JP2010284233A

JP2010284233A - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP2010284233A
Application number: JP2009138784A
Authority: JP
Inventors: Shichihei Sakuragi; 七平櫻木
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2010-12-24

Abstract

【課題】傾斜磁場コイルの振動及びローレンツ力による天板支持部の振動を低減して被検体の動きによるアーチファクトを低減し、被検体の不快感を低減すると共に画質向上を図る。
【解決手段】被検体を載置する天板5a1を支持する天板支持部7をスキャナガントと非接触とした上で、天板支持部7にスキャナガントリが設置される設置面と非接触にて支持する非接触天板支持手段を設け、さらに天板支持部7を非導電性材料で構成する。前記非接触天板支持手段は、天板支持部7を前記設置面から浮かせて支持する浮上手段である。前記天板支持部7は、天板5a1を受ける天板受け部7aと、この天板受け部7aを支持する天板受け支持部7bと、前記浮上手段である、空気圧力で前記設置面から浮かせるエアベアリングとから成り、少なくとも前記天板受け支持部7bをガラスエポキシ樹脂のような繊維強化プラスチック等の非導電性の材料で構成する。
【選択図】図1

Description

本発明は磁気共鳴イメージング装置に係り、特に被検体を載置する天板を支持する天板支持部の振動を低減して前記天板の振動を低減する技術に関する。

磁気共鳴イメージング装置は、原子核の核磁気共鳴現象を利用して撮像空間内に置かれた被検体の物理的性質をあらわす磁気共鳴画像を得るもので、撮像空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記静磁場に重畳させて線形な傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、前記被検体を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波の電磁波を発生させる照射コイルと、前記核磁気共鳴によって発生するエコー信号を検出する受信コイル等を備え、前記エコー信号を用いて画像を再構成して断層画像を得るものである。

このような磁気共鳴イメージング装置において、近年、イメージングに要する時間の短縮化のニーズが高くなっている。この要求に対して、超高速撮像の手法であるシングルショット、あるいはマルチショットEPI(echo planar imaging)等に対応するための傾斜磁場パルスの高速反転を伴うパルスシーケンスが開発され実用化されている。

前記パルスシーケンスを用いての画像撮影に際し、計測対象から発せられる各々の信号に位置情報を与えるために、静磁場中に置かれた傾斜磁場コイルにパルス状の大電流を流すので、傾斜磁場コイルにローレンツ力が作用し、該傾斜磁場コイルに機械的歪みを生じさせる。この現象が繰り返し作用するため、傾斜磁場コイルが振動し、さらに傾斜磁場パルスを高速反転すると、振動が増大することから、撮影が高速化されるに従って振動は増大する。この振動は、傾斜磁場コイルが設置されているスキャナガントリを経由して、撮像空間内の被検体が載置された天板に伝わり、被検体に不快感を与えるだけでなく、被検体が動き、これがアーチファクトの要因となって撮像される画像に乱れを生じさせる。

この振動を低減するための技術が特許文献1及び特許文献2に開示されている。特許文献1は、天板を支持する天板支持部に振動を機械的に減衰させる振動減衰機構を設けて前記振動を低減させるものである。
また、特許文献2は、天板支持部をスキャナガントリと非接触とし、該天板支持部を床面に設置することによって振動伝達経路を制限して前記振動を低減させるものである。

特開平5-261080号公報特開平10-118043号公報特開2004−216193号公報

しかし、特許文献1は振動源である傾斜磁場コイルが静磁場発生手段に固定されており、その固定部分の直近に天板支持部が設置されている。したがって、振動伝達経路の距離が短いために、粒状体を封入した振動減衰部材とこの振動減衰部材を支持する支持体とによる振動の減衰機構のみでは天板支持部の振動を低減して天板の振動を十分に低減することは難しい。

