JP2009183587A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超電導磁石の状態を把握することができ、かつ、再構成画像のアーチファクトを防止することのできるＭＲＩ装置を提供することにある。
【解決手段】超電導磁石の情報を収集する装置１２を、撮影室を被う電磁波シールド５の外側の面に物理的および電気的に着脱可能に接続して固定する。情報収集装置１２の情報収集動作を行う処理部３ａからのラインノイズは、電磁波シールド５を介して低インピーダンスで設置に流れる。これにより、ラインノイズの撮影室内への侵入を防止できる。また、処理部３ａや配線５１〜５４からの放射ノイズは、筐体１２ａによりシールドすることが可能になる。
【選択図】図４

Description

本発明は、超電導磁石を用いる磁気共鳴イメージング（以下、ＭＲＩと称する）装置に関し、特に、超電導磁石の冷媒状態等の情報を収集する装置を備えた磁気共鳴イメージング装置に関する。

ＭＲＩ装置の静磁場発生源として用いられる超電導磁石は、超電導コイルを液体ヘリウムに浸漬させ、液体ヘリウム温度以下に保つことにより超電導状態とすることで永久電流を通電させ使用される。超電導磁石としての特性を維持するためには、液体ヘリウム量を所定レベル以上に保つことが重要である。また、超電導磁石のヘリウム容器の内部圧力は、液体ヘリウムの蒸発量、容器のリーク量、あるいは、断熱のための真空容器の真空度など超電導磁石の状態に依存した変化を示す。そのため、超電導磁石を安全に運転するために、上述した液体ヘリウム量（液面レベル）や磁石内部の圧力ならびに温度等の磁石情報を収集・監視する必要がある。

特許文献１には、超電導磁石の磁石情報を収集し、監視する装置を備えたＭＲＩ装置が開示されている。特許文献１のＭＲＩ装置は、撮影室に配置された超電導磁石に液体ヘリウムレベルセンサや温度センサを取り付け、センサの出力信号線を撮影室に隣接する機械室に引き込んで環境監視装置に入力している。環境監視装置は、液体ヘリウム量や温度が許容範囲外の場合、警告報知を行う。機械室には、環境監視装置の他に、傾斜磁場コイルへの給電を行う電源や、画像再構成処理を行うコンピュータ等が配置されている。センサ出力信号線を撮影室から機械室に引き込む壁面位置にはローパスフィルタが配置されている。

特許文献２には、超電導磁石に液面レベルセンサを取り付け、計測装置がその出力から液体ヘリウム量や減少量を求め、警告を発するＭＲＩ装置が開示されている。

一方、特許文献３には、傾斜磁場電源等の生じる高周波ノイズが、磁気共鳴信号の信号線に混入するのを抑制するために、超電導磁石をシールドルームに配置し、シールドルームの電磁波遮蔽導体と機械的かつ電気的に接続された筐体内に傾斜磁場電源等とノイズ除去手段とを一体に収納したＭＲＩ装置が開示されている。
特開平９−２２４９１９号公報 特開２００２−３３６２１６号公報 特開２０００−８３９２０号公報

特許文献１に記載の環境監視装置のように液体ヘリウムレベルセンサや温度センサの情報を収集する装置は、センサに対して自動的かつ能動的に電気信号を送信して出力を取得するため高周波ノイズを発生する。機械室には、環境監視装置の他に、傾斜磁場電源や画像再構成用コンピュータが配置されているため、環境監視装置の発生する高周波ノイズは、ラインノイズや放射ノイズとして、傾斜磁場電源から傾斜磁場コイルへの給電線に混入し、傾斜磁場に歪みを発生させ、被検体から発生する核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号に歪みを生じさせる。また、環境監視装置の高周波ノイズは、ＮＭＲ信号を画像再構成用コンピュータに引き込む信号線に混入する。このようなノイズの混入が生じた場合には、ＮＭＲ信号を再構成して得られた画像には、高周波ノイズによるアーチファクトが生じる。

高周波ノイズがＮＭＲ信号に影響を与えるのを防止するために、撮影時に環境監視装置の動作を停止させることが考えられるが、撮像のたびに環境監視装置を非稼動／稼動に切り換える必要があり制御が複雑化する。

また、超電導磁石の据付時においては、輸送により超電導磁石の健全性が維持されているかの確認や、液体ヘリウム量の確認や、励磁可否を判断するための冷却状況確認のために、環境監視装置の出力情報が必須である。そのためには、据え付け後すぐにでも環境監視装置を超電導磁石に接続する必要があるが、ＭＲＩ装置の超電導磁石は非常に大型であるため、通常のドアから撮影室に搬入することはできず、通常壁面を除去して大きな開口を設けて搬入し、その後壁面を再作製する。特許文献１に記載の構成では、撮影室に超電導磁石が配置され、機械室に環境監視装置が配置され、両室境界の壁面位置にローパスフィルタを配置する必要があるため、少なくとも壁面にローパスフィルタを設置する工事が完了するまで超電導磁石に環境監視装置を接続することができない。このため、超電導磁石搬入後も壁面工事完了まで超電導磁石の健全性等の確認ができず、ＭＲＩ装置の据え付け工事全体の日数が長くなる。

