JP2011030828A - 医用画像診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】医用画像診断装置において、操作者が両手で被検体の固定部を扱いながら、吸引式固定具を速やかに最適な形状に硬化させることができ、また、被検体へ高周波コイルを装着する際はフレキシブル形状であるが、装着後は形状を固定させることができるようにして、高精度な画像を得る。
【解決手段】医用画像診断装置内に、真空ポンプとコンプレッサーを備え、真空ポンプの吸引口と、コンプレッサーの吐出口からの配管を、被検体を載置する寝台の天板に形成された吸引孔に接続する。前記真空ポンプと、前記コンプレッサーを制御する手段として、寝台近傍にフットペダルを具備し、あるいは空気を吸引することで形状が固定される外装を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、医用画像診断装置に関し、例えば、医用画像診断装置で被検体を撮像する際に、撮像する部位を固定するための吸引式固定具、および被検体の体型や撮像部位に装着できるように対応したフレキシブル形状の高周波コイルに関する。

一般にＭＲＩ装置、ディジタルＸ線透視装置またはＸ線ＣＴ装置等の医用画像診断装置は診断装置本体と寝台とを備える。そして、被検体の撮像部位が動かないように、被検体をベルトなどで天板に固定して撮像を行う。ベルトでは固定が十分でない揚合、空気を吸引することで任意の形状に硬化する吸引式固定具を利用する。
そこで、特許文献１には、被検体を載置する装置に吸引口を具備し、吸引式固定具で被検体を固定する技術が開示されている。

また、ＭＲＩ装置は、被検体、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するＮＭＲ信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を２次元的に或いは３次元的に画像化する装置である。撮影においては、ＮＭＲ信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたＮＭＲ信号は、２次元又は３次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。

このＮＭＲ信号を計測するための高周波コイルは、ＮＭＲ信号を高感度に受信するため、固定位置がずれたりコイル形状が変形しないように固定し、さらに被検体に近接して用いることが望ましい。そのため、さまざまな被検体の体型や撮像部位に装着できるように対応した、特許文献２に示すようなフレキシブル形状の高周波コイルが知られている。このようなフレキシブル形状の高周波コイルは、被検体を囲うように高周波コイルを巻きつけるか、バンド等を使用して被検体に装着する構造である。

特表２００１−５１００６４ 特許第１９６７８６３号

しかし、特許文献１に開示された技術によれば、吸引式固定具から気体を吸引する装置を別途用意することなく、被検体を固定することのできる医用画像診断装置を構成することができるが、被検体の固定部に触れながら吸引の動作、停止を自在に行えないため、固定部が所望の形状にならないことがあった。このため、被検体の固定が十分でない場合には、高精度な画像を得られないことがある。

また、特許文献２には、被検体に高周波コイルを装着した後、フレキシブル形状であるがゆえに被検体の微小な動作でコイルが動いてしまい、形状が変化してしまうという未解決の課題が残されている。このため、コイルの形状が変化することにより、高精度な画像を得られないことがある。

そこで、本願発明の目的は、高精度な画像を得る技術を提供することである。
すなわち、第１の目的は、操作者が両手で被検体の固定部を扱いながら、吸引式固定具を速やかに最適な形状に硬化させることができる医用画像診断装置を実現することである。

また、第２の目的は、被検体へ高周波コイルを装着する際はフレキシブル形状であるが、装着後は形状を固定させることを可能にすることである。

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。すなわち、
上記第１の目的に対して、医用画像診断装置内に、真空ポンプとコンプレッサーを備え、真空ポンプの吸引口と、コンプレッサーの吐出口からの配管を、被検体を載置する寝台の天板に形成された吸引孔に接続する。前記真空ポンプと、前記コンプレッサーを制御する手段として、寝台近傍にフットペダルを具備することを特徴とする。

上記第２の目的の目的に対して、本発明の高周波コイルは以下のように構成される。即ち、空気を吸引することで形状が固定される外装を有することを特徴とする。

本発明によれば、操作者が被検体を両手で扱いながら、吸引固定具の硬化の具合もコントロールすることが可能となり、吸引固定具を速やかに最適な形状に硬化させることができ、高精度な画像を得られる医用画像診断装置用寝台を提供することができる。

さらに、本発明の高周波コイルによれば、被検体の体型や撮像部位に対応することができ、さらに被検体の微小な動作によって高周波コイルの形状が変化してしまうことを防止できるようになる。

