JP2008532610A - 磁気共鳴ｒｆコイル用のシームレスな筐体 - Google Patents

Abstract

汚染された環境内で使用するための再利用可能なコイル組立体３６は、シームレスな筐体３８を含む。ＲＦコイル素子７０及び電子回路８８は、前記シームレスな筐体３８に入れられる。前記ＲＦコイル素子７０は前記電子回路８８に接続されている。前記筐体３８は、熱溶解積層法処理を用いて熱可塑性材料から一体形成される。

Description

以下の説明は磁気共鳴技術に関する。それは、医療用磁気共鳴撮像システム用の局所コイルに関連した特定用途であることが分かり、特にそれらを参照して説明される。しかしながら、本発明は、他の形式の磁気共鳴システム、磁気共鳴分光システム等に関連した用途であることも分かっている。

磁気共鳴撮像において、略均一な主磁場が検査領域内に発生する。この主磁場が検査領域内において撮像されている被験者の核スピンシステムを偏極させる。磁気共鳴はＲＦ励起信号を前記検査領域内に伝送することにより、主磁場と位置合わせした双極子において励起される。特に、ＲＦコイル組立体によって伝送されたＲＦパルスは、前記双極子を前記主磁場との位置合わせから傾けられ、巨視的な磁気モーメントベクトルに前記主磁場に平行な軸の周りで歳差運動をさせる。この歳差運動をしている磁気モーメントは、それが緩和し、主磁場と位置合わせした前の状態に戻るので、対応するＲＦ磁気信号を発生させる。このＲＦ磁気共鳴信号は、ＲＦコイル組立体により受信され、この受信された信号から、人間が視認可能なディスプレイに表示するための画像表現が再構成される。

ある医療用ＭＲＩ用途において、検査されている患者の特定領域の限られた視界及び浸透深さにわたる撮像スキャンを行うことが利点である。幾つかの用途において、器官又は関心領域は、内部にあり及び体腔の近位にある。このような領域は、肛門、前立腺、頸部及び患者の内部空洞に関連する他の領域を含んでいる。他の用途では、前記コイルは、患者の外側部分に接して保持される。

通例、侵襲性用途に用いられるＲＦコイルは、医療グレードのプラスチックから構成される。これらコイルは、粘膜、血液関門(blood barriers)又は他の体液と接することが起こるので、高いレベルの殺菌又は除菌が望ましい。上記コイルは、各使用後に表面殺菌及び洗浄に対する厳しい要件に従う。これらコイルはしばしば、複数のプラスチック部品からなるプラスチックのハウジング複合物に入れられたコイル及び電子部品から構成され、これにより前記部品が接している場所に継ぎ目(seam)を持つ。例えばプラスチック部品間にある継ぎ目のような微細な隙間が細菌を詰まらせたり、隠したりして、洗浄及び殺菌を難しい作業にさせる。微生物は、液状の殺菌剤がバクテリアを確実に除去することができない隙間に詰まらせることがある。現在では、前記継ぎ目は埋められる、又は前記コイルが患者間で洗浄可能及び殺菌可能である生体毒性要件に適合するUSP class VIのエポキシで組立体全体が被覆されるかである。しかしながら、このような処理は高価である。

以下の説明は、上述した制限及びその他を克服する改善された装置及び方法を考慮している。

ある態様によれば、汚染された環境内で使用するための再利用可能なコイル組立体が開示されている。このコイル組立体は、シームレスな外部被覆、前記外部被覆内において堅く内部に位置決めされたＲＦコイル素子、及び前記シームレスな外部被覆内に入れられた、ＲＦコイル素子に接続されている電子回路、を有する。

他の態様によれば、殺菌可能なＲＦコイル組立体を製造する方法が開示されている。ＲＦコイル素子は電子回路に接続されている。ＲＦコイル及び電子回路はシームレスな外部被覆内に入れられている。