特許文献２に記載のＭＲＩ装置では、計測装置が超電導磁石と共に撮影室（電磁波シールド室）内に配置される。このため、計測装置が、能動的に演算処理を行う場合には、高周波ノイズを発生する。これが放射ノイズやラインノイズとして、シールド室内の信号線に混入し、ＮＭＲ信号を再構成して得られた画像に高周波ノイズによるアーチファクトを生じさせる。

一方、特許文献３に記載のＭＲＩ装置は、超電導磁石の液体ヘリウム量等を監視する機能を備えておらず、超電導磁石の状態を把握することはできない。

本発明の目的は、超電導磁石の状態を把握することができ、かつ、再構成画像のアーチファクトを防止することのできるＭＲＩ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、以下のようなＭＲＩ装置が提供される。すなわち、本発明のＭＲＩ装置は、超電導磁石と、超電導磁石が配置される撮影室を被う電磁波シールドと、超電導磁石の情報を取得するために超電導磁石に配置された検出部と、検出部からの情報を収集する情報収集装置とを有する。情報収集装置は、検出部からの情報を収集する動作を行う処理部と、処理部と検出部とを接続する信号線の途中に配置されるラインノイズ除去部と、処理部およびラインノイズ除去部を収容する筐体とを含む。この筐体は、電磁波シールドの撮像室の外側の面に物理的および電気的に着脱可能に接続されて固定されている。このように、情報収集装置を撮像室の外側に配置し、電磁波シールドの外側面に筐体を固定することにより、ラインノイズを電磁波シールドを介して低インピーダンスで接地することが可能になる。これにより、ラインノイズを電磁波シールド経由で接地に流すことができ、撮影室内への侵入を防止できる。また、情報収集装置の処理部や配線からの放射ノイズは、筐体によりシールドすることが可能になる。

例えば、電磁波シールドは接地され、ラインノイズ除去部のグランド電位部は、電磁波シールドと電気的に接続され、電磁波シールドを介して接地されている構成とする。具体的には、例えばラインノイズ除去部のグランド電位部と電磁波シールド部とは、直接または長さが最短のグランド線により接続されている構成とする。これにより、ラインノイズ除去部のグランド電位部は、電磁波シールドを経由して最短距離で接地されるため、このルートは最も低インピーダンスとなり、ラインノイズはこのルートを通って接地に流れる。このとき、処理部とラインノイズ除去部とを接続する信号線は、長さが最短となるように配置されていることが望ましい。

筐体は、電磁波シールドに取り付けられていない状態で、床面上で自立する形状であることが好ましい。例えば、筐体は、床面上で自立させて使用するための脚部を有する構成とする。これにより、電磁波シールドを取り付けられていない状態でも磁石情報収集装置を自立させて動作させることができる。よって、ＭＲＩ装置の設置時において電磁波シールドが完成する前に、超電導磁石の情報を収集し、超電導磁石を立ち上げることができ、設置の工期を短縮できる。

また、ＭＲＩ装置が、被検体に傾斜磁場を印加するために撮影室に配置された傾斜磁場コイルと、撮影室の外部に配置された傾斜磁場電源と、傾斜磁場コイルと傾斜磁場電源とを接続する信号線と、信号線の途中に配置された傾斜磁場用ラインノイズ除去部と、傾斜磁場用ラインノイズ除去部を収容するラインノイズ除去部筐体とを有する構成であって、傾斜磁場用ラインノイズ除去部筐体は、電磁波シールドの撮像室の外側の面に物理的および電気的に接続されて固定され、ラインノイズ除去部は、ラインノイズ除去部内に配置されている場合、情報収集装置の筐体は、ラインノイズ除去部筐体とは、別部材とすることが望ましい。これにより、情報収集装置のラインノイズが、傾斜磁場電源の信号線に混入することを防止できる。同時に、ＭＲＩ装置の設置時に、傾斜磁場用ラインノイズ除去部とは独立して、磁石情報収集装置を動作させることができるため、設置工期を短縮できる。

検出部としては、例えば、超電導磁石の超電導コイルの温度を直接的又は間接的に検出するセンサ、超電導磁石の寒剤容器内の寒剤の量を検出するセンサ、および、寒剤容器内の圧力を検出するセンサの少なくとも一つを含む構成とする。

本発明の第１の効果としては、超電導磁石を使用するＭＲＩ装置において、超電導磁石の情報を、常時かつ自動的に収集・監視することが可能となる。しかも、磁石情報収集に伴い発生するノイズがＮＭＲ信号線等に混入することを防止できるため、良好なＭＲＩ画像を取得可能である。