実施例１で示す医用画像診断装置の構成を示す図。 実施例１で示す寝台部の構成を示す図。 図２のＡ−Ａ断面を示す図。 実施例２で示すＭＲＩ装置の全体基本構成の斜視図。 実施例２で示す高周波コイルの概略構成図。 実施例２で示す高周波コイルの外装の詳細図。 実施例２で示す高周波コイルの装着図。 実施例３で示す高周波コイルの概略構成図。 実施例４で示す高周波コイルの概略構成図。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態による医用画像診断装置用寝台の外観斜視図である。
本発明によれば、被検体を固定する手順は次の通りとなる。まず、天板2の上に被検体4を載置し、吸引式固定具5で被検体4の固定したい部位を覆う。次に、吸引式固定具5の吸引チューブ6を、天板2の吸引孔7に接続し、被検体4の部位に合わせて吸引式固定具5の形状を修正しながら、吸引ペダル8を踏み、吸引式固定具5内部より気体（例えば、空気）を抜き取ることにより、吸引式固定具5を硬化させる。吸引式固定具5が意図せぬ形状になった場合は、吸引ペダル8を放すことにより、吸引式固定具5の硬化を速やかに停止する。また、必要に応じ、給気ペダル9を踏むことにより、吸引式固定具5内部に気体を給気することにより、吸引式固定具5を適度に軟化させ、形状を修正することが可能となる。

ここで、吸引式固定具5は、図６に示すような断面構造からなる。すなわち、フレキシブルプリント基板46をフレキシブル材料49で外側を覆う構造となっていて、フレキシブルプリント基板46とフレキシブル材料49との間は発泡ビーズ50で充填されている。発泡ビーズの間隙には、通常、空気が入り込んでいる。

以上の手順により、操作者は、被検体を両手で扱いながら、吸引式固定具を最適な形状で硬化させることができる。

図２は、本発明の構成を示す図である。

寝台3の内部に、モーター、ポンプ、弁などにより構成され、吸引ペダル8によって、吸引動作や弁の開閉が制御されるように構成された真空ポンプユニット10と、モーター、ポンプ、弁などにより構成され、給気ペダル9によって、吸引動作や弁の開閉が制御されるように構成されたコンプレッサーユニット11を備える。前記真空ポンプユニット10と、コンプレッサーユニット11は、内部チューブ12で天板の給気孔7と接続される。前記真空ポンプユニット10を動作させることによって、給気孔7に接続された吸引式固定具5の内部の気体を吸引し、吸引式固定具5を硬化させる。また、前記コンプレッサーユニット11を動作させることによって、給気孔7に接続された吸引式固定具5の内部に気体を供給し、吸引式固定具5を硬化させる。

図３は、図２のＡ−Ａ断面を示す。吸引式固定具5は、吸引チューブ6を介して気体が吸引されて、被検体4の表面形状に沿って密着して固定されている様子が図から分かる。なお、必要に応じてベルト13により、さらに吸引式固定具5を固定しても良い。

本発明による吸引式固定具5は、吸引ペダル8と給気ペダル9からなり、気体の供給および吸引を一箇所で自在に行える制御系を有する。この構成により、吸引式固定具5を意図する形状に自在に制御することが可能となる。

以下、図面を用いて、第２の実施の形態について詳説する。

最初に、本発明に係るＭＲＩ装置の一例の全体概要を図４に基づいて説明する。図４は、本発明に係るＭＲＩ装置の一実施例の全体構成を示すブロック図である。このＭＲＩ装置は、ＮＭＲ現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図５に示すように、ＭＲＩ装置は静磁場発生系22と、傾斜磁場発生系23と、送信系25と、受信系26と、信号処理系27と、シーケンサ24と、中央処理装置（ＣＰＵ）28とを備えて構成される。

静磁場発生系22は、垂直磁場方式であれば、被検体21の周りの空間にその体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば、体軸方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検体21の周りに永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。

傾斜磁場発生系23は、MRI装置の座標系（静止座標系）であるＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル29と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源30とから成り、後述のシ−ケンサ24からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源30を駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に傾斜磁場Gx，Gy，Gzを印加する。撮影時には、スライス面（撮影断面）に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルス（Gs）を印加して被検体1に対するスライス面を設定し、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの２つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス（Gp）と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス（Gf）を印加して、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。

シーケンサ4は、高周波磁場パルス（以下、「ＲＦパルス」という）と傾斜磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段で、CPU28の制御で動作し、被検体21の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系25、傾斜磁場発生系23、および受信系26に送る。

送信系25は、被検体21の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるために、被検体21にRFパルスを照射するもので、高周波発振器31と変調器32と高周波増幅器33と送信側の高周波コイル（送信コイル）34aとから成る。高周波発振器31から出力された高周波パルスをシーケンサ24からの指令によるタイミングで変調器32により振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器33で増幅した後に被検体21に近接して配置された高周波コイル34aに供給することにより、ＲＦパルスが被検体21に照射される。

