JP2009039247A - Ｍｒｉ装置及びｍｒｉ装置用傾斜磁場電源 - Google Patents

Abstract

【課題】パワーステージの一部が故障した場合でも傾斜磁場コイルに対し駆動信号を継続して供給することが可能な傾斜磁場電源の提供。
【解決手段】傾斜磁場電源２２では、高電圧源５５とこの高電圧源５５から供給される高電圧をスイッチングして駆動波形を形成するフルブリッジ回路５６を有する複数のパワーステージ５４がカスケード接続され、更に、これらパワーステージ５４の各々には、フルブリッジ回路５６の故障を検出する故障検出部５８と前記フルブリッジ回路５６の入出力端子を短絡／開放する開閉部５７が設けられている。そして、故障検出部５８によって故障が検出されたフルブリッジ回路５６の入出力端子を開閉部５７にて短絡することにより故障したフルブリッジ回路５６が含まれるパワーステージ５４を排除し、正常なパワーステージ５４のみを用いて傾斜磁場コイル２１に対する駆動信号の生成を行なう。
【選択図】図２

Description

本発明はＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用傾斜磁場電源に係り、特に、駆動信号を生成する複数のパワーステージの一部が故障してもＭＲＩ撮影を継続して行なうことが可能なＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用傾斜磁場電源に関する。

磁気共鳴イメージング法（ＭＲＩ）は、静磁場中に置かれた生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）に基づいてＭＲＩ画像データ（以下では、画像データと呼ぶ。）を生成する画像診断法である。ＭＲＩ装置は、被検体内から生じるＭＲ信号を用いた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等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きている。

ＭＲＩ装置のガントリの中央部に設けられた撮影野の周囲には、この撮影野に挿入された被検体に対して静磁場を発生する主磁石、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル及びＲＦパルスを照射する送信コイルと、このＲＦパルスに基づいて前記被検体が発生するＭＲ信号を受信する受信コイルが被検体の体軸方向を共軸として同心円状に配置されている。そして、主磁石には静磁場を形成するための電流が静磁場電源によって供給され、傾斜磁場コイルには傾斜磁場の形成を目的としたパルス電流が傾斜磁場電源から供給され、更に、送信コイルにはＲＦパルスを照射するためのパルス電流が送信部から供給される。

そして、傾斜磁場コイル及び傾斜磁場電源によって形成される傾斜磁場により被検体１５０が置かれた空間の符号化が行なわれる。即ち、傾斜磁場電源からＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸に対応した傾斜磁場コイルの各々に供給されるパルス電流を制御することにより、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向及びＺ軸方向の傾斜磁場は合成され、互いに直交するスライス選択傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場及び読み出し（周波数エンコード）傾斜磁場を任意の方向に設定することが可能となる。そして、各方向の傾斜磁場は、主磁石によって形成された強力な静磁場に重畳されて被検体に加えられる。

傾斜磁場コイルにパルス電流を供給する傾斜磁場電源として各種の方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図６は、フルブリッジ回路１５６−１乃至１５６−５を有した５段のパワーステージ１５４−１乃至１５４−５をカスケード接続することによって高電圧の振幅を有した駆動信号の生成を可能にする従来の傾斜磁場電源１２２を示したものであり、例えば、パワーステージ１５４−１乃至１５４−５が備えるフルブリッジ回路１５６−１乃至１５６−５の各々は、高電圧源１５５−１乃至１５５−５から供給されるＶ０（Volts）の直流電圧をスイッチングすることにより−Ｖ０（Volts）乃至Ｖ０（Volts）の振幅を有する駆動信号を生成する。そして、パワーステージ１５４−１乃至１５４−５の各々において生成されたサブ駆動信号は、カスケード接続による合成によって−５Ｖ０（Volts）乃至５Ｖ０（Volts）の振幅を有する駆動信号に変換され、この駆動信号に基づくパルス電流が傾斜磁場コイル１２１へ供給される。
米国特許第６６７１３３０号明細書

上述の方法によれば、サブ駆動信号を発生する複数のパワーステージをカスケード接続することによって高電圧の振幅を有する駆動信号を比較的容易に生成することが可能となる。しかしながら、カスケード接続された複数のパワーステージの何れかがフルブリッジ回路を構成するスイッチング素子等の故障によって開放状態になった場合、駆動信号の生成が不可能となり、このようなフルブリッジ回路の故障がＭＲＩ撮影中に発生した場合、ＭＲＩ撮影を中断しなくてはならないという問題点を有していた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＭＲＩ装置の傾斜磁場電源に設けられたパワーステージの一部がＭＲＩ撮影中に故障することによりその使用が不可能となった場合でもＭＲＩ撮影を継続して行なうことが可能なＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用傾斜磁場電源を提供することにある。