第２の効果として、超電導磁石の磁石情報収集装置を電磁波シールドの面に設置することにより、ＭＲＩ装置の専有面積を小さくすることができ、コンパクトな装置を提供することができる。

さらに、第３の効果として、磁石情報収集装置が床面上に自立可能な構成とした場合には、磁石立上げ作業性を高効率化することができ、ＭＲＩ装置の立上げ期間の短縮・作業工数の縮減が可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態に係わるＭＲＩ装置を説明する。

図１は本実施の形態のＭＲＩ装置の全体構成とその配置を示すブロック図である。ＭＲＩ装置は、所定の撮像領域に静磁場を発生する超電導磁石１と、撮像領域に配置された被検体のイメージングのためのＭＲモジュール２２と、被検体を搭載して撮像領域に配置するための患者テーブル１８と、メインＭＲシステムユニット６と、ホストコンピュータ７と、操作卓１７とを備えている。

ＭＲモジュール２２は、撮像領域に直交する３軸方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、撮像領域内の被検体に高周波磁場を照射する照射コイルと、被検体から発生するＮＭＲ信号を受信する受信コイルとを含む。ＭＲモジュール２２は、撮像領域の近傍に配置される。

メインＭＲシステムユニット６は、傾斜磁場コイルの電源と、患者テーブル１８やその操作パネルの制御等を行う制御装置と、送受信制御装置とを備えている。送受信制御装置は、ノイズフィルタボックス４に内蔵されたＲＦモジュールの制御を行う。ＲＦモジュールは、照射コイルに高周波電流を供給する送信回路と、受信コイルが検知したＮＭＲ信号を増幅する受信回路を含んでいる。

ホストコンピュータ７は、メインＭＲシステムユニット６が増幅したＮＭＲ信号から被検体画像を再構成する。また、ホストコンピュータ７は、メインＭＲシステムユニット６の動作を制御することにより、被検体に対して所定のタイミングで傾斜磁場の印加し、高周波磁場を照射し、所定のタイミングでＮＭＲ信号を受信する撮像パルスシーケンスを実行させる。

操作卓１７は、撮像パルスシーケンスの条件設定を操作者から受け付け、ホストコンピュータ７に受け渡す。また、操作卓１７には画像表示装置が備えられており、再構成画像が表示される。

超電導磁石１は、図２に示すように、液体ヘリウムを貯えたヘリウム容器３０１と、その内部に配置された超電導コイル３０２とを含む。ヘリウム容器３０１は、図２では図示の都合上、立法体形状に描いているが、実際には、撮像領域を挟んで上下に対向配置された上容器および下容器と、それらを連結する連結容器からなる。このような構成により、撮像領域の周囲が大きく開放された構造となっている。上容器および下容器にそれぞれ超電導コイル３０２が配置され、撮像領域に静磁場を形成する。ヘリウム容器３０１の外側は、ヘリウム容器３０１の外形に沿った形状の真空容器３０３によって覆われている。真空容器３０３とヘリウム容器３０１との間の減圧空間には、外部からの熱侵入を防ぐ輻射シールド３０４が配置されている。

ヘリウム容器３０１には、図２に示すように、内部のヘリウムガスを排出するための排出管３０５が備えられている。排出管３０５の内部には圧力センサ３０６が設置され、ヘリウム容器３０１の内部圧力を測定している。また、ヘリウム容器３０１には、ヘリウム容器３０１の内部圧力が所定値よりも低い場合、これを上昇させるために液体ヘリウムを加熱して気化させるヒータ３０７が設置されている。さらに、ヘリウム容器３０１には、液面レベルセンサ３０８が配置され、液体ヘリウム量を測定している。

真空容器３０３とヘリウム容器３０１との間の空間には、輻射シールド３０４の温度を測定するシールド温度センサ３０９が配置され、超電導コイル３０２の温度を間接的に測定している。

ヒータ３０７への給電線、液面レベルセンサ３０８の出力信号線、シールド温度センサ３０９の出力信号線、圧力センサ３０６の出力信号線は、ヘリウム容器３０１および真空容器３０３に備えられたコネクタ２（図１参照）から外部に引き出されている。

超電導磁石１およびＭＲモジュール２２は、図１のようにシールドルーム（撮影室）に配置されている。撮影室の壁面、床および天井の全面は高周波電磁波シールド（ＲＦシールド）５で被われている。ＲＦシールド５は、例えば銅箔等の電気的導体からなり、システム接地１９に接続されている。一方、メインＭＲシステムユニット６、ホストコンピュータ７は、機械室１５に配置されている。操作卓１７は、操作室１６に配置されている。

