良いが、そのフラットな程度は、患者の移動に支障が出ない程度であればよい。

一方、立設位置Ｐ２は撮像時に使用する位置である。このため、オペレータは、第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂをその極限位置まで折り畳むことにより、その止まる位置が立設位置Ｐ２になる。この立設位置Ｐ２に在る第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂは、第１の固定コイル部３１の横方向の長さ及び湾曲具合と協働して、被検体の首部の側面に極力接近するように角度設定されている。この立設位置Ｐ２は、天板Ｔにほぼ垂直になっている。

可動コイル部３３Ａ，３３Ｂのそれぞれは、蛇腹機構３４と、この蛇腹機構３４に内蔵したフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）で形成したコイルパターン３５（図５参照）とを備える。これにより、オペレータが手で操作できる、受信コイルアセンブリＣＡの可動部分を構成している。これに対して、第１の固定コイル部３１及び第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂはそれぞれ固定体を成す樹脂製の基板３６（図５参照）と、この基板３６上に形成したコイルパターン３５とを備えている。これにより、高周波コイル７Ｒの固定部分を構成している。

また、撮像時には、第３の固定コイル部としての上部固定コイル部３８が第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂの両端を繋ぐように設置される。この上部コイル部３８は別体コイルとして用意されているもので、受信コイルアセンブリＣＡ、すなわち高周波コイル７Ｒの一部を成す。この上部コイル部３８は、樹脂製の基板（図示せず）と、この基板上に形成したコイルパターン３９とを有している。また、上部コイル部３８には、第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂの両端を繋ぐ着脱機構（図示せず）が設けられている。この着脱機構により、第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂの両端に着脱自在に取り付けられる。

これら６つのコイル部３１，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂは、固定手段（図示せず）を介して、相互に固定的に連結されている。また、それら６つのコイル部３１，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３８のコイルパターン３５、３９は、互いに電気的に接続されて磁気的な観点で言う高周波コイル７Ｒが実現され、且つ、図示しないリード線を介して受信器８Ｒに接続されている。

このため、撮像しないときには、オペレータは、両翼に相当する第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂを天板Ｔに押し付けるように押すことで、可動コイル部３３Ａ、３３Ｂが延びて第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂがフラットな位置Ｐ１を採る（図３参照）。これにより、受信コイルアセンブリＣＡ、すなわち受信用高周波コイル７Ｒが天板Ｔ上でほぼフラットになる。したがって、次の撮像時に、受信コイルアセンブリＣＡが邪魔になることなく、患者をストレッチャーから容易に天板Ｔの上に移動させることができるので、オペレータの労力を軽減することができる。

一方、このように患者を天板Ｔ上に載せた場合、患者の首部を第１の固定コイル部３１の上に位置させる。そして、オペレータは、今度は、第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂを天板Ｔから持ち上げて患者に押し付けるように押すことで、可動コイル部３３Ａ、３３Ｂが湾曲して第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂが立設位置Ｐ２を採る（図３、４参照）。次いで、上部コイル３８を、第２の固定コイル部３２Ａ，３２Ｂの両者を繋ぐようにセットする。これにより、患者の首部の周りに近接して受信コイルアセンブリＣＡ、すなわち受信用高周波コイル７Ｒが配置されることになる。この状態で磁気共鳴イメージングが実行されるので、かかる近接配置により、被検体内の磁気共鳴現象に拠るＭＲ信号を高いＳＮ比で受信することができる。

撮像が終わると、高周波コイル７Ｒはまた、非撮像時のフラットな姿勢に戻される。

このように、本実施形態においては、頸椎を撮像するための受信用高周波コイル７Ｒ（受信コイルアセンブリＣＡ）は、非撮像時か撮像時かという両モードに応じて、それぞれのモードに適した姿勢を採ることができる。これゆえ、高周波コイル７Ｒを常設させておいても、患者の天板Ｔへの及び天板Ｔからの搬入及び搬出に支障を来たすことがない。したがって、患者スループットもよくなる。また、高周波コイル７Ｒは非撮像時にはフラットな姿勢を採って天板Ｔ上に位置するだけに見えるから、患者に与える心理的な負担も軽減される。

以上のように、患者をストレッチャーから寝台に移動させるときに障害にならず、患者の心理的な負担を助長させることがなく、かつ、高いＳＮ比を維持することができる形状を有した常設の受信用高周波コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置を提供することができる。

なお、非撮像時に受信コイルアセンブリＣＡを天板Ｔに収納したときにその収納を検知するセンサ又は検出回路を設け、このセンサなどの検知信号を用いて、かかる収納が確実に行われているか否かを判断するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の概略構成を説明する図。 受信用高周波コイルの構成を示す概略構成図。 受信用高周波コイルを寝台の長手方向からみたときの可動状態（撮像時の立位姿勢及び非撮像時の収納姿勢）を説明する図。 受信用高周波コイルの可動状態を寝台の横方向から見た説明図。 受信用高周波コイルのコイル部のコイルパターンを説明する図。

符号の説明

７Ｒ 受信用高周波コイル
３０ 着脱機構
３１ 第１の固定コイル部
３２Ａ，３２Ｂ 第２の固定コイル部
３３Ａ，３３Ｂ 可動コイル部
３４ 蛇腹機構
３５ コイルパターン
３６ 基板
３８ 上部固定コイル部（第３の固定コイル部）
３９ コイルパターン
４０ 固定手段
ＣＡ 受信コイルアセンブリ
ＢＤ 寝台
Ｔ 天板

Claims (8)

1. 寝台の天板に置かれた被検体から、磁気共鳴に応じた信号を収集する高周波コイルを有するコイルアセンブリを搭載した磁気共鳴イメージング装置において、
   前記コイルアセンブリは、前記天板に常設するとともに、非撮像時の位置と撮像時の位置とを選択的に採るように少なくとも一部の形状を変形可能な構造を有する、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記非撮像時の位置は、前記コイルアセンブリの全体が前記変形によって前記天板に沿った姿勢を採る位置である請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記コイルアセンブリは、前記天板に沿った姿勢を採るときに、前記天板の上面に沿ってほぼ平行になるか、又は、前記天板の内部に少なくとも一部が埋設された状態で前記天板に沿ってほぼ平行になる請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記コイルアセンブリは、前記天板に固定的に配設される第１の固定コイル部と、前記被検体に近接して位置可能な第２の固定コイル部と、前記第１の固定コイル部と前記第２の固定コイル部とを相互に結合しかつ前記変形を可能にする可動コイル部とを有する請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記第２の固定コイル部は、前記被検体の両側部に近接して位置可能な２つの固定コイル部で成り、
   前記コイルアセンブリは、前記被検体の上方に近接して位置可能であって、前記２つのコイル固定部の両端に結合可能な第３の固定コイル部を有する請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記可動部は、蛇腹構造の部材で構成されている請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記高周波コイルは、前記被検体の頸椎を撮像可能な高周波コイルである請求項１〜６の何れか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 磁気共鳴イメージング装置に用いられる寝台の天板に置かれた被検体から磁気共鳴に応じた信号を収集する高周波コイルを有する受信コイルアセンブリであって、
   前記天板に常設するとともに、非撮像時の位置と撮像時の位置とを選択的に採るように少なくとも一部の形状を変形可能な構造を有する、ことを特徴とする受信コイルアセンブリ。

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