ある利点は、洗浄及び殺菌するのが難しい継ぎ目又は隙間を取り除くことにある。

もう１つの利点は、簡単に汚染されるコイル組立体の改善された再利用性にある。

他の利点は、製造の簡単さにある。

数多くの追加の利点及び恩恵は、以下の詳細な説明を読む際に、当業者には明らかとなるであろう。

本発明は、様々な構成要素及び構成要素の配列の形式であると共に、様々な処理動作及び処理動作の配列の形式をとる。図面は単に好ましい実施例を説明するためだけであり、本発明を限定するとは考慮されない。

図１を参照すると、磁気共鳴撮像スキャナ１０は、患者又は他の撮像被験者１６がその中に配置された検査領域１４を定義するハウジング１２を含んでいる。このハウジング１２に配置される主磁石２０は、略空間的及び時間的に一定では主磁場を前記検査領域１４内に発生させる。通例、この主磁石２０は、冷却シュラウド(cryoshrouding)２４で覆われた超電導磁石である。しかしながら、常電導の主磁石が使用されることも可能である。勾配磁場コイル３０が前記ハウジング１２内又はハウジング上に配され、前記検査領域１４内にある主磁場に選択した勾配磁場を重畳する。通例、磁場勾配コイル３０は、検査領域１４内に、選択した方向且つ選択した勾配強度で勾配磁場を発生させるための複数のコイルを含む。例えば、これら勾配コイル３０は、如何なる選択した方向に前記選択した勾配磁場を協働して製造するｘ−、ｙ−及びｚ−勾配コイルを含む。

例えば包囲しているＲＦシールド３４を用いて絶縁している誘電性の成形体(insulating dielectric former)に配置されるストリップ線路コイル、固定した導体輻及びリングを備えたバードケージコイル等のような全身用ＲＦコイル３２が前記ハウジング１２内又はハウジング１２上に配され、検査領域１４にＲＦ励起パルスを注入し、発生した磁気共鳴信号を検出する。前記被験者１６の限られた領域の画像を生成するために、１つ以上の局所ＲＦコイルは普通に、選択した領域に隣接して置かれる。ある実施例において、前記局所コイルは侵襲性コイル、そうでなければ、例えば腔内コイル、前立腺コイル、生検乳房コイル、カテーテルコイル等のような患者の身体に導入されるか、又は説明されるコイル組立体３６のような患者に隣接して置かれるかのどちらか一方である容易に汚染されるコイルである。このコイル組立体３６は、以下に詳細に説明されるように、アクティブコイル素子及び適切なドライブエレクトロニクスが入れられるシームレスな筐体又はケース３８を含んでいる。

磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）コントローラ５０は、選択した磁気共鳴撮像シーケンスを実行する。このコントローラ５０は、勾配コイル３０に結合されている勾配磁場コントローラ５２を操作して、検査領域１４における主磁場に選択した勾配磁場を重畳し、示されるようなＲＦコイル３２又は局所コイル３６、表面コイル、コイルアレイ等に結合されるＲＦ送信機５４を操作して、磁気共鳴周波数あたりで選択したＲＦ励起パルスを前記検査領域１４に注入する。２次元撮像に対し、ＲＦ励起は、勾配システム３０、５２により加えられる同時のスライス選択傾斜磁場も含んでいる。

ＲＦ励起パルスは、傾斜磁場を選択した方向にあると共に、選択した短いエコー時間の磁気共鳴撮像シーケンスに従う選択した勾配強度で、印加することにより空間的に半径方向に符合化される、撮像被験者１６における磁気共鳴信号を励起させる。撮像コントローラ５０は、前記選択した磁気共鳴撮像シーケンスに従って、ＲＦコイル３６（又は３２）と接続されるＲＦ受信機を操作して、半径方向の読み取られた磁気共鳴信号を受信し、前記受信された半径方向の読み取られたデータはデータメモリ６０に記憶される。