また、特許文献2は、傾斜磁場コイルと天板支持部がそれぞれスキャナガントリと非接触で床面に設置されている。特許文献1よりも振動伝達経路を長くとっているが、前記天板支持部が床面に接触して設置されているために、傾斜磁場コイルの振動が床面を経由して天板支持部に伝達される。したがって、天板支持部の振動を低減して天板の振動を十分に低減することは難しい。このように、上記いずれの技術も傾斜磁場コイルが発生する振動を、天板までの振動伝達経路で低減することを試みているが、これらの技術だけでは不十分である。

さらに、特許文献1、特許文献2には問題提起されていないが、傾斜磁場パルスによって、傾斜磁場コイル周辺に磁束が発生し、この磁束が漏れ、この漏れ磁束によって、天板支持部の金属部分に電圧を誘起する。この誘起電圧で天板支持部に渦電流が流れて該天板支持部にローレンツ力が作用して振動を発生させる。この振動が天板に伝達して該天板を振動させて被検体が動き、これによってモーションアーチファクトを発生し、撮像画像を乱す。

このように、傾斜磁場コイルの振動と天板支持部のローレンツ力による振動の2つが要因となって天板支持部が振動し、これらの振動が天板まで伝達されて被検体を振動させる要因となっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、傾斜磁場コイルの振動及びローレンツ力による天板支持部の振動を低減して被検体の動きによるアーチファクトを低減し、被検体の不快感を低減すると共に画質向上を図ることを目的とする。

本発明は、天板支持部をスキャナガントリ及びこのスキャナガントリの設置面の両方と非接触にして天板の振動を低減し、且つ天板を支持する天板支持部を非導電性の材料で構成することによって天板支持部にローレンツ力が発生しないようにして、上記目的を達成するもので、具体的には、以下の手段によって達成される。

ほぼ均一な静磁場空間を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場空間内に傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルと、被検体に高周波信号を照射する照射コイルと、前記被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、前記要素で構成され設置面に設置されたスキャナガントリと、前記静磁場空間に被検体を送り込む天板を有する寝台と、前記天板を支持する天板支持部と、この天板支持部が前記スキャナガントリとは非接触である磁気共鳴イメージング装置において、前記天板支持部に前記設置面と非接触にて支持する非接触天板支持手段を備え、前記天板支持部を非導電性材料で構成する。

このように、天板支持部をスキャナガントと非接触とした上で、非接触天板支持手段によって天板支持部はスキャナガントリの設置面と非接触にて支持されるので、傾斜磁場コイルの振動が天板に伝達されなくなる。さらに、天板支持部が非導電性材料で構成されるので、天板支持部にはローレンツ力が発生しない。これにより、被検体への不快感が低減されると共に被検体の動きによるアーチファクトが低減されて画質向上を図ることができる。

前記非接触天板支持手段は、天板支持部をスキャナガントリの設置面から浮かせて支持する浮上手段であって、この浮上手段は、空気圧力で前記設置面から浮かせるエアベアリングである。このように、浮上手段にエアベアリングを用いることにより、空気圧力のみで天板支持部をスキャナガントリの設置面から浮かせることができるので、簡単なフレームで良く、浮上手段を簡単な構成とすることができる。なお、非接触天板支持手段は、天板支持部をスキャナガントリが設置される部屋の天井から吊って支持する天井吊り支持手段でも良い。

前記天板支持部は、天板を受ける天板受け部と、この天板受け部を支持する天板受け支持部と、前記非接触天板支持手段と、を備え、少なくとも前記天板受け支持部をガラスエポキシ樹脂のような繊維強化プラスチック等の非導電性の材料で構成する。天板支持部の全部を非導電性の材料で構成することが最も望ましいが、少なくともローレンツ力が最も大きい天板受け支持部のみを非導電性の材料で構成しても、天板支持部のローレンツ力による天板の振動は問題にならないレベルまで低減可能であり、その効果は大きい。

さらに、被検体を撮像部位に位置合わせする位置合わせ時から、前記撮像部位における撮像が終了するまで、非接触天板支持手段により天板支持部を設置面と非接触にて支持する。このように、前記期間のみ天板支持部を設置面と非接触にて支持することにより、非接触天板支持手段を必要最小限の期間のみ使用可能となる。

