JP2009511105A - 無ケーブルｍｒコイル - Google Patents

Abstract

ＭＲＩコイルシステム３４は、１つ又は複数のＲＦコイル素子３８を含む局部ＲＦコイルアセンブリ３６を有する。電子回路８８は、ＲＦコイル素子３８に動作可能に接続され、電子回路８８は、電気信号を光学信号に少なくとも変換する。第１のコネクタ１１２は、電子回路８８と動作可能な通信状態におかれる。取り外し可能なケーブル４０は、第１のコネクタ１１２と選択的に番うとともに、コイル素子３８及び電子回路を外部装置に接続する第２のコネクタ１２０を含む。

Description

以下の説明は、磁気共鳴技術に関する。これは、医療用磁気共鳴画像形成システムのための局部コイルと関連した特定の用途を見出すものであり、これに対する特定の参照文献とともに説明するものである。但し、以下の説明は、他のタイプの磁気共鳴システム、磁気共鳴分光学システム及びこれらに類似のものに関連した用途も見出しうるものである。

磁気共鳴画像形成において、略均等な主磁界が検査領域内に発生される。この主磁界は、検査領域内で画像形成される対象の核スピン系を分極するものである。磁気共鳴は、ラジオ周波数励起信号を検査領域の中へ伝送することにより主磁界と位置合わせする双極子により励起される。特に、ラジオ周波数コイルアセンブリを介して伝送されたラジオ周波数パルスは、主磁界との位置合わせから当該双極子を傾斜させ、巨視的な磁気モーメントベクトルを主磁界に平行な軸の周りに前進させる。ここで、前進する磁気モーメントは、緩和して主磁界との位置合わせのその前の状態に戻るので、対応するラジオ周波数磁気信号を発生する。このラジオ周波数磁気共鳴信号は、ラジオ周波数コイルアセンブリにより受信され、その受信された信号から、人の視認可能なディスプレイへの表示のために画像表現が復元される。

一般に、ＭＲＩシステムのＲＦコイルアセンブリは、Ｂ_１磁界を形成するための送信コイルを含み、しばしば、画像形成されるオブジェクトにおける励起されたスピンから信号を検出又は受信するよう当該送信コイルと連携して用いられる別の局部受信コイルを含む。通常は、ＲＦコイルアセンブリの各局部コイルは、接続ケーブルにおける配線を介してＭＲＩシステムの受信及び／又は送信チャネルに接続される。また、ＲＦコイルアセンブリの局部コイルは、当該接続ケーブルにおける一連のラインを通じて電力が供給されるのが普通である。大抵は、この接続ケーブルはコイルに固定される。

処理準備段階の間、患者は、スキャナの患者診察台に載せられる。医療関係者は、ケーブルを伴う局部コイルを患者に付ける。そして、このケーブルは、当該コイルからケーブルコネクタのプラグ差し込みが行われる対応のソケットへ延ばされる。このケーブルは、電力、信号及びグランド配線並びに対応のシールドを担持するので、通常は重たいものである。幾つかのケースにおいてはこのケーブルは長い。コネクタは、その自由端において当該ケーブルの終結をなし、それ自体については、当該コネクタが沢山の配線に対する接続をなすので、嵩張りかつ重たいものである。このような処置は、特に、幾つかのコイルを用いて患者の身体の異なる部分を画像形成する場合に、患者にとって手数の掛かるものであり、医療用画像形成システムのスループットを低下させる。

以下の説明は、上述した制限その他を克服する改善された装置及び方法を提供せんとするものである。

一態様によれば、ＭＲＩコイルシステムが開示される。局部ＲＦコイルアセンブリは、１つ又は複数のＲＦコイル素子を含む。電子回路は、ＲＦコイル素子に動作可能に接続され、この電子回路は、少なくとも、電子信号を光学信号に変換する。第１のコネクタは、電子回路と動作可能な通信状態におかれる。取り外し可能なケーブルは、第１のコネクタと選択的に番うとともにコイル素子及び電子回路を外部装置に接続する第２のコネクタを含む。

他の態様によれば、画像形成方法が開示される。コイルアセンブリは、患者に位置づけられ取り付けられる。コイルアセンブリは、１つ又は複数のＲＦコイル素子と、コイル素子との動作可能な通信状態におかれる第１のコネクタとを含む。コイルアセンブリは、第１のコネクタ及びコイルケーブルに配された番いの第２のコネクタとを介してコイルケーブルと接続される。