ＲＦシールド５の機械室１５側の壁面には、図３にその斜視図を示したように、磁石情報収集装置１２と、ノイズフィルタボックス４が取り付けられている。

磁石情報収集装置１２は、図４にその構成のブロック図を、図５にその回路図を、図６に斜視図を示したように、磁石情報収集ユニット３ａとラインノイズフィルタユニット１１と筐体１２ａとを備えている。筐体１２ａは、図６では、正面のパネルを一つ開いた状態について図示しているが、撮像時にはパネルは閉じた状態で使用される。

筐体１２ａは、例えばアルミ等の電気的導体からなり、その側面には、図６のようにビス止め穴６２が複数備えられている。このビス止め穴６２により、筐体１２ａは、図３のようにＲＦシールド５の壁面に、着脱可能に物理的に固定されると同時に、電気的に接続されている。また、筐体１２ａには、図６のように自立脚６１が備えられている。磁石情報収集装置１２は、筐体１２ａの幅および高さがそれぞれ５０cm程度の大きさであるが、自立脚６１を備えることにより、ＲＦシールド５に固定することができない状態であっても床等に自立させて使用可能である。よって、ＲＦシールド５の壁面の完成前等でも磁石情報収集装置１２を使用することができる。

ラインノイズフィルタユニット１１は、図５のように４つの低帯域通過のノイズフィルタ１１ａ〜１１ｄを含む。ノイズフィルタ１１ａ〜１１ｄのグランド電位部（例えばノイズフィルタ筐体）は、ＲＦシールド５に直接物理的および電気的に固定されている。ノイズフィルタ１１ａ〜１１ｄの筐体がグランド電位部ではない場合には、ノイズフィルタのグランド線が、ＲＦシールド５に最短の距離で接続されている。これにより、ノイズフィルタ１１ａ〜１１ｄのグランド電位部は、最短の経路、すなわち最小のインピーダンスで接地されている。

超電導磁石１のヒータ３０７への給電線５１、液面レベルセンサ３０８の出力信号線５２、シールド温度センサ３０９の出力信号線５３、および、圧力センサ３０６の出力信号線５４は、それぞれノイズフィルタ１１ａ〜１１ｄを介して磁石情報収集ユニット３ａに接続されている。４つの信号線５１〜５４は、ノイズフィルタ１１ａ〜１１ｄと磁石情報ユニット３ａと間を最短の距離で接続するように、磁石情報収集ユニット３ａおよびノイズフィルタ１１ａ〜１１ｄの配置、ならびに、信号線５１〜５４の引き回しが決定されている。

磁石情報収集ユニット３ａは、例えばプログラマブル・シーケンサなどの中央処理装置（ＣＰＵ）５５を備え、各センサ３０６、３０８、３０９へ所定のタイミングで電気信号を送信し、自動的かつ能動的に各センサ３０６、３０８、３０９の出力信号を取得し、これによりヘリウム容器３０１内の圧力、液体ヘリウム３０８の液面レベル、シールド３０４の温度の各情報を取得する。例えば、液面レベルセンサ３０８としてクライオセンサを用いる場合には、クライオセンサに電流を供給し、その抵抗値を測定することにより液面レベルを測定する。磁石情報収集ユニット３ａは電源供給線５６により電源５７と接続され、自らの駆動のための電力や、センサ３０６、３０８、３０９へ供給する電気信号のための電力、ヒータ３０７への供給電力を得ている。

また、ＣＰＵ５５は、収集した情報を用いて、内蔵するメモリ部に予め格納されているプログラムを読み込んで実行することにより、超電導磁石１の制御および警報報知の制御を行う。

例えば、圧力センサ３０６の出力を所定の圧力と比較し、ヘリウム容器３０１内の圧力が所定の圧力よりも低くなっていることを検出した場合には、電源５７からヒータ３０７に予め定められた電流を供給する制御を行う。これにより、ヒータ３０７が液体ヘリウムの一部を気化させ、ヘリウム容器３０１内の圧力を所定の圧力に維持する。このような制御を行ってもヘリウム容器３０１内の圧力が所定の圧力に維持できない場合には、圧力が維持できないので、その旨の警報を報知することを指示する信号をホストコンピュータ１に出力する。ホストコンピュータ１は、操作卓１７の表示装置にその旨を表示する等して圧力異常の警報を報知する。

同様に、ＣＰＵ５５は、液体ヘリウムの液面レベルが所定の範囲内にあるかどうか、シールド３０４の温度から超電導コイル３０２の温度を所定の演算により推測し、それが所定の温度範囲にあるかどうか、を判定し、判定結果をホストコンピュータ７に受け渡す。ホストコンピュータは、判定結果および必要に応じて警報を操作卓１７の表示装置に表示する等して報知を行う。

一方、図３に示したように磁石情報収集装置１２と並んでＲＦシールド５の機械室１５側の壁面に固定されたノイズフィルタボックス４は、図７にその斜視図を示したように、ＲＦモジュール７１と、ラインノイズフィルタユニット７２，７３と、筐体７４とを備えている。図７では、筐体７４の正面のパネルを取り外した状態で図示しているが、撮像時には図３のように閉じた状態で使用される。

