JP2010234054A - 磁気共鳴実験時の生体監視用装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この生体監視用装置は、試験対象の生体の夫々に導電接続されかつ信号線を介して監視装置に接続された1つ以上の電極を備えており、この信号線は夫々、インピーダンス回路を介して互いに電気的に接続されたライン部分を個別に備え、この生体監視用装置は、これらのライン部分の固有周波数がNMR測定周波数より高く、好ましくは2倍を超え、かつ各ライン部分はインピーダンスZnを有する周波数依存インピーダンス回路を通じて互いに電気的に接続されることを特徴とする。またそれにより、RFアンテナおよび傾斜磁場コイルから信号線への電磁結合は、簡単に最小化することができる。
【選択図】図4
Description
可変傾斜磁場がかかっている導体ループ(たとえば第1の電極−患者の身体−第2の電極−信号線の等価インピーダンス回路)内に電流が誘起されると、この電流により(たとえば電極と身体の接触点で)発熱が生じ、患者を火傷させ得る。
信号線はそれら自体で、RFアンテナの電磁場を受信するアンテナとして直接働く。これを、信号線とRFアンテナの間の結合と呼ぶ。信号線の長さと位置により、この結合の強さは変化する。送信時、すなわちRFアンテナを用いた送信の間、すなわち電力がシステム内へ放射されるときに、RFアンテナと信号線の間の結合が強いと、信号線内に大きな電流の誘導が引き起こされ、この結果、信号線が発熱し、最悪の場合は患者を火傷させるという結果となる。
ファン・ゲンデリンゲン等は、非特許文献1において、ECG線としての炭素繊維の使用について述べている。この主な目的は、金属ECGケーブル使用時の傾斜磁場の磁場擾乱や付随するアーチファクトを減少させることである。現状では、炭素繊維のECG線の使用は、一般的な方法となっている。炭素繊維からなる導線の抵抗は、1メートル当たり数百Ωの範囲となる。このような抵抗は、傾斜磁場の磁場干渉による画像アーチファクトを減少させるが、RF電流によるECG線の発熱を防止や、RFアンテナとECG線の間の結合を確実に防止するには不十分である。
本発明の装置は、MRI断層撮影装置におけるMRI実験時に生体を監視するために用いられ、この装置は、電気的に導通するように試験対象の生体に接続されかつ信号線を通じて監視装置に接続された1つ以上の電極を備えており、この信号線は夫々、インピーダンス回路を介して互いに電気的に接続されたライン部分を個別に備える。
・RFアンテナによって放射されるRF電力による、信号線および電極の発熱が低減され、それにより試験対象の生体が火傷してしまうことを防止し、また試験対象の生体の発熱を低減する。
・B1送受信磁場の磁場一様性が劣化するのを抑止し、これにより発生される付加的な画像アーチファクトが少なくなる。
・RFアンテナによって発生し、生体の発熱や火傷を引き起こし得る、試験対象の生体の体内での過度のRF磁場が低減される。
・信号線によって引き起こされ、受信システムの信号対雑音比を悪化させ得る、個々のフェーズドアレイコイル間のクロストークが少なくなる。
ω: ω=2πf ただし、fは核磁気共鳴周波数
L: コイルのインダクタンス
RFアンテナと信号線の間の結合を最小にする目的は、電極と監視装置の間の信号線を分断したライン部分を形成し、それらのライン部分がインピーダンス回路を介して互いに接続することにより達成される。従って、このライン部分の共振周波数がNMR共鳴周波数より大幅に大きい、好ましくは2倍超となる長さであって、かつこのライン部分を接続するインピーダンス回路のインピーダンスが上記周波数に依存するように、このライン部分の長さを選択する。
1.個々のライン部分の長さによる影響
以下の3つのケーブルは、順々に、MRIコイル内の同じ位置に正確に保持される。したがって各信号線のライン部分は、お互いに、電気的な接続はしない。
(1b)長さが25cm(300MHzにてλ/4)のライン部分からなるケーブル(図2(b)参照)
(1c)長さが16.6cm(300MHzにてλ/6)のライン部分からなるケーブル(図2(c)参照)
2.各ライン部分の間のインピーダンス回路のインピーダンスZnによる影響
図2(c)に対応する、長さが16.6cm(λ/6)のライン部分からなるケーブルが、MRIコイル内に保持される。これにより、各ライン部分が以下のインピーダンスZnをもつインピーダンス回路で接続される。