上記課題を解決するために、高電圧源から供給される高電圧をスイッチング処理してサブ駆動信号を生成するフルブリッジ回路を備えた複数のパワーステージを有し、これらのパワーステージのカスケード接続により前記サブ駆動信号を合成して得られる駆動信号を傾斜磁場コイルへ供給するＭＲＩ装置用傾斜磁場電源において、前記フルブリッジ回路の故障を検出する故障検出手段と、前記フルブリッジ回路の出力端子を開閉する開閉手段と、前記故障検出手段から出力される故障検出信号に基づいて、故障が検出されたフルブリッジ回路を短絡し、健全なフルブリッジ回路から得られる前記サブ駆動信号を合成して縮退した駆動信号を生成するための制御を前記開閉手段に対して行なうパワーステージ制御手段とを備えたことを特徴としている。

又、請求項４に係る本発明のＭＲＩ装置用傾斜磁場電源は、高電圧源から供給される高電圧をスイッチング処理してサブ駆動信号を生成するフルブリッジ回路を備えた複数のパワーステージを有し、これらのパワーステージのカスケード接続により前記サブ駆動信号を合成して得られる駆動信号を傾斜磁場コイルへ供給するＭＲＩ装置用傾斜磁場電源において、ＭＲＩ撮影に使用中のパワーステージにおけるフルブリッジ回路の故障を検出する故障検出手段と、前記使用中のパワーステージにおけるフルブリッジ回路の出力端子及び予備用のパワーステージにおけるフルブリッジ回路の出力端子を開閉する開閉手段と、前記故障検出手段から出力される故障検出信号に基づいて故障した前記使用中のパワーステージにおけるフルブリッジ回路の出力端子を短絡すると共に予め短絡されていた前記予備用のパワーステージにおけるフルブリッジ回路の出力端子を開放し、健全なフルブリッジ回路を有するパワーステージとフルブリッジ回路の出力端子が開放された前記予備用のパワーステージのカスケード接続によりこれらのパワーステージにて生成された前記サブ駆動信号を合成して前記駆動信号を生成するための制御を前記開閉手段に対して行なうパワーステージ制御手段とを備えたことを特徴としている。

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ＲＦパルスを照射し、このとき前記被検体から発生するＭＲ信号を検出して画像データを生成するＭＲＩ装置において、請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載したＭＲＩ装置用傾斜磁場電源を用いて前記傾斜磁場を形成することを特徴としている。

本発明によれば、ＭＲＩ装置の傾斜磁場電源に設けられたパワーステージの一部がＭＲＩ撮影中に故障することによりその使用が不可能となった場合でもＭＲＩ撮影を継続して行なうことが可能となる。従って、被検体に対する再検査が不要となるため検査を効率よく完了させることができ、被検体や操作者に対する負担の増大を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下に述べる本発明の実施例における傾斜磁場電源では、高電圧源とこの高電圧源から供給される高電圧をスイッチングして駆動波形を形成するフルブリッジ回路を有した複数のパワーステージがカスケード接続され、更に、これらパワーステージの各々にはフルブリッジ回路の故障を検出する故障検出部とフルブリッジ回路の出力端子を短絡／開放する開閉部が設けられている。そして、故障検出部によって故障が検出されたフルブリッジ回路の出力端子を開閉部にて短絡することによって故障したフルブリッジ回路が含まれるパワーステージを排除し、正常なパワーステージのみを用いて傾斜磁場コイルに対する駆動信号の生成を行なう。

尚、以下では、通常のＭＲＩ撮影において５つのパワーステージがカスケード接続される傾斜磁場電源について述べるが、このＭＲＩ撮影においてカスケード接続されるパワーステージの段数は５つに限定されない。

（装置の構成）
本発明の実施例につき図１乃至図４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２及び図３は、このＭＲＩ装置が備える傾斜磁場電源の具体的な構成を示すブロック図である。

図１に示したＭＲＩ装置１００は、被検体１５０に対して静磁場を発生する静磁場発生部１及び傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部２と、被検体１５０に対してＲＦパルスの照射とＭＲ信号の受信を行なう送受信部３と、被検体１５０を載置する天板４を備え、更に、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、画像データ生成部６において生成される画像データを表示する表示部７と、ＭＲ信号収集条件、画像データ生成条件及び画像データ表示条件の設定や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統括的に制御する制御部９を備えている。

静磁場発生部１は、常伝導磁石あるいは超電導磁石等によって構成される主磁石１１と、この主磁石１１を駆動する静磁場電源１２を備えている。静磁場電源１２は、主磁石１１に対して所定の電流を供給することにより図示しないガントリの撮影野に配置された被検体１５０に対して強力な静磁場を形成する。尚、上述の主磁石１１は、永久磁石によって構成されていてもよい。

一方、傾斜磁場発生部２は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に対して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の各々に対しパルス電流を供給する傾斜磁場電源２２を備えている。

傾斜磁場電源２２は、制御部９から供給されるシーケンス制御信号に基づいて被検体１５０が置かれた撮影野に対し符号化を行なう。即ち、傾斜磁場電源２２は、シーケンス制御信号に基づいてＸ軸方向，Ｙ軸方向及びＺ軸方向の傾斜磁場コイル２１に供給するパルス電流を制御することにより各々の方向に対して傾斜磁場を形成する。そして、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向及び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、位相エンコード傾斜磁場及び読み出し（周波数エンコード）傾斜磁場が所望の方向に形成され、これらの傾斜磁場は、主磁石１１によって形成される静磁場に重畳されて被検体１５０に印加される。尚、傾斜磁場電源２２は、本実施例のＭＲＩ装置において最も重要な要素でありその詳細については後述する。