再構成プロセッサ６２は、高速フーリエ変換又は他の適切な再構成アルゴリズムを適用することにより、前記データを３Ｄ画像表現に再構成する。この再構成された画像は画像メモリ６４に記憶され、ワークステーション６８のユーザインタフェース６６に表示され、ＬＡＮ又はインターネットを介し送信され、プリンターにより印刷され、また別の方法で利用されることができる。説明される実施例において、ユーザインタフェース６６は、放射線技師又は他のユーザが撮像コントローラ５０と対話することも可能にする。他の実施例において、スキャナ１０を操作する及び復元された画像を表示する、またそうでなければ他の方法で操作するための別々のユーザインタフェースが設けられる。

図２、３を参照すると、前記コイル組立体３６は、シームレスな筐体３８を有し、その筐体内にアクティブＲＦコイル素子７０が堅く固定されている。特に、前記コイル素子７０は、ループ状にされ、リング部７６の空洞７２、さらに正確には下半分のリング部７８にしっかりと固定される。この下半分のリング部７８は、シャフト８６の関連する下半分のシャフト部に接続され、同調及び整合回路を含む例えばプリント回路基板のような適切な電子機器８８を収容している。前記電子機器が設置された後、前記下半分７８、８２の形成は、完全なケース３８を形成するために、関連する上半分８０、８４を形成し続ける。このケースは好ましくは、侵襲性製品の生体毒性要件に適合するUSP class VIのプラスチックで構成される。ＲＦケーブル（図示せず）は、前記同調及び整合回路の出力をＭＲＩシステムのプリアンプに接続する。好ましくは、前記ケーブルは、非磁性バージョンの標準的なＲＧ１７４ケーブルから構成される。外側のケーブルの絶縁にわたり、無毒のＰＶＣ外装が好ましくは成形される。このＰＶＣ外装は、患者との適切な無毒の接触を提供し、患者と、ケーブルの外側の電気シールドとの間の距離を絶縁する電場も提供し、これによりＲＦ焼損(RF burn)の危険を防ぐことができる。

図４を参照すると、押出機１００は、熱溶解積層法(FDM: Fused Deposition Modeling)により、ＣＡＤファイルから直接、シームレスな筐体を製造する。他の材料とは異なり、ＦＤＭ材料の特性は時間と共に又は環境暴露で変化しない。特に、適切な熱可塑性材料１０４を坦持しているカートリッジ１０２が前記押出機１００に挿入される。上記材料の一例は、侵襲器具と共に使用するための生体適合性材料であるUSP class VIのポリカーボネートである。より大きな力及び負荷に耐えることができる他の熱可塑性材料、例えばＰＰＳＦ(polyphenylsulfone)、エラストマ、ワックス等も考えられている。

通例、前記材料は糸巻（スプール）に巻かれたコード状の材料である。プラスチックのベース１０６がプラットフォーム１１０内に位置決めされる保持トレイ１０８に挿入される。このプラットフォーム１１０は、プラットフォーム１１０を前、後、左、右、上及び下へ正確に移動することを容易にするモータ及び駆動機のような関連する駆動装置１１２を有する。ユーザは、ワークステーション６８又は何らかの他の適切なコンピュータを用いることにより、関連する筐体３８に適切なＣＡＤ描画情報を含むソフトウェアファイル１２０を作成する。ワークステーション６８は、ハードウェア１１４、ソフトウェア１１６並びにキーボード及びマウスのような入力手段１１８を含み、前記押出機１００の制御を容易にする。スライスアルゴリズム１２２は、前記筐体３８をスライスして、複数の薄い平面層にする。好ましくは、各層は約０．０５ｍｍの厚さである。幾何学アルゴリズム１２６は、各層での筐体３８の形状を計算する。運動経路生成アルゴリズム１２８は、押し出し中に押し出しヘッド１３０が進む経路を計算する。通例、筐体３８の形状は、例えば０．０５×０．０５ｍｍの矩形断面のような、好ましくは０．０１ｍｍ^２よりも小さい断面を持つ多様な小さい断面のリボンに分割され、各層を形成する。プラットフォーム１１０が前、後、左及び／又は右に動かされている間、押し出しヘッド１３０は所定の位置に留まっている一方、前記押し出しヘッド１３０は小さい断面のリボンを押し出し、所望の形状を埋める。代わりに、押し出しヘッド１３０が水平面を移動することができると共に、プラットフォーム１１０は単に下方に割り出すだけである。この材料は、加えたらすぐに殆ど硬化するように、関連する軟化又は溶融する圧力及び温度に上げられる。好ましくは、材料のカートリッジが封入された部屋(chamber)は一定温度に保たれる。現在の層が完成した場合、プラットフォーム１１０は、次の層が押し出されるように、下に移動する。このようにして、筐体３８の形状は、小さなリボンからなる連続する層に蓄積される。