受信系26は、被検体21の生体組織を構成する原子核スピン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、受信側の高周波コイル（受信コイル）34bと信号増幅器35と直交位相検波器36と、Ａ／Ｄ変換器37とから成る。送信側の高周波コイル34aから照射された電磁波によって誘起された被検体21の応答のＮＭＲ信号が被検体１に近接して配置された高周波コイル34bで検出され、信号増幅器35で増幅された後、シーケンサ24からの指令によるタイミングで直交位相検波器36により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがA／D変換器37でディジタル量に変換されて、信号処理系27に送られる。
信号処理系27は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、光ディスク39、磁気ディスク38等の外部記憶装置と、ＣＲＴ等からなるディスプレイ40とを有し、受信系26からのデータがＣＰＵ28に入力されると、ＣＰＵ28が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体21の断層画像をディスプレイ40に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク38等に記録する。

操作部45は、MRI装置の各種制御情報や上記信号処理系27で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス43、及び、キーボード44から成る。この操作部45はディスプレイ40に近接して配置され、操作者がディスプレイ40を見ながら操作部45を通してインタラクティブにＭＲＩ装置の各種処理を制御する。

なお、図４において、送信側の高周波コイル34aと傾斜磁場コイル29は、被検体21が挿入される静磁場発生系22の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体21に対向して、水平磁場方式であれば被検体21を取り囲むようにして設置されている。また、受信側の高周波コイル34b は、被検体21に対向して、或いは取り囲むように設置されている。
現在ＭＲＩ装置の撮像対象核種は、臨床で普及しているものとしては、被検体の主たる構成物質である水素原子核（プロトン）である。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を２次元もしくは３次元的に撮像する。

次に、実施例２について図５を用いて説明する。本発明の高周波コイル34aは、フレキシブルプリント基板46と、信号の増幅をするためのプリアンプ47と、これらの基板を覆うような外装48で構成されている。
フレキシブルプリント基板は単数もしくは複数のループ形状を描いており、このループを貫く磁場信号を受信することができる。このフレキシブルプリント基板を撮像部位に密着させることにより、効率よく信号を受信することが出来る。

プリアンプはフレキシブルプリント基板が受信した信号を増幅するための電子部品を搭載している。電子部品は硬い樹脂ケースで覆われる構造としている。
外装は図６に示すように、ウレタンシートやポリプロピレンなどのフレキシブル材料49で構成されている。外装となるフレキシブル材料は空気が漏れない構造となっており、内部に直径１ｍｍ程度の発泡ビーズ50を充填している。また、内部の空気を吸引できるようなチューブ51と、発泡ビーズを吸引しないようにフィルター52が取り付けられている。

本発明の高周波コイルは、硬い樹脂ケースで覆われた箇所以外はフレキシブル構造となっている。そのため図７に示すように、この高周波コイルは撮像部位53に這わせるように装着、もしくは巻きつけるよう装着することができる。装着後、空気吸引用のチューブから、高周波コイル34a内部の空気を吸引し、これを真空状態にする。これが真空状態になると、発泡ビーズ50の動きが固定されるため、フレキシブルプリント基板46を含む高周波コイル34a全体の動きが固定される。

次に、実施例３について図８を用いて説明する。実施例２と異なる点は、硬い樹脂ケースを外装の一部とした場合である。以下、異なる箇所のみ説明し、同じ箇所の説明は省略する。
フレキシブルプリント基板に複数のループ形状がある場合、これらのループ形状が撮像断面に対して互いに離れすぎたり、ずれた箇所に装着されることで所望の受信性能が得られない場合がある。これを防止するためには、外装の一部をフレキシブルとしない構造が必要である。実施例３ではプリアンプを覆うケースとして、大きいサイズの樹脂ケース54を用いる。この樹脂ケースを外装の一部とすることで、故意にフレキシブル性能を制限する構造としている。

次に、実施例４について図９を用いて説明する。実施例２及び実施例３と異なる点は外装の別体化である。以下、異なる箇所のみ説明し、同じ箇所の説明は省略する。
本高周波コイル34aは撮像部位の大小に対応するため、さまざまなサイズのものが存在する。そのため、発泡ビーズ50の充填された外装を別体とし、さまざまなサイズの高周波コイル34aに一つの外装が適用できる構造としている。

なお、上記の説明では、第１の実施の形態（実施例１）と第２の実施の形態(実施例２乃至４)を個別に説明したが、第１の実施の形態にさらに、第２の実施の形態を併用しても良いことは言うまでもない。