１つの利点は、改善された患者のスループットにある。

以下の詳細な説明を読むことによって、当業者であれば、数多くの付加的な利点や利益が明らかになる。

本発明は、様々な構成部及び構成部の様々な構成による形態、並びに様々な処理動作及び処理動作の様々な構成による形態を採ることができる。図面は、好適な実施例を示す目的のためにのみ付与されており、本発明を限定するものと解釈してはならない。

図１を参照すると、磁気共鳴スキャナ１０は、患者又は他の画像形成対象１６が患者支持台１８上に位置づけられる検査領域１４を規定するハウジング１２を含む。ハウジング１２に配される主磁石２０は、検査領域１４において空間的かつ時間的に略一定な主磁界を発生する。通常は、主磁石２０は、低温囲い体（cryoshrouding）２４により取り巻かれた超伝導マグネットであるが、常伝導主磁石を用いることもできる。磁界勾配コイル２８は、検査領域１４内において主磁界に選択された磁界勾配を重畳するように、ハウジング１２の中又は上に配置される。大抵は、磁界勾配コイル２８は、検査領域１４内において選択された方向でかつ選択された勾配強度で磁界勾配を発生するための複数のコイルを含む。例えば、勾配コイル２８は、いずれか選択された方向において当該選択された磁界勾配を共働して生成するｘ勾配コイル，ｙ勾配コイル及びｚ勾配コイルを含みうる。

取り巻きのＲＦシールド３２を備える絶縁誘電性形成体上に配置されたストリップ線路コイルのような全身ラジオ周波数コイル３０、堅い導電性の段及びリングによるバードケージコイル、又はこれらと同様のものは、検査領域１４の中へラジオ周波数励起パルスを注入し発生した磁気共鳴信号を検出するために、ハウジング１２の中又は上に配置される。被験対象１６の限定された領域の画像を発生するため、１つ又は複数のＲＦコイルアセンブリ３６を含むコイル装置又はシステム３４が用いられ、これらアセンブリの各々は、選択された領域に隣接して配置される１つ又は複数のＲＦコイル素子３８を含む。局部コイル装置３４は、以下に詳しく説明するように取り外し可能なケーブル４０を含む。穴あき型磁石が図示されているが、開放型磁石も想定されることが分かる筈である。

磁気共鳴画像形成（ＭＲＩ）コントローラ５０は、選択される磁気共鳴画像形成シーケンスを実行する。コントローラ５０は、検査領域１４において主磁界上に選択された磁界勾配を重ねるよう勾配コイル２８に結合された磁界勾配コントローラ５２を動作させ、概して磁気共鳴周波数の選択されたラジオ周波数励起パルスを検査領域１４の中へ注入するように、図示のようなラジオ周波数コイル３０、又は局部コイル３６、表面コイル、コイルアレイなどに結合されるラジオ周波数送信器５４を動作させる。２次元画像形成のため、ラジオ周波数励起は、勾配システム２８，５２によりかけられる同時発生スライス選択磁界勾配も含む。

ラジオ周波数励起パルスは、選択された磁気共鳴画像形成シーケンスに応じて、選択された方向及び選択された勾配強度にて磁界勾配をかけることにより空間的に放射状に符号化される画像形成対象１６における磁気共鳴信号を励起する。画像形成コントローラ５０は、選択された磁気共鳴画像形成シーケンスに応じて、ラジオ周波数コイル３８（又は３０）に接続されたラジオ周波数受信器５６を、放射状の読み取られた磁気共鳴信号を受信するように動作させ、その受信した放射状の読取データは、データメモリ６０に記憶される。

復元処理器６２は、当該データを、高速フーリエ変換又は他の適切な復元アルゴリズムを適用することによって３Ｄ画像表示に復元する。復元された画像は、画像メモリ６４に記憶され、ワークステーション６８のユーザインターフェース６６に表示され、ローカルエリアネットワーク又はインターネットにより伝送され、プリンタにより印刷され、又は別の態様で利用されることができる。図示の実施例において、ユーザインターフェース６６は、放射線専門医又は他のユーザが画像形成コントローラ５０と相互に対話することも可能にする。他の実施例においては、スキャナ１０を動作し、復元画像を表示又は操作するように別のユーザインターフェースが設けられる。