本発明によれば、天板支持部をスキャナガントと非接触とした上で、非接触
天板支持手段によって天板支持部はスキャナガントリの設置面と非接触にて支持されるので、傾斜磁場コイルの振動が天板に伝達されなくなる。さらに、天板支持部が非導電性材料で構成されるので、天板支持部にはローレンツ力が発生しない。これにより、被検体への不快感が低減されると共に被検体の動きによるアーチファクトが低減されて画質向上を図ることができる。

本発明の第1の実施形態に係る超伝導磁石方式の水平型磁気共鳴イメージング装置の構成図。傾斜磁場コイルを静磁場発生手段に固定する例を示す図。天板受け部の構造を示す図。天板支持部の構造を示す図。エアベアリングの構成を示す図。本発明の第2の実施形態に係る超伝導磁石方式の水平型磁気共鳴イメージング装置の構成図。

以下、本発明による磁気共鳴イメージング装置の実施形態について図を用いて詳細に説明する。なお、本発明は、傾斜磁場コイルの振動及びローレンツ力による天板支持部の振動が天板に伝達されないようにして該天板の振動を低減するために、天板支持部をスキャナガントリ及び床面の両方と非接触とする構造に関するものであるので、静磁場発生方式が超電動磁石方式、常電動磁石方式及び永久磁石方式のいずれにも、また静磁場方向が垂直方向、水平方向のいずれの方向の磁場方式にも共通するものであり、ここでは、超電動水平磁場方式の磁気共鳴イメージング装置に適用した場合を例として説明する。
《第1の実施形態》
第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置を図1〜図5に基づき説明する。図1は、本発明の振動低減技術を適用した超伝導磁石方式の水平型磁気共鳴イメージング装置の構成図である。図1において、撮像空間を囲うように静磁場発生手段1を有し、その内部に被検体から発せられる各々の信号に位置情報を与えるための傾斜磁場コイル2を配置し、被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射する照射コイル3等を備えた送信系と、被検体からの核磁気共鳴信号を検出する受信コイル4等を備えた受信系と、を備えてスキャナガントリが構成される。このスキャナガントリ内の撮像空間内に被検体を載置して送り込む天板5を有する寝台6と、天板5を支持する天板支持部7がスキャナガントリ内に設置されている。そして、受信コイル4が受信した信号を用いて被検体の物理的性質を表す画像を得る画像再構成演算部(図示省略)と、検査条件を制御する制御部(図示省略)と、装置を操作する操作部(図示省略)と、を備えて構成される。

図1に示すように、静磁場発生手段1の内部に振動源である傾斜磁場コイル2が設置されている。傾斜磁場コイル2は、傾斜磁場コイル支持部8により静磁場発生手段1に固定されている。具体的には、図2に示すように、静磁場発生手段1と傾斜磁場コイル2とは所定の間隔を有し、傾斜磁場コイル2が静磁場発生手段1の磁石に金具8aで連結され、ボルト8bで締結されて静磁場発生手段1の磁石に固定される。そして、天板支持部7は、照射コイル3と一体となっており傾斜磁場コイル2aと2b間に、静磁場発生手段1及び傾斜磁場コイル2と非接触となるように設置されている。

上記静磁場発生手段1として、超伝導磁石方式の磁場発生手段が設置されており、被検体の周りにその体軸方向又は体軸と直行する方向に均一な静磁場を発生させる。

送信系は、被検体の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射するもので、上記傾斜磁場コイル2の内側にて被検体に近接して配置された高周波送信用の照射コイル3と、この送信用高周波コイルに高周波パルスを供給する高周波発信機(図示省略)及び変調器(図示省略)並びに高周波増幅器(図示省略)などを有して成る。