ＲＦモジュール７１は、照射コイルに高周波電流を供給する送信回路と、受信コイルが検知したＮＭＲ信号を増幅する受信回路と、２つのノイズフィルタを含んでいる。２つのノイズフィルタには、送信回路と受信回路を、それぞれ送信コイルと受信コイルに接続する信号線が接続される。ラインノイズフィルタユニット７２は、２以上のノイズフィルタを備え、メインＭＲシステムユニット６の患者テーブル１８やその操作パネルの制御等を行う制御装置を、患者テーブル１８の駆動部や操作パネルに接続するための複数の信号線がそれぞれ接続される。ラインノイズフィルタユニット７３は、３つのノイズフィルタを含み、３軸方向の傾斜磁場電源を傾斜磁場コイルに接続する信号線がそれぞれ接続される。各ラインノイズフィルタのグランド線は、ＲＦシールド５に接続されている。

筐体７４は、電気的導体からなり、その側面にビス止め穴７５が複数備えられている。筐体７４のサイズは、幅１２０cm程度、高さ１５０cm程度と大きいため、筐体７４をビス止め穴７５に通したビスにより、図７のようにＲＦシールド５の壁面に物理的に固定した状態で使用される。また、このビス止めにより、筐体７４は、ＲＦシールド５に電気的にも接続される。

このような構成のＭＲＩ装置において、稼働時に高周波ノイズを防止する作用について説明する。

磁石情報収集装置１２は、超電導磁石１に取り付けられた圧力センサ３０６、液面レベルセンサ３０８，シールド温度センサ３０９から情報を収集し、演算処理により必要に応じてヒータ３０７への通電制御を行い、圧力を調整するとともに、超電導磁石が稼働可能な状態かどうか判断する。このとき、磁石情報収集装置１２の収集ユニット３ａは、情報収集のためのセンサとの通信および演算処理を行うため、ラインノイズおよび放射ノイズを生じる。

ラインノイズは、信号線５１〜５４に混入する。本実施の形態では、収集ユニット３ａとノイズフィルタ１１ａ〜１１ｄとを最短の距離で信号線５１〜５４により接続しているため、図５のように信号線５１〜５４に混入したノイズは、信号線５１〜５４を通って、ノイズフィルタ１１ａ〜１１ｄのグランド電位となっている筐体を通り、さらにＲＦシールド５を通ってシステム接地１９に流れる。このようにノイズが流れるのは、この経路のインピーダンスが最小だからである。よって、各信号線５１〜５４に混入したノイズは、ノイズフィルタ１１ａ〜１１ｄを通り抜けることはなく、ＲＦシールド５で被われたシールドルーム（撮影室）の内側には侵入しない。これにより、磁石情報収集装置１２のラインノイズが、傾斜磁場コイルへの供給電流の信号線や照射コイルへの供給電流の信号線に混入すること、ならびに、受信コイルの出力信号線に混入することを防止できる。

一方、収集ユニット３ａおよび装置１２内の信号線５１〜５４が生じる放射ノイズは、筐体１２ａおよびＲＦシールド５によって遮蔽される。これにより、シールドルーム（撮影室）内に放射ノイズが侵入することも、機械室１５内の他の装置に放射ノイズが影響を与えることもない。

撮像時には、撮像パルスシーケンスを実行させることにより、傾斜磁場電源からラインノイズが生じるが、このラインノイズは、ラインノイズフィルタユニット７３のノイズフィルタのグランド電位部またはグランド線からＲＦシールド５を流れ、接地１９に流れる。よって、ノイズフィルタを通り抜けることはできず、ＲＦシールド５で被われた撮影室内の傾斜磁場コイルには到達しない。同様に、ＲＦモジュール７１の生じるラインノイズは、ＲＦモジュール７１内のノイズフィルタからＲＦシールド５を介して接地１９に流れる。メインＭＲシステムユニット６内の制御装置から患者テーブル１８やその操作パネルへの制御信号の信号線に混入するラインノイズは、ラインノイズフィルタユニット７３内のノイズフィルタからＲＦシールド５を介して接地１９に流れる。

ノイズフィルタボックス４の筐体７４は、機械室１５内の他の装置の放射ノイズがフィルタボックス４内の信号線およびＲＦモジュール７１に到達するのを遮蔽する。同時に、ＲＦモジュール７１の発する放射ノイズが、機械室１５内の磁石情報収集装置１２等の他の装置に達するのを遮蔽する。

このように、本発明のＭＲＩ装置は、磁石情報収集装置１２の発するラインノイズおよび放射ノイズが、シールドルーム（撮影室）に侵入するのを防止する構造である。また、機械室内に放射されることもない。これにより、ＮＭＲ信号を再構成して得られた画像に、磁石情報収集装置１２の高周波ノイズによるアーチファクトが生じるのを防止でき、良好なＭＲＩ画像を提供することが可能となる。