次に、送受信部３は、被検体１５０に対してＲＦパルスを照射する送信コイル３１及び送信部３２と、被検体１５０にて発生したＭＲ信号を受信する受信コイル３３及び受信部３４を有している。但し、送信コイル３１の機能と受信コイル３３の機能を１つのコイルで兼ね備えた送受信コイルを用いてもよい。

送信部３２は、制御部９の後述するシーケンス制御部９２から供給されるシーケンス制御信号に基づき、主磁石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）と同じ周波数の搬送波を有し所定の選択励起波形で変調されたパルス電流を生成する。

送信コイル３１は、送信部３２から供給される上述のパルス電流によって駆動され、被検体１５０の撮影対象部位に対してＲＦパルスを照射する。一方、受信コイル３３は、前記ＲＦパルスの照射により被検体１５０の撮影対象部位から発生したＭＲ信号を高感度で検出するために小口径のコイルが複数個（Ｎ個）配列された所謂アレイコイルによって構成されている。

受信部３４は、図示しないＮチャンネルの増幅回路、中間周波変換回路、検波回路、フィルタリング回路及びＡ／Ｄ変換器等を備え、受信コイル３３が検出した微小なＭＲ信号に対して増幅、中間周波変換、位相検波、フィルタリング等の信号処理を行なった後Ａ／Ｄ変換する。但し、前記増幅回路は、受信コイル３３が検出したＭＲ信号を高Ｓ／Ｎで増幅するために、通常、受信コイル３３の近傍に設置されている。

そして、上述の主磁石１１、傾斜磁場コイル２１、送信コイル３１及び受信コイル３３の各々は、ＭＲＩ装置１００の図示しないガントリに設けられ、このガントリの中央部には撮影野が形成される。即ち、ガントリの中心には天板４と共に被検体１５０が挿入される撮影野が設けられ、この撮影野の周囲には受信コイル３３、送信コイル３１、傾斜磁場コイル２１及び主磁石１１がＺ軸を共軸として同心円状に配置されている。

次に、天板４は、ガントリの近傍に設置された図示しない寝台の上面においてＺ軸方向にスライド自在に取り付けられ、天板４に載置された被検体１５０を体軸方向（Ｚ軸方向）に移動することにより被検体１５０の撮影対象部位を撮影野の所望位置に設定する。この場合、撮影対象部位が撮影野の近傍に設けられた受信コイル３３に対向するように天板４の移動が図示しない天板移動機構部及び天板移動制御部によって設定される。

図１へ戻って、画像データ生成部６は、ＭＲ信号記憶部６１、高速演算部６２及び画像データ記憶部６３を備え、ＭＲ信号記憶部６１には、送受信部３の受信部３４によって中間周波変換、位相検波、更には、Ａ／Ｄ変換されたＮチャンネルのＭＲ信号が制御部９の主制御部９１あるいはシーケンス制御部９２から供給される撮影位置情報と共に順次保存される。

一方、高速演算部６２は、受信部３４から供給されＭＲ信号記憶部６１に一旦保存された２次元的なＭＲ信号と撮影位置情報を読み出し、このＭＲ信号に対し２次元フーリエ変換による画像再構成処理を行なって画像データを生成する。そして、得られた画像データは画像データ記憶部６３に保存される。又、高速演算部６２は、ＭＲ信号記憶部６１に保存された３次元的なＭＲ信号に対し３次元フーリエ変換による再構成処理を行なってボリュームデータ（３次元データ）を生成し、このボリュームデータに基づいて３次元画像データやＭＰＲ画像データを生成する。この場合、高速演算部６２は、例えば、ボリュームデータをレンダリング処理してボリュームレンダリング画像データやサーフェィスレンダリング画像データを生成する機能や前記ボリュームデータの所望スライス断面におけるＭＰＲ(Multi Planar Reconstruction)画像データを生成する機能を有している。

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６３から供給される画像データに制御部９から供給される被検体情報等の付帯情報を付加して表示データを生成する。そして、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てＣＲＴあるいは液晶パネルからなる前記モニタに表示する。

次に、入力部８は、操作卓上にスイッチ、キーボード、マウス等の各種入力デバイスや表示パネルを備え、被検体情報の入力、ＭＲ信号収集条件の設定、画像データ生成条件の設定、画像データ表示条件の設定、各種コマンド信号の入力等が上述の入力デバイスや表示パネルを用いて行なわれる。

制御部９は、主制御部９１及びシーケンス制御部９２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、ＭＲＩ撮影に使用する各種パルスシーケンス情報（例えば、傾斜磁場コイル２１や送信コイル３１に供給するパルス電流の中心周波数及び帯域、大きさ、供給時間、供給タイミングなどに関する情報）が予め保管され、更に、入力部８にて入力／設定された被検体情報、ＭＲ信号収集条件、画像データ生成条件、画像データ表示条件等の情報が保存される。一方、主制御部９１のＣＰＵは、前記記憶回路に保存された各種情報に基づいてＭＲＩ装置１００の各ユニットを制御し、被検体１５０に対するＭＲＩ撮影を行なう。例えば、前記ＣＰＵは、入力部８から入力される各種設定情報に基づいて自己の記憶回路に予め保管されていた各種パルスシーケンスデータの中から所望のパルスシーケンスデータを読み出してシーケンス制御部９２へ供給する。