受信系は、被検体の生体組織の原子核の核磁気共鳴により放出されるエコー信号(NMR信号)を検出するもので、上記照射コイル3から照射された高周波信号による被検体の応答のエコー信号(NMR信号)を検出するために該被検体に近接して配置された受信コイル4を有し、エコー信号は増幅器(図示省略)及び直交位相検波器(図示省略)を介してA/D変換機(図示省略)に入力され、デジタル量に変換され、その信号が信号処理系(図示省略)に送られるようになっている。

信号処理系は、上記受信系で検出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行なうもので、上記エコー信号から得られた画像データをフーリエ変換し補正係数計算、画像再構成等の処理を行なう中央処理装置(図示省略)と、磁気ディスク(図示省略)及び光磁気ディスク(図示省略)等の記録装置(図示省略)と、得られた任意断面の断層像データを画像表示するCRT等のディスプレイ(図示省略)等を有して成る。

次に、本発明の要部である天板5a1を支持する天板支持部7の構造について説明する。天板支持部7は、天板5a1を前記撮像空間内にスライド状態で支持する天板スライド機構を備えた天板受け部7aと、この天板受け部7aを支持する天板受け支持部7bと、前記天板受け部7a及び天板受け支持部7bを空気圧によって床面9から浮かす浮上手段としてのエアベアリング7cとを備えて構成される。

図3は、天板部5の構造で、(a)は側面図、(b)は正面図である。天板受け部7aは、図3に示すように、天板5a1をスライド状態で支持するために天板受け部7a上に、この天板受け7a上を滑走する車輪5a2と、この車輪5a2に連結され、プーリ5a3に巻回されたベルト5a4と、前記プーリ5a3に天板5a1をスライドさせるための駆動力を発生する天板駆動モータ5a5とを備えた構成される。

操作者は、被検者を寝台6の天板5a1に載置し、図示省略の操作部を操作することにより、天板駆動モータ5a5を動作させて、ガントリ内の撮像空間に天板5a1を挿入して、所望の撮像シーケンスを実行させ、被検体の撮影を行う。

このような構造の天板支持部7は、図4に示すように、支持金具7dで天板受け部7aと天板受け支持部7bとを連結し、ボルト7eで締結して前記天板受け部7aを天板受け支持部7bで支持し、この天板受け支持部7bをエアベアリング7cで支持する。

エアベアリング7cは、図5に示すように、空気供給口7c1から圧縮空気を供給する圧縮空気供給通路7c2と、を備える。

空気供給口7c1から入った圧縮空気はエアベアリング7cと床面9との間から外部に漏れ、ごく薄いエアフィルムが形成され、床面9と隙間を生じさせる。

上記エアベアリング7cを用いて、傾斜磁場コイル2に傾斜磁場電流が流れている時に、空気圧によって天板支持部7を床面から浮かせることにより、天板支持部7と床面とを非接触にすることができる。天板支持部7を床面から浮かせるための空気圧力は、被検体と、天板5a1と、天板支持部7との合計の重量を勘案して400kgの荷重を浮かせる圧力が必要である。

なお、エアベンアリング7cは、エアベンアリング制御装置7dにより、被検体を撮像部位に位置合わせする位置合わせ時から、前記撮像部位における撮像が終了するまで天板支持部7を設置面と非接触にて支持する。このように、前記期間のみ天板支持部7を設置面と非接触にて支持することにより、非接触天板支持手段を必要最小限の期間のみ使用することができる。

このように、傾斜磁場電流が流れている時に、天板支持部7は空気圧力によって床面から浮いて非接触となるので、傾斜磁場コイル2の振動が天板支持部7に機械的に伝達される経路は存在しない。したがって、天板5a1の振動は低減される。

さらに、天板受け支持部7bは、ガラスエポキシ樹脂のような繊維強化プラスチック等の非導電性の材料で構成する。このように、天板受け支持部7bを非導電性の材料で構成することにより、天板受け支持部7bには傾斜磁場コイルの漏れ磁束によるローレンツ力が発生しないので、天板受け支持部7bには振動が発生しなくなり、天板5a1に伝達される振動の問題も解消される。なお、天板受け支持部7bは、天板5a1と天板上の被検体を支持するために十分な強度を有し、かつ省スペースでその強度を確保すること必要であるので、この点からも前記繊維強化プラスチックが望ましい。