図１の参照を続けまた図２の参照を加えると、厳格な実施例におけるコイルローカルアセンブリ３６は、アクティブＲＦコイル素子又はコイル３８が取り付けられた筐体若しくはケース又は支持素子７０を含む。より詳しくは、コイル素子３８は、巻回され、下側のリング半体７８の中空キャビティ７２にしっかりと取り付けられている。下側のリング半体部７８は、関連の下側半体シャフト部８２に接続され、この部分が、同調及びマッチング回路を含む、印刷回路基板のような適切な電子部品又は電子アセンブリ若しくは回路８８を収容する。一実施例において、電子アセンブリ８８は、電気的共鳴信号を光学信号に結合するための電気光学トランスデューサを含む。関連の下側及び上側ケース半体９０，９２は、一体型ケース７０を形成するように組み立てられる。ケース７０は、一実施例においては介在製品の生体有毒性の規定に適合する、例えばポリカーボネート材料、プラスチック及びこれらと同様の他の材料から構成される。コイル素子３８を１つしか示していないが、２つ、３つ、４つ又はこれを上回る数のコイル素子を用いることができることは想定されるところである。汎用性の高い実施例では、コイル３８は、柔軟性のある基板上に柔軟性のある導体により形成される。電子アセンブリ８８は、基板に実装され、好ましくは接地又はシールドされたケースに実装される。剛性及び柔軟性の局部コイルの様々な組合せが想定される。

図１及び図２を引き続き参照すると、光学インターフェース１００は、磁気共鳴スキャナ１０の受信器５６、送信器５４及びコントローラ５０に接続される。光学インターフェース１００は、電気的コマンド及び制御信号を光学信号に変換し、これら光学信号をコイルアセンブリ３６に伝送する。光学インターフェース１００はまた、コイルアセンブリ３６から受信された光学信号を受信器５６に適した電気的信号に変換する。第１のすなわちコイルコネクタ１１２は、コイルアセンブリ３６の近接端部１１４に配置される。番いの第２のすなわちコイル端部ケーブルコネクタ１２０は、コイルアセンブリ３６に配置される第１のコネクタ１１２と接続し又は番うためにケーブル４０の第１のすなわちコイル端部１２２に配置される。例えば、第１のコネクタ１１２は、雄コネクタとされ、第２のコネクタ１２０は雌コネクタとされる。第３のコネクタ１２４は、患者サポート１８、ハウジング１２又は検査室の他のどこかに配置される第４のコネクタ１２８と接続又は番うためにケーブル４０の第２のすなわちスキャナ端部１２６に配置される。例えば、第３のコネクタ１２４は、雄コネクタとされ、第４のコネクタ１２８は雌コネクタとされる。勿論、各コネクタは、雄型の接続素子及び雌型の接続素子の組合せを含んでもよい。この態様において、第２及び第３のコネクタ１２０，１２４は、ケーブル４０がコイルアセンブリ３６及びスキャナ１０から取り外されることを可能にするように構成される。

ケーブル４０は、コイルアセンブリ３６からのそして当該アセンブリへの光学信号を伝送するのに適した１つ又は複数の光ファイバ素線を含む。また、ケーブル４０は、コイル電子アセンブリ８８における能動素子に電力を供給するためのＤＣ電力ラインを含んでもよい。このケーブルはまた、当該コイルに対する制御又はＲＦ信号を搬送するための電気的ラインを含むことができる。このケーブルが電気的ラインである場合、これは、ＲＦシールドも含む。このようなケーブルは、コイルケース７０に直接取付可能なコイルコイルコネクタ１１２の小型化を可能にする。

電子アセンブリ８８は、コイル素子３９からの電気的信号を光学信号に変換しそれら光学信号を光ファイバケーブル４０を介して光学インターフェース１００に伝送するための手段を備える。また、電子アセンブリ８８は、送信器５４又はＭＲＩコントローラ５０において電気的信号として発し、これも光学信号を電気的信号に変換する光学インターフェース１００によりこれら光学信号に変換させられる光学コマンド／ゲート制御信号を受信する。コマンド／ゲート制御信号は、電子アセンブリ８８により用いられ、例えば、特定の用途のために用いられ、コイル３８などを同調及び／又は同調解除するために複数のコイル３８のうちどれかを選択するものとしている。