又、主制御部９１は、図示しないネットワークインターフェース及びネットワークを介しＭＲＩ装置１００のメンテナンスを担当するサービスセンターの端末装置に接続されている。そして、傾斜磁場電源２２において故障が発生した場合、この傾斜磁場電源２２が有する後述の故障検出部５８から出力される故障検出信号は主制御部９１及びネットワークを介してサービスセンターに供給され、サービスセンターにおけるメンテナンス担当者に報知される。

一方、制御部９のシーケンス制御部９２は、図示しないＣＰＵを備え、主制御部９１から供給されるパルスシーケンスデータに基づいてシーケンス制御信号を生成する。そして、このシーケンス制御信号を傾斜磁場発生部２の傾斜磁場電源２２及び送受信部３の送信部３２へ供給することにより傾斜磁場コイル２１及び送信コイル３１に対するパルス電流の中心周波数、帯域、大きさ、供給時間、供給タイミング等を制御する。

次に、本実施例の最も重要なユニットである傾斜磁場電源２２につき図２乃至図４を用いて説明する。図２は、傾斜磁場電源２２の構成を示すブロック図であり、この傾斜磁場電源２２は、図１に示した傾斜磁場コイル２１にパルス電流を供給するための駆動信号を生成する駆動信号生成部５１と、この駆動信号の波形特性を設定する各種波形パラメータが予め保管されているパラメータ記憶部５２と、主制御部９１及びシーケンス制御部９２から供給される制御信号やパラメータ記憶部５２から供給される波形パラメータに基づいて駆動信号生成部５１が備える後述のパワーステージ５４−１乃至５４−５を制御するパワーステージ制御部５３を備えている。

駆動信号生成部５１は、例えば、図２に示すように５個のパワーステージ５４（５４−１乃至５４−５）を備え、これらパワーステージ５４の各々は、高電圧源５５、フルブリッジ回路５６、開閉部５７及び故障検出部５８を有している。このような各ユニットを有するパワーステージ５４の具体的な構成と機能につき図３を用いて説明する。

図３に示したパワーステージ５４の高電圧源５５は、図示しない外部の電源から供給された電荷の蓄積によりその端子電圧がＶｏ（Volts）（例えば、Ｖｏ＝４００Volts）のコンデンサＣ０を有している。一方、フルブリッジ回路５６は、ゲートにＭＯＳＦＥＴが組み込まれたＩＧＢＴ(Insulated gate bipolar transistor)をスイッチング素子（ＳＷ素子）とするブリッジ回路が形成され、このブリッジ回路を構成する４つのＳＷ素子Ｓｗ１乃至Ｓｗ４を制御することにより駆動信号（以下では、サブ駆動信号と呼ぶ。）を生成する。

図４は、ＳＷ素子Ｓｗ１乃至Ｓｗ４のＯＮ／ＯＦＦ制御に伴なってフルブリッジ回路５６の出力端子Ｏａ及びＯｂにおいて得られるサブ駆動信号を示している。即ち、図４に示すように、フルブリッジ回路５６の出力端子Ｏａ及びＯｂに発生するサブ駆動信号の出力電圧Ｖｘは、Ｓｗ２＝Ｓｗ３＝ＯＮ、Ｓｗ１＝Ｓｗ４＝ＯＦＦとなる期間［ｔ２−ｔ３］においてＶ０(Volt)、Ｓｗ１＝Ｓｗ２＝Ｓｗ３＝Ｓｗ４＝ＯＦＦとなる期間［ｔ０−ｔ１］、［ｔ４−ｔ５］及び［ｔ８−ｔ９］において０(Volts)、Ｓｗ１＝Ｓｗ４＝ＯＮ、Ｓｗ２＝Ｓｗ３＝ＯＦＦとなる期間［ｔ６−ｔ７］において−Ｖ０(Volts)となる。そして、ＳＷ素子Ｓｗ１乃至Ｓｗ４に対する上述のＯＮ／ＯＦＦ制御を繰り返すことによりフルブリッジ回路５６の出力端子Ｏａ及びＯｂには図４の下段に示すサブ駆動信号が出力される。尚、上述の説明では、ＳＷ素子Ｓｗ１乃至Ｓｗ４のＯＮ抵抗に起因する電圧降下は無視しているが、実際には、高電圧源５５における高電圧Ｖ０（volts）の７０％〜８０％がフルブリッジ回路５６の出力端子Ｏａ及びＯｂに出力される。

一方、サブ駆動信号の期間［ｔ１−ｔ２］及び期間［ｔ７−ｔ８］における立ち上がり特性や期間［ｔ３−ｔ４］及び期間［ｔ５−ｔ６］における立ち下がり特性は、パワーステージ制御部５３からＳＷ素子Ｓｗ１乃至Ｓｗ４のゲートに供給される波形制御信号によって一義的に決定され、この波形制御信号は、パラメータ記憶部５２に予め保管されている波形パラメータに基づきパワーステージ制御部５３において生成される。