また、撮影時にも、磁石情報収集装置１２を稼働させておくことができるため、超電導磁石１を安定した状態で使用することができる。

さらに、磁石情報取得収集装置１２をＲＦシールド５壁面上に設置することで、機械室１５、シールドルーム（撮影室）の使用可能な床面積を広げることができるという効果も得られる。

つぎに、本発明のＭＲＩ装置の搬入・設置時の手順について図８（ａ），（ｂ）、図９および図１０を用いて説明する。

ＭＲＩ装置の超電導磁石１は、大型で重量も大きく、しかも、衝撃を与えないように搬入する必要がある。そこで、まず、図８（ａ）の作業工程表に示したように、外部から超電導磁石１を設置位置（撮影室）に搬入するための搬入路を確保する（工程８０１）。通常のドアサイズでは、超電導磁石１を通過させることができないため、図９のように、ＲＦシールド５で囲まれた撮影室の壁面の一部を壊して開口２６を設け、搬入路を確保する。搬入路の確保の工程８０１には、通常約２日程度要する。

つぎに、開口２６を通して、超電導磁石１を撮影室の内部に搬入する（工程８０２）。この工程には約１日要する。

搬入後、図９のように磁石情報収集装置１２を撮影室内に配置し、超電導磁石１の圧力センサ３０６、液面レベルセンサ３０８およびシールド温度センサ３０９の出力線、並びに、ヒータ３０７と磁石情報収集装置１２を接続する。この時点で、磁石情報収集装置１２により、磁石情報を収集することが可能となる（工程８０３）。

磁石情報収集装置１２は、図６を用いて説明したように、独立した筐体１２ａを有し、筐体１２ａには自立脚６１を備えているため、図３のようにＲＦシールド５の壁面に取り付けた状態でなくとも、磁石情報収集装置１２のみを撮影室内に独立配置して使用することができる。なお、必要に応じて、図６のように、筐体１２ａのパネルの一部を取り外すことにより、センサ３０６、３０８、３０９の出力線等と接続を容易にすることも可能である。

つぎに、図９のように、撮影室内に、開口２６を介して液体ヘリウムコンテナ（デュワー）２３を搬入する。液体ヘリウムコンテナ２３を、超電導磁石１に移送管（トランスファーチューブ）２４にて接続し、超電導磁石１のヘリウム容器３０１内に液体ヘリウム等を注入する（工程８０４）。すでに磁石情報収集装置１２が接続されているので、注入された液体ヘリウムの液面レベルは、液面レベルセンサ３０８で計測され、磁石情報収集装置１２により取得される。また、磁石情報収集装置１２は、シールド温度センサ３０９の出力からシールド温度を取得し、超電導コイル３０２の温度を演算により推測する。これにより、超電導コイル３０２が、超伝導状態となる予定温度まで冷却されているかどうかを判断することができる。また、磁石情報収集装置１２は、圧力センサ３０６の出力からヘリウム容器３０１の内部の圧力を求め、ヒータ３０７を制御して圧力を所定の範囲内に維持する。

液体ヘリウムコンテナ２３は、コンテナ２３内のヘリウムガス圧力を制御可能な移送流量調節機構２５を備え、磁石情報収集装置１２からの情報を使用し、超電導磁石１へのヘリウム移送流量を調節する構成としてもよい。コンテナ２３内のヘリウムガス圧力を制御可能とする構成としては、例えば、コンテナ２３に備えられた電磁弁や、コンテナ２３内部に備えられたヒータとヒータへの通電量を制御する回路の組み合わせ等を用いることができる。なお、コンテナ２３は、機械室１５に配置して作業を行ってもよい。

超電導コイル３０２が所定の温度まで冷却され、超伝導状態に達した場合には、図１０のように機械室１５に配置した励磁電源２０を、サービス・ポート２１を介して接続する。これにより、励磁電源２０から超電導コイル３０２に励磁電流を供給する。その後、サービス・ポート２１から励磁電源２０を取り外すことにより、超電導コイル３０２には永久電流が流れ、超電導磁石１は静磁場を発生する。また、必要に応じて、超電導磁石１にシム鉄片やシムコイル等を取り付け、静磁場均一度を調整する。工程８０４の冷却の開始から静磁場の調整までに要する日数は、通常４日程度である。

なお、超電導磁石の励磁または消磁を自動運転とすることも可能である。この場合、磁石情報収集装置１２で得た磁石情報を励磁電源２０に送信し、励磁電源２０側で自動運転を制御する。あるいは、励磁電源２０から電源ＯＮ／ＯＦＦ、正常／異常運転などの電源状態の情報を磁石情報収集装置１２が受信することで、磁石情報収集装置が自動運転を制御する構成とする。