押出機１００が筐体の最初の半分又は下方部分７８、８２を製造した後、この押出機１００は、ユーザ活性スイッチ"ポーズ(Pause)"のような休止手段１４０により止められる。前記ベース１０６を備えるプラットフォーム１１０は、前記押出機１００の外へ移される。コイル素子７０及び電子機器８８が対応する下半分の部分７８、８２に挿入され、その後、プラットフォーム１１０が再び押出機１００内に移される。ユーザ活性スイッチ"レジューム(Resume)"のような押し出し再開手段１４２は、押し出し処理を再開させ、前記下方部分７８、８２を製造し続け、筐体３８の関連する上半分の部分８０、８４を一体形成する。完成したコイル組立体３６を備えるプラットフォーム１１０は、押出機１１０から移される。封入されたコイル素子７０及び電子機器８６を備える完成した筐体３８が配置されるプラスチックのベース１０６が前記トレイ１０８から取り外される。前記コイル組立体３６は、前記ベース１０６から取り外され、洗浄され、研かれて滑らかな仕上げにして、研磨される等である。

開示されるやり方において、多層押出処理を使用して、異なる形状のシームレスな筐体の製造が行われることができる。

図５、６を参照する場合、コイル７０及び電子機器８８は、例えば再利用可能なシリコン金型のような金型１４６に吊り下げられる。USP Class VIの要件に適合する液体ウレタン成形剤がコイル及び電子機器を入れている金型に注がれる。この液体ウレタン成形剤を低い注入圧で用いることは、製造処理中にコイル組立体が損傷する可能性を減少させる。

任意には、前記コイル及び電子機器は、プラスチック若しくは誘電性の形成体に搭載される、又は継ぎ合わせたハウジングに搭載され、これは液体ウレタンでカプセル化するための金型内に置かれる。

図６を参照すると、ある実施例において、感染性細菌が拡散する可能性をさらに減少させるために、抗菌剤１５０が筐体３８の外部カバー層１５２、１５４に好ましくは加えられている。図７において、前記抗菌剤は離散した点で概略的に示されているが、しかしながら、この抗菌剤は好ましくは、筐体３８を押し出すのに使用されるプラスチック材料に加えられ、前記外部カバー層１５２、１５４にわたり略均一に加えられた基板である。

図７を参照すると、一体型の抗菌コーティング１５６が前記外部カバー層１５２、１５４の外部表面に夫々塗布されている。

抗菌剤を含んでいるコイル組立体３６は、患者間に感染性病原体が拡散する可能性を有利に減少させる。その上、抗菌剤は、撮像被験者１６又は放射線技師、専門家もしくは他のオペレータが触れる磁気共鳴撮像システムの他の部品に加えられることもできる。例えばキーボード１１８若しくは他のオペレータ制御器、ガントリ若しくはハウジング１２、又は患者支持台等は、抗菌剤を加えることが可能である。同様に、撮像被験者１６を位置決め又は楽にするのに使用されるパッドに抗菌剤を加えることが可能である。撮像被験者１６又は放射線技師が触れる表面に抗菌剤を加えることは、患者間又は患者と放射線技師との間に感染性病原体が拡散するのを防ぐのに役立つ。

本発明は、好ましい実施例を参照して説明されている。明らかなことに、前述した詳細な説明を読み、理解する際、修正及び変更が当業者に思いつくことがあるだろう。本発明は、上記修正及び変更が添付する特許請求の範囲又はそれに等価なものの範囲内にある限りにおいて、前記修正及び変更の全てを含んでいると解釈されることを意図している。