図３へ戻って、パワーステージ５４の故障検出部５８は、フルブリッジ回路５６のＳＷ素子Ｓｗ１乃至Ｓｗ４における故障の有無を検出する。例えば、故障検出部５８は、フルブリッジ回路５６の出力端Ｏａ及びＯｂにおける電圧やインピーダンスあるいはこれらの時間的変化を計測し、得られた計測値と予め設定された許容範囲とを比較することによりフルブリッジ回路５６に対し故障検出を行なう。そして、計測値が許容範囲外に存在する場合、パワーステージ制御部５３に対して故障検出信号を供給する。

一方、開閉部５７は図示しないスイッチング回路を備え、故障検出部５８が出力した上述の故障検出信号に基づいてパワーステージ制御部５３が供給する開閉制御信号を受信し、この開閉制御信号に基づいてフルブリッジ回路５６の出力端子Ｏａと出力端子Ｏｂを短絡する。

次に、図２に示したパラメータ記憶部５２は、フルブリッジ回路５６−１乃至５６−５の各々における出力端子Ｏａ及びＯｂから出力されるサブ駆動信号の波形特性（例えば、立ち上がり特性や立ち下がり特性）を設定する波形パラメータがパワーステージ５４の段数に対応させて予め保管されている。即ち、パワーステージ５４のフルブリッジ回路５６から出力されるサブ駆動信号の波形特性は、これらサブ駆動信号の合成によって生成される駆動信号が所望の立ち上がり特性及び立ち下がり特性を有するように設定され、前記駆動信号の生成に寄与するパワーステージ５４の段数に依存している。従って、パラメータ記憶部５２には、パワーステージ５４の段数に対応した波形パラメータが予め保管されている。

一方、パワーステージ制御部５３は、主制御部９１及びシーケンス制御部９２から供給される制御信号やパラメータ記憶部５２から供給される波形パラメータに基づいて駆動信号生成部５１のパワーステージ５４−１乃至５４−５を制御する。例えば、１つあるいは複数のパワーステージ５４におけるフルブリッジ回路５６が故障した場合、パワーステージ制御部５３は、故障が発生したパワーステージ５４の故障検出部５８から供給される故障検出信号に基づいて開閉制御信号を生成し、この開閉制御信号を故障しているパワーステージ５４の開閉部５７へ供給することにより前記フルブリッジ回路５６の出力端子Ｏａ及びＯｂを短絡する。更に、故障していない（即ち、健全な）パワーステージ５４の段数を検出し、この段数に対応した波形パラメータをパラメータ記憶部５２から読み出す。そして、得られた波形パラメータに基づいて生成した波形制御信号を健全なパワーステージ５４のフルブリッジ回路５６が有するＳＷ素子のゲートへ供給する。

次に、上述の構成と機能を有したパワーステージ５４−１乃至５４−５による駆動信号の生成につき図２を再度用いて説明する。この場合、フルブリッジ回路５６−１の出力端子Ｏｂはフルブリッジ回路５６−２の出力端子Ｏａに接続され、フルブリッジ回路５６−２の出力端子Ｏｂはフルブリッジ回路５６−３の出力端子Ｏａに接続されている。同様にして、フルブリッジ回路５６−３の出力端子Ｏｂはフルブリッジ回路５６−４の出力端子Ｏａに接続され、フルブリッジ回路５６−４の出力端子Ｏｂはフルブリッジ回路５６−５の出力端子Ｏａに接続されている。更に、フルブリッジ回路５６−１乃至５６−５の出力端子Ｏａ及びＯｂには故障検出部５８−１乃至５８−５及び開閉部５７−１乃至５７−５が設けられている。

そして、図２に示した駆動信号生成部５１のパワーステージ５４−１乃至５４−５に設けられたフルブリッジ回路５６−１乃至５６−５の各々が有するＳＷ素子Ｓｗ１乃至Ｓｗ４の全てが正常に動作している場合、開閉部５７−１乃至５７−５は開放状態となり、従って、フルブリッジ回路５６−１の出力端Ｏａとフルブリッジ回路５６−５の出力端Ｏｂの間には、パワーステージ５４−１乃至５４−５の各々から出力されるサブ駆動信号（図４参照）が合成されて最大電圧５Ｖ０（Volts）と最小電圧−５Ｖ０（Volts）を有する駆動信号が生成される。

一方、パワーステージ５４−１乃至５４−５の中の、例えば、パワーステージ５４−２に備えられたフルブリッジ回路５６−２のＳＷ素子Ｓｗ１乃至Ｓｗ４において故障が発生した場合、開閉部５７−２は、パワーステージ５４−２の故障検出部５８−２から出力された故障検出信号に基づいてパワーステージ制御部５３が生成した開閉制御信号を受信し、この開閉制御信号に基づいてフルブリッジ回路５６−２の出力端子Ｏａと出力端子Ｏｂを短絡する。従って、フルブリッジ回路５６−１の出力端Ｏａとフルブリッジ回路５６−５の出力端Ｏｂの間には、パワーステージ５４−１とパワーステージ５４−３乃至５４−５の各々から出力されるサブ駆動信号が合成されて最大電圧４Ｖ０（Volts）と最小電圧−４Ｖ０（Volts）を有する縮退された駆動信号が生成される。