上述の工程８０３を行うのと並行して、図９および図１０に図示した開口２６の位置に壁面およびＲＦシールド５を修復する（工程８０５）。この工程８０５には約２日を要する。壁面およびＲＦシールド５が修復されたならば、機械室１５側の壁面にノイズフィルタボックス４をビス止めすることにより図３のように固定する（工程８０６）。

工程８０４において、超電導コイル３０２の励磁が完了したならば、磁石情報収集装置１２を超電導磁石１から一旦取り外し、撮影室のドアから機械室１５に移動させる。磁石情報収集装置１２のサイズは、図６に示したように幅及び高さが約５０ｃｍであるので、壁面の開口２６を修復した後であっても、通常の撮影室のドアから容易に運び出すことができる。運び出した磁石情報収集装置１２は、図３のように、機械室１５側の壁面にビス止めすることにより固定する。

工程８０４により超電導磁石１の静磁場均一度の調整が終了したならば、ＭＲシステムの調整工程８０７を行う。具体的には、撮像空間近傍にＭＲモジュール２２を配置する。撮像室に患者テーブル１８を配置する。機械室１５には、メインＭＲシステムユニット６およびホストコンピュータ７を配置する。操作室１６には、操作卓１７を配置する。情報収集装置１２を信号線５１〜５４により図１および図５のように超電導磁石１のセンサ３０６、３０８、３０９およびヒータ３０７に接続する。メインＭＲシステムユニット６は、ラインノイズフィルタユニット４を介してＭＲモジュール２２および患者テーブル１８に信号線を用いて接続する。ホストコンピュータ７は、メインＭＲシステムユニット６、情報収集装置１２および操作卓１７に信号線を用いて接続する。

本実施の形態では、上述のように工程８０５、８０６と平行して、工程８０３および８０４を行うことができるため、設置工事全体に要する日数を短縮できる。すなわち、磁石情報収集装置１２を図６のように独立した装置としたことにより、壁面修復およびノイズフィルタボックス４の設置作業と、磁石１の立ち上げ作業とを切り分けることが可能になり、平行して行うことで作業期間を短縮することができる。

比較例として、磁石情報収集装置１２が筐体１２ａを備えないか、もしくは、ノイズフィルタボックス４と一体であるために、ＲＦシールド５の壁面に固定した状態でしか使用不可能な構成である場合についての作業工程を図８（ｂ）に示す。この場合、壁面補修工程８０５が完了し、ノイズフィルタボックス４（および／または磁石情報収集装置１２）を壁面に固定する工程８０６が終了してはじめて、超電導磁石１の情報を収集できる（工程８０３）。そのため、液体ヘリウムの液面レベルや温度情報が必要な磁石立ち上げの工程８０４は、さらにその後で行うことになる。よって、図８（ａ）の本実施の形態の設置工程と、図８（ｂ）の比較例の設置工程とを比較すると明らかなように、約３．５日程度、本実施の形態の方が工期を短縮することができる。

また、本実施の形態の磁石情報収集装置１２は、床に置いた状態で単独運転が可能であることは、ＭＲＩ装置の設置時に工期短縮の効果があるのみならず、磁石１に一定期間使用予定がないために倉庫などに磁石１を仮設置する場合や、搬入前に別の場所で予備冷却をする場合にも有効である。例えば、倉庫などに磁石１を仮設置した状態や、別の場所で予備冷却する場合、ＭＲＩ装置のホストコンピュータ７は使用不可の状態であるが、単独動作が可能な磁石情報収集装置１２を超電導磁石１に接続することにより、磁石１の情報を収集でき、機能確認や予備冷却を行うことが可能になる。

上述してきたように、本発明によれば、第１の効果として、超電導磁石を使用するＭＲＩ装置において、超電導磁石を安全に運転させるために必要な液体ヘリウム量（レベル）や磁石内部の圧力、温度等の磁石情報を、常時かつ自動的に収集・監視可能である。しかも、磁石情報収集に伴い発生するノイズがＮＭＲ信号線等に混入することを防止できるため、良好なＭＲＩ画像を取得可能である。

第２の効果として、超電導磁石の保守安全に必須な磁石情報を取得する磁石情報収集装置１２をＲＦシールド５の壁面に設置することにより、ＭＲＩシステムユニットの占有面積を小さくすることができ、コンパクトな装置を提供することができる。

さらに、第３の効果として、単独運転可能な磁石情報収集装置１２としたことで、磁石立上げ作業性を高効率化することが可能で、ＭＲＩ装置の立上げ期間の短縮・作業工数の縮減が可能となる。また、ホストコンピュータ７が使用できない場所で磁石１の機能確認や予備冷却することも可能にある。

なお、本実施の形態では、開口部２６は、磁場立上げ後には、磁石情報収集装置１２を組み込み、ＲＦシールド５の壁面の一部を構成するものであるが、ＲＦシールド５には、ノイズフィルタボックス４用の開口部を設けてもよい。