局所ＲＦコイルを用いた磁気共鳴撮像システムを概略的に示す。 シームレスなＭＲコイルの筐体の画像を示す。 コイル組立体及び関連する電子部品の拡大図を概略的に示す。 図２のシームレスな筐体を製造するのに使用される押し出し処理の一部を概略的に示す。 ＭＲコイルを成形するための処理を概略的に示す。 抗菌剤を散布した前記コイル組立体の拡大した縦断面図を概略的に示す。 抗菌剤を含むコイル組立体の拡大した縦断面図を概略的に示す。

Claims (20)

1. 汚染された環境内において使用するための再利用可能なコイル組立体において、
   −シームレスな外部被覆
   −前記外部被覆内において堅く内部に位置決めされたＲＦコイル素子、及び
   −前記シームレスな外部被覆内に入れられた、前記ＲＦコイル素子に接続されている電子回路
   を有する再利用可能なコイル組立体。
2. 前記外部被覆は、多様な成形層を含んでいる請求項１に記載のコイル組立体。
3. 前記外部被覆は、熱溶解積層法を用いて一体構成される請求項１に記載のコイル組立体。
4. 前記外部被覆は、USP Class VIの生体毒性要件に適合する熱可塑性材料から構成される請求項１に記載のコイル組立体。
5. 前記外部被覆は、ポリカーボネート材料から構成される請求項４に記載のコイル組立体。
6. 前記外部被覆は、プラスチックから構成される成形されたシームレスな外部表面を含む請求項１に記載のコイル組立体。
7. 前記外部被覆は、液体ウレタン成形剤から成形される請求項６に記載のコイル組立体。
8. 前記ＲＦコイル及び電子回路は、前記成形されたプラスチックにより入れられる請求項６に記載のコイル組立体。
9. 請求項１に記載のコイル組立体を含んでいる磁気共鳴撮像システム。
10. −ＲＦコイル素子を電子回路と接続させ、及び
    −前記ＲＦコイル素子及び前記電子回路をシームレスな外部被覆に入れる
    ことを有する殺菌可能なＲＦコイル組立体を製造する方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、前記外部被覆に入れるステップは、
    −前記外部被覆の第１の部分を形成するために、事前に指定した形状で熱可塑性材料のリボンを押し出すステップ、
    −押し出しプレスを停止するステップ、
    −前記ＲＦコイル素子及び前記電子回路を前記外部被覆の前記第１の部分内に固定するステップ、及び
    −前記外部被覆の前記第１の部分と第２の部分との間に継ぎ目が無いように、前記外部被覆の前記第２の部分をシームレスに製造し続けるために前記熱可塑性リボンを押し出し続けるステップ
    を有する方法。
12. 前記熱可塑性材料はポリカーボネート材料である請求項１１に記載の方法。
13. 前記リボンは０．０１ｍｍ^２よりも小さい断面を持つ請求項１１に記載の方法。
14. 前記外部被覆に入れるステップは、
    −各層が後続する層を始める前に完成している層に前記外部被覆を製造するステップ
    を有する請求項１３に記載の方法。
15. 前記外部被覆を研く及び研磨することをさらに含む請求項１３に記載の方法。
16. 前記外部被覆に入れるステップは、
    −前記接続されたＲＦコイル素子及び前記電子回路を金型に置くステップ、
    −前記液状の成形材料で前記金型を埋めるステップ、及び
    −前記シームレスの外部被覆を形成するために、前記液状の成形材料を成形するステップ
    を有する請求項１０に記載の方法。
17. 前記ＲＦコイル部分及び前記電子回路を前記金型に置く前に、前記ＲＦコイル部分及び電子回路を一片以上のプラスチックに搭載することをさらに含む請求項１６に記載の方法。
18. 前記液状の成形材料は、生体適合性の液体ウレタンである請求項１７に記載の方法。
19. 前記金型は柔軟なシリコンから形成される請求項１７に記載の方法。
20. 請求項１０に記載の方法により製造されるコイル組立体。

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