同様にして、例えば、パワーステージ５４−２のフルブリッジ回路５６−２とパワーステージ５４−３のフルブリッジ回路５６−３において故障が発生した場合、開閉部５７−２及び開閉部５７−３は、パワーステージ制御部５３から供給される開閉制御信号に基づいてフルブリッジ回路５６−２及びフルブリッジ回路５６−３における出力端子Ｏａと出力端子Ｏｂを短絡することにより最大電圧３Ｖ０（Volts）と最小電圧−３Ｖ０（Volts）を有する縮退した駆動信号が生成される。

即ち、故障が発生したパワーステージ５４のフルブリッジ回路５６における出力端子Ｏａ及びＯｂを開閉部５７によって短絡することにより出力電圧が縮退された駆動信号が生成され、このとき得られた起動信号を傾斜磁場コイル２１へ供給することによりＭＲＩ撮影が継続して行なわれる。但し、この場合に得られる駆動信号の電圧幅は、既に述べたように故障しているパワーステージ５４の数に伴って減少する。このため、ＭＲＩ撮影によって収集される画像データの画質は多少劣化するが、その程度は一般に許容できるレベルにある。

（縮退された駆動信号の生成手順）
次に、本実施例において使用中のパワーステージ５４が故障した場合に行なわれる縮退した駆動信号の生成手順につき図５のフローチャートを用いて説明する。尚、ここでは、図２に示した５つのパワーステージ５４−１乃至５４−５を用いて行なわれる通常のＭＲＩ撮影の途中で、例えば、パワーステージ５４−２のフルブリッジ回路５６−２において故障が発生した場合を例に縮退された駆動信号の生成手順について述べる。

ＭＲＩ撮影において、駆動信号生成部５１のパワーステージ５４−１乃至５４−５に備えられた故障検出部５８−１乃至５８−５は、フルブリッジ回路５６の出力端Ｏａ及びＯｂにおける電圧やインピーダンスあるいはこれらの時間的変化を計測し、得られた計測値と予め設定された許容範囲とを比較することによりフルブリッジ回路５６−１乃至５６−５における故障の有無を検出する（図５のステップＳ１）。

そして、フルブリッジ回路５６−１乃至５６−５の全てにおいて故障が検出されない場合、通常のＭＲＩ撮影をそのまま継続して行なう（図５のステップＳ２）。一方、フルブリッジ回路５６−２において故障が発生した場合、このフルブリッジ回路５６−２の故障を検出した故障検出部５８−２は、パワーステージ制御部５３に対して故障検出信号を供給する（図５のステップＳ３）。

次いで、パワーステージ制御部５３は、パワーステージ５４−２の故障検出部５８−２から供給される故障検出信号に基づいて開閉制御信号を生成し、この開閉制御信号をパワーステージ５４−２が備える開閉部５７−２へ供給する（図５のステップＳ４）。そして、開閉部５７−２は、この開閉制御信号に従ってフルブリッジ回路５６−２の出力端子Ｏａ及びＯｂを短絡する（図５のステップＳ５）。

又、パワーステージ制御部５３は、健全なパワーステージ５４の段数４（即ち、正常なパワーステージ５４−１、５４−３乃至５４−５の数）を検出し、これらパワーステージ５４の段数４に対応した波形パラメータをパラメータ記憶部５２において予め保管されている各種波形パラメータの中から抽出する（図５のステップＳ６）。そして、得られた波形パラメータに基づいて生成した波形制御信号を健全なパワーステージ５４−１のフルブリッジ回路５６−１及びパワーステージ５４−３乃至５４−５のフルブリッジ回路５６−３乃至５６−５が有するＳＷ素子Ｓｗ１乃至Ｓｗ４のゲートへ供給する（図５のステップＳ７）。

更に、パワーステージ制御部５３は、故障検出部５８−２から供給された故障検出信号を制御部９の主制御部９１へ供給し、主制御部９１は、この故障検出信号に基づいた故障情報を、ネットワークインターフェィス及びネットワークを介しサービスセンターの端末装置へ供給してメンテナンス担当者に報知する（図５のステップＳ８）。

一方、パワーステージ制御部５３から波形制御信号の供給を受けたパワーステージ５４−１のフルブリッジ回路５６−１及びパワーステージ５４−３乃至５４−５のフルブリッジ回路５６−３乃至５６−５の各々は前記波形制御信号に基づいてサブ駆動信号を生成し、これらのサブ駆動信号を合成して生成した駆動信号を傾斜磁場コイル２１へ供給する（図５のステップＳ９）。