１…ガントリ、２…天板、３…寝台、４…被検体、５…吸引式固定具、６…吸引チューブ、７…吸引孔、８…吸引ペダル、９…給気ペダル、１０…真空ポンプ、１１…コンプレッサー、１２…内部チューブ、
２１…被検体、２２…静磁場発生系、２３…傾斜磁場発生系、２４…シーケンサ、２５…送信系、２６…受信系、２７…信号処理系、２８…中央処理装置（ＣＰＵ）、２９…傾斜磁場コイル、３０…傾斜磁場電源、３１…高周波発信器、３２…変調器、３３…高周波増幅器、３４ａ…高周波コイル（送信コイル）、３４b…高周波コイル（受信コイル）、３５…信号増幅器、３６…直交位相検波器、３７…Ａ／Ｄ変換器、３８…磁気ディスク、３９…光ディスク、４０…ディスプレイ、４１…ＲＯＭ、４２…ＲＡＭ、４３…トラックボール又はマウス、４４…キーボード、４５…操作部、４６…フレキシブルプリント基板、４７…プリアンプ、４８…高周波コイル外装、４９…フレキシブル材料、５０…発泡ビーズ、５１…エアチューブ、５２…フィルター、５３…撮像部位、５４…外装の一部となる樹脂ケース。

Claims (9)

1. 磁場中に置かれた被検体に電磁波を照射し、該被検体から放出される信号に基づいて、該被検体の所望の部分の画像を生成し、該画像を用いて診断を行う医用画像診断装置において、
   前記被検体を載置する寝台上に設けられた天板と、
   前記被検体を前記天板に固定する被検体固定具と、
   前記被検体固定具から気体を引き抜く、または気体を送り込む吸引・給気手段と、を有し、
   前記吸引・給気手段は、吸引または給気のいずれか、又は両方を制御する制御装置を具備することを特徴とする医用画像診断装置。
2. 請求項１記載の医用画像診断装置において、
   前記制御装置は、ペダル操作により気体の吸引または給気を制御することを特徴とする医用画像診断装置。
3. 請求項２記載の医用画像診断装置において、
   前記制御装置は、吸引用ペダルおよび給気用ペダルを有することを特徴とする医用画像診断装置。
4. 請求項１記載の医用画像診断装置において、
   前記吸引・給気手段は、気体を吸引または給気する際に前記被検体固定具から気体を搬送する第１の吸引チューブを有し、
   前記第１の吸引チューブの一端が前記天板に設けられた吸引孔に接続され、前記制御装置に接続されている第２の吸引チューブは、前記第１の吸引チューブと前記吸引孔で脱着可能であることを特徴とする医用画像診断装置。
5. 請求項１記載の医用画像診断装置において、
   前記被検体固定具は、フレキシブルな基板をフレキシブルな材料で覆うような構造を有し、前記フレキシブルな基板と前記フレキシブルな材料との間に発泡ビーズが充填されていることを特徴とする医用画像診断装置。
6. 被検体に静磁場を与える磁気回路と、
   前記被検体にスライス傾斜磁場、リードアウト傾斜磁場及びエンコード傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
   前記被検体に磁気共鳴を起こさせる照射パルスを印加する送信用高周波コイルと、
   磁気共鳴信号を検出する受信用高周波コイルと、
   該受信用高周波コイルにより検出された検出信号を使って前記被検体中の対象物体の画像を得る画像再構成手段とを備え、
   前記送信用および受信用高周波コイルの少なくとも一つがフレキシブル基板と該基板を覆うように設けられた外装部を有する高周波コイルであって、該高周波コイルを前記被検体へ装着した後に、前記外装部の空気を吸引することで外装が前記被検体に固定されることを特徴とする医用画像診断装置。
7. 請求項６記載の医用画像診断装置において、
   前記被検体を載置する寝台上に設けられた天板と、
   前記被検体を前記天板に固定する被検体固定具と、
   前記被検体固定具から気体を引き抜く、または気体を送り込む吸引・給気手段と、を有し、
   前記吸引・給気手段は、吸引または給気のいずれかを制御する制御装置を具備することを特徴とする医用画像診断装置。
8. 請求項６または７記載の医用画像診断装置において、
   前記高周波コイルは、フレキシブル基板と該基板を覆うように設けられた外装部を有し、前記フレキシブル基板と前記外装部との間に間隙に空気が存在する程度に充填された発泡ビーズを有することを特徴とする医用画像診断装置。
9. 請求項８記載の医用画像診断装置において、
   前記高周波コイルは、前記外装部の一部にフレキシブルでない構造を有することを特徴とする医用画像診断装置。

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