本実施の形態では、超電導磁石１の寒剤として液体ヘリウムを用いたが、他の寒剤を用いる構成とすることも可能である。

本実施の形態のＭＲＩ装置の構成および配置を示すブロック図。 図１の超電導磁石１の概略構造とセンサの配置を示すブロック図。 本実施の形態のＭＲＩ装置において、ＲＦシールド５の機械室側壁面に取り付けられたノイズフィルタボックス４と磁石情報収集装置１２の位置関係を示す斜視図。 本実施の形態のＭＲＩ装置の構成を示すブロック図。 図１のＭＲＩ装置において、磁石情報収集装置１２の回路構成を示すブロック図。 図１のＭＲＩ装置の磁石情報収集装置１２の斜視図。 図１のＭＲＩ装置のノイズフィルタボックス４の斜視図。 （ａ）本実施の形態でのＭＲＩ装置の設置時の工程表、（ｂ）比較例のＭＲＩ装置の設置時の工程表。 図８（ａ）の工程８０４において、超電導磁石１に液体ヘリウムコンテナ（デュワー）２３を接続した状態を示す説明図。 図８（ａ）の工程８０４において、超電導磁石１に励磁電源２０を接続した状態を示す説明図。

符号の説明

１…超電導磁石、２…磁石側コネクタ、３ａ…磁石情報収集ユニット、４…ノイズフィルタボックス、５…ＲＦシールド、６…メインＭＲシステムユニット、ト、７…ホスト・コンピュータ、１１…ノイズフィルタボックス、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…ノイズフィルタ、１２ａ…筐体、１２…磁石情報収集装置、１５…機械室、１６…操作室、１７…操作卓、１８…患者テーブル、１９…システム接地、２０…励磁電源、２１…サービス・ポート、２２…ＭＲモジュール、２３…液体ヘリウムコンテナ（デュワー）、２４…移送管（トランスファーチューブ）、２５…移送流量調節機構、２６…開口部、５１、５２，５３，５４…信号線、５５…ＣＰＵ、５７…電源、７１…ＲＦモジュール、７２、７３…ラインノイズフィルタユニット、７４…筐体、３０１…ヘリウム容器、３０２…超電導コイル、３０３…真空容器、３０３…輻射熱シールド、３０５…ガス排出管、３０６…圧力センサ、３０７…ヒータ、３０８…液面レベルセンサ、３０９…シールド温度センサ。

Claims (8)

1. 超電導磁石と、前記超電導磁石が配置される撮影室を被う電磁波シールドと、前記超電導磁石の情報を取得するために前記超電導磁石に配置された検出部と、前記検出部からの情報を収集する情報収集装置とを有し、
   前記情報収集装置は、前記検出部からの情報を収集する動作を行う処理部と、前記処理部と前記検出部とを接続する信号線の途中に配置されるラインノイズ除去部と、前記処理部およびラインノイズ除去部を収容する筐体とを含み、該筐体は、前記電磁波シールドの前記撮像室の外側の面に物理的および電気的に着脱可能に接続されて固定されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記電磁波シールドは接地され、前記ラインノイズ除去部のグランド電位部は、前記電磁波シールドと電気的に接続され、前記電磁波シールドを介して接地されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記ラインノイズ除去部のグランド電位部と前記電磁波シールド部とは、直接または長さが最短のグランド線により電気的に接続されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記処理部と前記ラインノイズ除去部とを接続する信号線は、長さが最短となるように配置されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
5. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記筐体は、前記電磁波シールドに取り付けられていない状態で、床面上で自立する形状であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
6. 請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記筐体は、床面上で自立させて使用するための脚部を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
7. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、被検体に傾斜磁場を印加するために前記撮影室に配置された傾斜磁場コイルと、前記撮影室の外部に配置された傾斜磁場電源と、前記傾斜磁場コイルと傾斜磁場電源とを接続する信号線と、該信号線の途中に配置された傾斜磁場用ラインノイズ除去部と、前記傾斜磁場用ラインノイズ除去部を収容するラインノイズ除去部筐体とを有し、
   前記傾斜磁場用ラインノイズ除去部筐体は、前記電磁波シールドの前記撮像室の外側の面に物理的および電気的に接続されて固定され、前記ラインノイズ除去部は、前記ラインノイズ除去部内に配置され、
   前記情報収集装置の筐体は、前記ラインノイズ除去部筐体とは、別部材であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
8. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記超電導磁石は、超電導コイルと、前記超電導コイルが内部に配置される寒剤容器とを有し、
   前記検出部は、前記超電導コイルの温度を直接的又は間接的に検出するセンサ、前記寒剤容器内の寒剤の量を検出するセンサ、および、前記寒剤容器内の圧力を検出するセンサのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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