（変形例）
次に、上述の実施例の変形例につき図２を用いて説明する。上述の実施例では、カスケード接続された複数のパワーステージ５４の一部において故障が発生した場合、故障したパワーステージ５４におけるフルブリッジ回路５６の出力端子Ｏａ及びＯｂを短絡することにより縮退した駆動信号を生成する場合について述べたが、本変形例では、通常のＭＲＩ撮影において使用されるパワーステージ５４の他に予備用のパワーステージ５４を予め備え、使用中のパワーステージ５４の一部が故障した場合、故障したパワーステージ５４におけるフルブリッジ回路５６の出力端子Ｏａ及びＯｂを短絡することによりこのパワーステージ５４を排除すると共に予備用のパワーステージ５４を新たに追加することによって通常のＭＲＩ撮影の場合と同様の駆動信号を生成する。

例えば、図２に示した傾斜磁場電源２２において、通常のＭＲＩ撮影にて使用される４つのパワーステージ５４−１乃至５４−４と１つの予備用パワーステージ５４−５が備えられている場合、通常のＭＲＩ撮影では、予備用パワーステージ５４−５が備えたフルブリッジ回路５６−５の出力端子Ｏａ及びＯｂを短絡することにより、パワーステージ５４−１乃至５４−４による駆動信号の生成が行なわれる。

一方、パワーステージ５４−２において故障が発生した場合、故障検出部５８−２から故障検出信号を受信したパワーステージ制御部５３は、パワーステージ５４−２の開閉部５７−２及びパワーステージ５４−５の開閉部５７−５に対して開閉制御信号を供給する。そして、開閉部５７−２は開閉制御信号に基づいてフルブリッジ回路５６−２の出力端子Ｏａ及びＯｂを短絡し、開閉部５７−５は前記開閉制御信号に基づいてフルブリッジ回路５６−５の出力端子Ｏａ及びＯｂを開放することにより、通常のＭＲＩ撮影に使用される駆動信号と同じ特性を有する駆動信号がパワーステージ５４−１とパワーステージ５４−３乃至５４−５によって生成される。

又、上述の変形例における通常のＭＲＩ撮影では、パワーステージ５４−１乃至５４−４を用いて駆動信号を生成する場合について述べたが、パワーステージ５４−１乃至５４−５の中から４つのパワーステージ５４をサイクリックに選択してもよい。この方法によれば、フルブリッジ回路５６のＳＷ素子における発熱が低減されるためパワーステージ５４の寿命を長くすることが可能となる。

以上述べた本発明の実施例によれば、ＭＲＩ装置の傾斜磁場電源に設けられたパワーステージの一部がＭＲＩ撮影中に故障してその使用が不可能となった場合でも、縮退した駆動信号を生成することにより当該被検体に対するＭＲＩ撮影を継続して行なうことが可能となる。従って、被検体に対する再検査が不要となるため検査を効率よく完了させることができ、被検体や操作者に対する負担の増大を防止することができる。

又、パワーステージの一部がＭＲＩ撮影中に故障した場合、縮退した駆動信号によりＭＲＩ撮影を継続して行なうと共にメンテナンスを担当するサービスセンターに対しパワーステージの故障情報を報知することができるため、故障箇所の早期修復が可能となる。このため、ＭＲＩ装置の使用が不可能となる時間（ダウンタイム）をゼロあるいは大幅に短縮することが可能となる。

一方、予備用パワーステージを備えた上述の変形例によれば、ＭＲＩ装置の傾斜磁場電源に設けられたパワーステージの一部がＭＲＩ撮影中に故障してその使用が不可能となった場合でも、通常のＭＲＩ撮影の場合と同様な特性を有した駆動信号を生成することにより当該被検体に対するＭＲＩ撮影を継続して行なうことが可能となる。

更に、予備用パワーステージを含む複数のパワーステージをサイクリックに選択して用いることにより、パワーステージの寿命を長くすることが可能となる。

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なく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例では、通常のＭＲＩ撮影に用いられる５つのパワーステージ５４−１乃至５４−５の中のパワーステージ５４−２あるいはパワーステージ５４−２と５４−３において故障が発生した場合について述べたが、通常のＭＲＩ撮影に用いられるパワーステージ５４の数や故障が発生するパワーステージ５４の数は上述の値に限定されない。

又、パワーステージ５４が備えたフルブリッジ回路５６のＳＷ素子において故障が発生した場合の故障検出について述べたが、ＳＷ素子と共に設けられた他の素子において故障が発生した場合であっても同様の手順によって故障検出を行なうことができる。

更に、パワーステージ５４において故障が発生した場合、故障検出部５８から供給された故障検出信号に基づく故障情報を、ネットワークによって接続されたサービスセンターのメンテナンス担当者に報知する場合について述べたが、前記故障情報をＭＲＩ装置１００が備えた表示部７や図示しない報知部に供給することによりＭＲＩ撮影を担当する操作者等に報知してもよい。

本発明の実施例におけるＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図。 同実施例のＭＲＩ装置が備える傾斜磁場電源の構成を示すブロック図。 同実施例におけるパワーステージの具体的な構成を示す図。 同実施例のフルブリッジ回路において生成されるサブ駆動信号を説明するための図。 同実施例における縮退した駆動信号の生成手順を示すフローチャート。 従来の傾斜磁場電源の構成を示す図。