図３を参照すると、模範的第１のコネクタすなわちコイルコネクタ１１２は、平坦な表面１３２を有するホルダ１３０を含む。接続小面１３４は、ケーブル４０の番いの第２のコネクタ１２０の中へスライドする。一実施例において、第１のコネクタ１１２は、雄コネクタとされる。面１３２は、送信器５４又はコントローラ５０からの送信又は制御信号をコイル素子３８に送出するために用いられる送信光学コネクタ又はピン１４０を含む。受信光学コネクタ又はピン１４２は、コイル素子３８からの信号を受信器５６に送出するために用いられる。オプションとして、電子部品８８に電力を供給しケーブルシールドを接地するためのガルバニック電力接続部又はピン１４４を含む。ケーブル４０の第２のコネクタ１２０は、番いの雌コネクタである。他の実施例においては、第１のコネクタ１１２は、雌コネクタとされる。平坦面は、対応するプラグ素子を受け送信器５６又はコントローラ５０からの信号をコイル素子３８に送出するために用いられる送信又は制御接続部又はトンネル１４０を含む。受信接続部又はトンネル１４２は、コイル素子３８からの信号を受信器５６に送出するために用いられる。オプションとして、コイルコネクタ１１２は、電子部品８８に電力を供給するためのガルバニック電力トンネル１４４を含む。ケーブル４０の第２のコネクタ１２０は、番いの雄コネクタである。図示のように、図３の実施例では、コイルコネクタ１１２は、２つの送信又は制御信号接続部１４０と、４つの受信接続部１４２と、４つの電力接続部１４４とを含む。勿論、特定のデザイン検討事項のため送信及び受信制御接続部の数を変えることができることは考えられる。ＤＣ電力ラインを含まない場合、電子部品８８への電力は、必須ではないがバッテリを介して供給される。光ファイバ（図示せず）は、ホルダ１３０に埋設され、対応する送信及び受信接続部を光学インターフェースにおいて終結させる。位置合わせ又は案内ピン又はノッチ１５０は、当該接続小面の底部に配置され、第１及び第２のコネクタ１１２，１２０の番いのための案内を提供する。

図４を参照すると、取付ケーブルを持たないコイルアセンブリ３６は、画像形成すべき領域に位置づけられかつ正確に位置合わせされる。コイルは、例えばテープ、ストラップ、弾性ラップなどにより所定の位置に取り付けられる。一実施例において、ケーブルを持たないコイルアセンブリ３６は、診療所のスループットを増加するよう事前検査室において患者に位置づけられる（２００）。この事前に位置づけられたコイルを伴う患者は、幾つかの例では徒歩で検査室の中へ移動させられ、患者サポート１８上に位置づけられる（２０２）。患者の位置づけの後、ケーブル４０は、患者サポートやガントリなどの上において、プラグ又はソケットにより一端において、局部コイルアセンブリ３６によりその他端において接続される（２０４）。

取り外し可能なケーブル４０を伴う、説明した上記コイル装置３４は、患者がＭＲ室に入る前に患者に着用可能コイルなどのコイルを着けることを可能にする。患者は、誤って取り扱われるとコイルをずらし又はコイルとケーブルとの間のインターフェースにダメージを与える可能性のあるコイルに取り付けられた重いケーブルを運ぶ必要がない。ここで提示した取り外し可能なケーブルコイル装置は、用いるのが簡単であり、患者をより快適にし、例えばシステム当たり１本のケーブルといったコスト削減を促進し、複数のコイルを同時に接続することを可能にする。

以上、本発明を好適な実施例について説明した。これまでの詳細な説明を読み理解することにより、別の形態に変形や変更がなされることになることは明らかである。本発明は、添付の請求項の範囲又はその均等の範囲内にある限り、このような変形及び変更の全てを含むものと解釈されることを意図している。

局部ラジオ周波数コイルを使う磁気共鳴画像形成システムを概略的に示す図。 磁気共鳴画像形成システムのコイルアセンブリ及び部分の拡大図。 コネクタを模式的に示す図。 コイル接続方法を示すブロック図。

Claims (20)