(2a)電気的に分断(図3aに示される反射曲線)
(2b)オーム抵抗47Ω
(2c)インダクタ1.5μH(図3bに示される反射曲線)
(2d)除波回路(L=28nH、Q=100)(図3cに示される反射曲線)
従来の炭素繊維ライン(DC抵抗:180Ω/m)の影響も、基準として示す。
(2e)炭素繊維ライン(図3dに示される反射曲線)
2 患者とRFアンテナの間の信号ケーブル
3 RFアンテナ
4 監視装置
5 監視電極と監視装置の間の信号ケーブル
6 監視電極
7 監視電極−信号ケーブル接触点
8 監視電極と監視装置の間の信号ケーブルのライン部分
9 個々のライン部分間を隔てるオーム抵抗
10 2つのインピーダンス回路の間の距離
11 信号ケーブルプラグ
12 インダクタ
13 キャパシタ
14 バズーカバラン
15 信号ケーブルとバズーカバランの外部導体の間の導電接触点
16 バズーカバランの長さ
17 バズーカバランの外部導体
18 バズーカバランの外部導体と内部導体の間の誘電体
19 2つのバズーカバランの間の距離間隔
20 患者
21 RFアンテナの運搬装置
22 RFアンテナの運搬装置に取り付けられた信号ケーブル
23 信号線の各ライン部分間を隔てるインピーダンス回路
Claims (10)
- MRI断層撮影装置における磁気共鳴(MRI)実験時の生体監視用装置であって、試験対象の生体の夫々に導電接続されかつ信号線を介して監視装置に接続された1つ以上の電極を備え、前記信号線は夫々、インピーダンス回路を介して互いに電気的に接続されたライン部分を個別に備え、前記生体監視用装置は、これらのライン部分の固有周波数がNMR測定周波数より高く、かつ前記ライン部分はインピーダンスZnを有する周波数依存インピーダンス回路を通じて互いに電気的に接続されることを特徴とする生体監視用装置。
- 前記ライン部分の固有周波数が、NMR測定周波数の2倍を超えることを特徴とする請求項1に記載の生体監視用装置。
- 前記インピーダンスZnを有する周波数依存インピーダンス回路は、そのリアクタンスがそのオーム抵抗より大きく、具体的にはそれらのオーム抵抗の少なくとも2倍大きい、好ましくは10倍大きいことを特徴とする請求項1又は2記載の生体監視用装置。
- 前記インピーダンスZnを有する周波数依存インピーダンス回路において、
NMR共鳴周波数に対しては、|Zn|>500Ω
100KHz未満の周波数に対しては、|Zn|<50Ω
となるインピーダンス|Zn|が適用されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の生体監視用装置。 - 前記インピーダンスZnを有するインピーダンス回路の少なくとも1部分として除波回路が用いられ、その共振周波数はNMR測定周波数に調整されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の生体監視用装置。
- 前記インピーダンスZnを有するインピーダンス回路は少なくとも1部分としてインダクタを有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の生体監視用装置。
- 前記インピーダンスZnを有するインピーダンス回路の少なくとも1部分は、次々に配設されかつそれらの内部に前記電極への前記信号線を含む「バズーカバラン」であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の生体監視用装置。
- 前記信号線が、MRI受信システムのRFアンテナの領域内において、前記RFアンテナの運搬装置に機械的に取り付けられることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の生体監視用装置。
- 前記信号線の前記RFアンテナの運搬装置上の位置として、前記RFアンテナと前記信号線の間の電磁結合が実験の結果最小になる位置を選択することを特徴とする請求項8記載の生体監視用装置。
- 同じ配分のライン部分を有する複数の信号線が設けられ、前記信号線は、対応するライン部分が隣り合わせに配設されるように配置されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の生体監視用装置。
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