符号の説明

１…静磁場発生部
１１…主磁石
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…送信コイル
３２…送信部
３３…受信コイル
３４…受信部
４…天板
５１…駆動信号生成部
５２…パラメータ記憶部
５３…パワーステージ制御部
５４…パワーステージ
５５…高電圧源
５６…フルブリッジ回路
５７…開閉部
５８…故障検出部
６…画像データ生成部
６１…ＭＲ信号記憶部
６２…高速演算部
６３…画像データ記憶部
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
１００…ＭＲＩ装置

Claims (9)

1. 高電圧源から供給される高電圧をスイッチング処理してサブ駆動信号を生成するフルブリッジ回路を備えた複数のパワーステージを有し、これらのパワーステージのカスケード接続により前記サブ駆動信号を合成して得られる駆動信号を傾斜磁場コイルへ供給するＭＲＩ装置用傾斜磁場電源において、
   前記フルブリッジ回路の故障を検出する故障検出手段と、
   前記フルブリッジ回路の出力端子を開閉する開閉手段と、
   前記故障検出手段から出力される故障検出信号に基づいて、故障が検出されたフルブリッジ回路を短絡し、健全なフルブリッジ回路から得られる前記サブ駆動信号を合成して縮退した駆動信号を生成するための制御を前記開閉手段に対して行なうパワーステージ制御手段とを
   備えたことを特徴とするＭＲＩ装置用傾斜磁場電源。
2. パワーステージのカスケード接続数に対応した波形パラメータが予め保管されているパラメータ記憶手段を備え、前記パワーステージ制御手段は、前記波形パラメータに基づいて生成した波形制御信号を前記健全なフルブリッジ回路へ供給し、これらのフルブリッジ回路が生成する前記サブ駆動信号の波形を制御することを特徴とする請求項１記載のＭＲＩ装置用傾斜磁場電源。
3. 前記パワーステージ制御手段は、前記健全なフルブリッジ回路を構成するスイッチング素子のゲート端子に前記波形制御信号を供給することにより前記サブ駆動信号の波形を制御することを特徴とする請求項２記載のＭＲＩ装置用傾斜磁場電源。
4. 高電圧源から供給される高電圧をスイッチング処理してサブ駆動信号を生成するフルブリッジ回路を備えた複数のパワーステージを有し、これらのパワーステージのカスケード接続により前記サブ駆動信号を合成して得られる駆動信号を傾斜磁場コイルへ供給するＭＲＩ装置用傾斜磁場電源において、
   ＭＲＩ撮影に使用中のパワーステージにおけるフルブリッジ回路の故障を検出する故障検出手段と、
   前記使用中のパワーステージにおけるフルブリッジ回路の出力端子及び予備用のパワーステージにおけるフルブリッジ回路の出力端子を開閉する開閉手段と、
   前記故障検出手段から出力される故障検出信号に基づいて故障した前記使用中のパワーステージにおけるフルブリッジ回路の出力端子を短絡すると共に予め短絡されていた前記予備用のパワーステージにおけるフルブリッジ回路の出力端子を開放し、健全なフルブリッジ回路を有するパワーステージとフルブリッジ回路の出力端子が開放された前記予備用のパワーステージのカスケード接続によりこれらのパワーステージにて生成された前記サブ駆動信号を合成して前記駆動信号を生成するための制御を前記開閉手段に対して行なうパワーステージ制御手段とを
   備えたことを特徴とするＭＲＩ装置用傾斜磁場電源。
5. 前記パワーステージ制御手段は、前記故障した使用中のパワーステージの数と同数の前記予備用のパワーステージを予め設けられた１つあるいは複数からなる予備用のパワーステージの中から選択し、選択した前記予備用のパワーステージと前記健全なフルブリッジ回路を有するパワーステージとのカスケード接続により前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項４記載のＭＲＩ装置用傾斜磁場電源。
6. 前記パワーステージ制御手段は、予め設けられた１つあるいは複数からなる予備用のパワーステージ及び前記健全なフルブリッジ回路を有するパワーステージの中から所定数のパワーステージをサイクリックに選択し、これらのパワーステージのカスケード接続により前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項４記載のＭＲＩ装置用傾斜磁場電源。
7. 前記故障検出手段は、前記フルブリッジ回路の出力端子における電圧情報及びインピーダンス情報の少なくとも何れかに基づいて前記故障を検出することを特徴とする請求項１又は請求項４に記載したＭＲＩ装置用傾斜磁場電源。
8. ネットワークを介してサービスセンターの端末装置と接続された制御手段を備え、前記制御手段は、前記故障検出手段が出力する故障検出信号に基づいた故障情報を前記サービスセンターへ供給することを特徴とする請求項１又は請求項４に記載したＭＲＩ装置用傾斜磁場電源。
9. 静磁場と傾斜磁場が印加された被検体に対しＲＦパルスを照射し、このとき前記被検体から発生するＭＲ信号を検出して画像データを生成するＭＲＩ装置において、
   請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載したＭＲＩ装置用傾斜磁場電源を用いて前記傾斜磁場を形成することを特徴とするＭＲＩ装置。

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