1. ＭＲＩコイルシステムであって、
   ・１つ又は複数のＲＦコイル素子と、前記ＲＦコイル素子に動作可能に接続され電気信号を光学信号に少なくとも変換する電子回路と、前記電子回路と動作可能な通信状態におかれる第１のコネクタとを含む局部ＲＦコイルアセンブリと、
   ・前記第１のコネクタと選択的に番うとともに前記コイル素子及び前記電子回路を外部装置に接続する第２のコネクタを含む取り外し可能ケーブルと、
   を有するシステム。
2. 請求項１に記載のコイルシステムであって、前記ケーブルは、前記外部装置に配される第４のコネクタと番うための第３のコネクタを含む、システム。
3. 請求項１に記載のコイルシステムであって、前記電子回路はさらに、光学信号を電気信号に変換し、前記ケーブルは、前記電子回路に光学信号を伝送する入力ファイバと、前記コイルアセンブリからの受信されたＭＲＩ共鳴情報を伴う光学信号を伝送する出力ファイバとを含む光ファイバを含む、システム。
4. 請求項１に記載のコイルシステムであって、前記ケーブルは、前記第１及び第２のコネクタが番うときに前記第２のコネクタ及び前記第１のコネクタの接続部において光学的接続を行う入出力光ファイバを含む、システム。
5. 請求項１に記載のコイルシステムであって、前記外部装置は、電気信号から光学信号への変換及び光学信号から電気信号への変換の少なくとも一方を行う光学インターフェースを含む、システム。
6. 請求項５に記載のコイルシステムであって、前記光学インターフェースを介して前記コイル素子へ選択されたラジオ周波数パルスを伝送するラジオ周波数送信器をさらに含むシステム。
7. 請求項５に記載のコイルシステムであって、前記光学インターフェースを介して前記コイル素子からの読み出された磁気共鳴信号を受信するラジオ周波数受信器をさらに含むシステム。
8. 請求項１に記載のコイルシステムであって、前記ケーブルは、雄型接続部と光ファイバとケーブル内の電力線とを含む、システム。
9. 請求項１に記載のコイルシステムであって、前記コイル素子と前記電子回路と前記第１のコネクタとを支持するサポート素子をさらに含むシステム。
10. 請求項１に記載のコイルシステムを含む磁気共鳴画像形成スキャナ。
11. 磁気共鳴システムであって、
    空間的関心領域における主磁界を発生する主磁石と、
    前記主磁界に選択された磁界勾配を重ね合わせる磁界勾配コイルと、
    請求項１に記載のＭＲＩコイルシステムと、
    を有するシステム。
12. 患者に対してコイルアセンブリを位置づけ取り付けることを有する画像形成方法であって、前記コイルアセンブリは、
    １つ又は複数のＲＦコイル素子と、
    前記コイル素子との動作可能な通信状態におかれる第１のコネクタと、
    を含み、当該方法は、
    前記患者をＭＲＩスキャナの患者サポート上に位置づけること、及び
    前記コイルアセンブリをコイルケーブルに前記第１のコネクタ及び前記コイルケーブルに配置された番いの第２のコネクタを介して接続すること、
    を含む、
    方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、前記ケーブルを外部装置に対して、前記ケーブルに配置された第３のコネクタ及び前記外部装置に配置された番いの第４のコネクタを介して接続することをさらに含む方法。
14. 請求項１２に記載の方法であって、前記ケーブルを光学インターフェースに接続することと、電気信号から光学信号への変換及び光学信号から電気信号への変換のうち少なくとも一方を行うこととをさらに含む方法。
15. 請求項１２に記載の方法であって、前記ケーブルは、光ファイバを含み、受信したＭＲＩ共鳴信号を光学出力信号に変換すること、及び前記光ファイバにより前記コイルアセンブリからの光学出力信号を光学的に伝送することをさらに含む方法。
16. 請求項１５に記載の方法であって、前記光学信号は、前記第１及び第２のコネクタが番うときに前記第２のコネクタ及び前記第１のコネクタを経て通信される、方法。
17. 請求項１５に記載の方法であって、制御信号を発生すること、前記制御信号を光学信号に変換すること、及び前記ケーブルにより前記第１及び第２のコネクタを通じて前記コイルアセンブリに前記光学信号を通信することをさらに含む方法。
18. 請求項１５に記載の方法であって、
    選択されたラジオ周波数パルスを発生すること、
    前記ラジオ周波数パルスを前記光学信号に変換すること、及び
    前記光学信号を前記ケーブルにより前記第１及び第２のコネクタを介して前記コイルアセンブリに伝送すること、
    をさらに含む方法。
19. 請求項１５に記載の方法であって、前記スキャナにおいて前記ケーブルから前記光学出力信号を受信し、前記出力信号を電気的共鳴データに変換すること、及び前記電気的共鳴データを画像表示に復元すること、をさらに含む方法。
20. 請求項１２に記載の方法であって、前記第１及び第２のコネクタは、番いの雌型及び雄型プラグ及びソケット接続部を含み、当該接続ステップは、当該患者が前記患者サポートに載せられている間に前記コイルアセンブリ及び前記ケーブルを接続するよう共にプラグ接続することを含む、方法。

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