以上、第1の実施形態によれば、天板受け支持部をスキャナガントと非接触とし、かつエアベアリングで床面から浮かせて該床面と非接触としたので、傾斜磁場コイルの振動が天板に伝達されなくなる。また天板受け支持部を非非導電性の材料で構成したので、天板受け支持部にはローレンツ力が発生しない。

したがって、天板の振動は低減されて、該天板の振動による被検体の動きも低減される。これにより、被検体への不快感が低減されると共に被検体の動きによるアーチファクトが低減されて画質向上を図ることができる。

《第2の実施形態》
第2の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置を図6に基づき説明する。
図6は、本発明の振動低減技術を適用した超伝導磁石方式の水平型磁気共鳴イメージング装置の構成図である。図6に示す第2の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、天板受け部7aを天板受け支持部(上付き)11によりスキャナガントリが設置される部屋の天井12に吊るして支持するもので、その他は図1の第1の実施形態と同じである。

図2において、天板受け支持部(上付き)11は天井12に吊るされて天板受け部7aを支持し、これにより、天板受け支持部(上付き)11と傾斜磁場コイルの振動が伝達される床面9とを非接触にすることができる。さらに、傾斜磁場コイルの漏れ磁束によって天板受け支持部(上付き)11にローレンツ力が発生しないようにするために、第1の実施形態と同様に、天板受け支持部(上付き)11は、ガラスエポキシ樹脂のような繊維強化プラスチック等の非導電性の材料で構成する。なお、天板受け支持部(上付き)11は、天板5a1と天板上の被検体を支持するために十分な強度を有し、かつ省スペースでその強度を確保すること必要であるので、この点からも前記繊維強化プラスチックが望ましい。天板受け支持部(上付き)11を天井から吊るして支持する機構は、例えば特許文献3の天井走行形保持装置と同種の機構を用いて構成すれば良い。また、図示は省略するが、前記天板受け支持部(上付き)11は寝台6の高さに応じて上下する機構を備える。

上記第2の実施形態によれば、天板受け支持部をスキャナガントと非接触とし、かつ天板受け支持部を天井から吊るすことによって床面と非接触としたので、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。

1 静磁場発生手段、2 傾斜磁場コイル、3 照射コイル、4 受信コイル、5 天板部、6 寝台、7 天板支持部、7a 天板受け部、7b 天板受け支持部、7c エアベアリング、7c1 空気供給口、7c2 圧縮空気供給通路、8 傾斜磁場コイル支持部、9 床面、11 天板受け支持部(上付き)、12 天井

Claims

ほぼ均一な静磁場空間を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場空間内に傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルと、被検体に高周波信号を照射する照射コイルと、前記被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、前記要素で構成され設置面に設置されたスキャナガントリと、前記静磁場空間に被検体を送り込む天板を有する寝台と、前記天板を支持する天板支持部と、この天板支持部が前記スキャナガントリとは非接触である磁気共鳴イメージング装置において、前記天板支持部に前記設置面と非接触にて支持する非接触天板支持手段を備え、前記天板支持部を非導電性材料で構成したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
前記非接触天板支持手段は、前記天板支持部を前記設置面から浮かせて支持する浮上手段であることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記浮上手段は、空気圧力で前記設置面より浮かせるエアベアリングであることを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記非接触天板支持手段は、前記天板支持部を前記ガントリが設置される部屋の天井から吊って支持する天井吊り支持手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記天板支持部は、天板を受ける天板受け部と、この天板受け部を支持する天板受け支持部と、前記非接触天板支持手段と、を備え、少なくとも前記天板受け支持部を非導電性の材料で構成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記非導電性の材料は、繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記被検体を撮像部位に位置合わせする位置合わせ時から、前記撮像部位における撮像が終了するまで、前記非接触天板支持手段により前記天板支持部を前記設置面と非接触にて支持することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。