JP2013017493A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気共鳴イメージング(以下、MRIという。)装置に関し、特に、その高周波受信系におけるデカップリング回路の安定化技術に関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging (hereinafter referred to as MRI) apparatus, and more particularly, to a technique for stabilizing a decoupling circuit in a high-frequency receiving system.
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。 The MRI device measures NMR signals generated by the spins of the subject, especially the tissues of the human body, and visualizes the form and function of the head, abdomen, limbs, etc. in two or three dimensions Device. In imaging, the NMR signal is given different phase encoding depending on the gradient magnetic field, frequency-encoded, and measured as time series data. The measured NMR signal is reconstructed into an image by two-dimensional or three-dimensional Fourier transform.
このNMR信号を検出するためにMRI装置には、被検体の検査対象部位や用途に応じて様々な高周波受信コイルが用意されるが、この高周波受信コイルが高周波送信コイルとの間に磁気的結合が生じると、高周波送信コイルによる高周波磁場照射の際不要な電流が高周波受信系に生じ、不要な熱が生じたり、不要に回路がダメージを受けることがあった。それを防ぐため、高周波受信系にはデカップリング回路が設けられ、不要な電流が流れないようにしていた。 In order to detect this NMR signal, various high-frequency receiving coils are prepared for the MRI apparatus according to the examination target site and application of the subject, and this high-frequency receiving coil is magnetically coupled with the high-frequency transmitting coil. When this occurs, an unnecessary current is generated in the high-frequency receiving system when the high-frequency magnetic field is irradiated by the high-frequency transmitting coil, and unnecessary heat is generated or the circuit is unnecessarily damaged. In order to prevent this, a decoupling circuit is provided in the high-frequency receiving system so that unnecessary current does not flow.
特許文献1記載には、そのようなデカップリング回路に関する技術が開示されていて、デカップリング回路が温度センサを備え、温度センサにより検出した温度が閾値を超えた場合に、高周波送信コイルを用いた高周波磁場の照射を停止するようになっている。
しかしながら、特許文献1記載の従来技術は、デカップリング回路のダイオードへバイアス回路から電流を流す際に、該電流をどのように制御するかに関する配慮はされていなかった。該デカップリング回路のダイオードへ過剰な電流が流れると、不必要な熱がダイオードに発生される虞があった。
However, in the prior art described in
本発明の目的は、MRI装置の高周波受信系におけるデカップリング回路に生じる発熱を抑制することにある。 An object of the present invention is to suppress heat generated in a decoupling circuit in a high frequency receiving system of an MRI apparatus.
上記の課題を解決するために、本発明によれば、被検体を配置する空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記静磁場へ重畳して傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生手段と、前記被検体へ高周波磁場を照射する高周波磁場発生手段と、前記被検体から発生する磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記検出された信号を画像化する画像化手段と、前記高周波磁場発生手段と前記検出手段の磁気的結合を防止するためのデカップリング手段と、該デカップリング手段へ電流を供給するためのバイアス手段を備えたMRI装置において、前記電流の値を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出した電流の値に応じて、前記電流の値を調整する調整手段を備えることを特徴とするMRI装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to the present invention, a static magnetic field generating means for generating a static magnetic field in a space where a subject is arranged, and a gradient magnetic field generating means for generating a gradient magnetic field superimposed on the static magnetic field, , A high-frequency magnetic field generating means for irradiating the subject with a high-frequency magnetic field, a detecting means for detecting a magnetic resonance signal generated from the subject, an imaging means for imaging the detected signal, and the high-frequency magnetic field generation Current detecting means for detecting the value of the current in an MRI apparatus comprising decoupling means for preventing magnetic coupling between the means and the detecting means, and bias means for supplying current to the decoupling means, There is provided an MRI apparatus comprising adjusting means for adjusting the current value according to the current value detected by the current detecting means.
また、前記調整手段には、前記電流の値の許容範囲を記憶する記憶手段が備えられ、前記調整手段は、前記電流の値が前記許容範囲になるように、前記電流の値を調整することを特徴とするMRI装置が提供される。 In addition, the adjustment means includes storage means for storing an allowable range of the current value, and the adjustment means adjusts the current value so that the current value falls within the allowable range. An MRI apparatus characterized by the above is provided.
また、前記調整手段は、前記デカップリング手段と前記電流検出手段との間に、前記デカップリング手段へ供給される電流を制限する電流制限手段を備えていることを特徴とするMRI装置が提供される。 Further, there is provided an MRI apparatus, wherein the adjustment means includes a current limiting means for limiting a current supplied to the decoupling means between the decoupling means and the current detection means. The
本発明によれば、MRI装置の高周波受信系におけるデカップリング回路に生じる発熱を抑制される。 According to the present invention, heat generated in the decoupling circuit in the high frequency receiving system of the MRI apparatus is suppressed.
以下、添付図面に従って本発明のMRI装置の好ましい実施形態について詳説する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the MRI apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments of the invention, and the repetitive description thereof is omitted.
最初に、本発明に係るMRI装置の一例の全体概要を図1に基づいて説明する。図1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、被検体を配置する空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記静磁場へ重畳して傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生手段と、前記被検体へ高周波磁場を照射する高周波磁場発生手段と、前記被検体から発生する磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記検出された信号を画像化する画像化手段から成り、NMR現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図1に示すように、MRI装置は静磁場発生系2と、傾斜磁場発生系3と、送信系5と、受信系6と、信号処理系7と、シーケンサ4と、中央処理装置(CPUI)8とを備えて構成される。
First, an overall outline of an example of an MRI apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of an MRI apparatus according to the present invention. This MRI apparatus irradiates a high frequency magnetic field to the subject, a static magnetic field generating means for generating a static magnetic field in a space in which the subject is arranged, a gradient magnetic field generating means for generating a gradient magnetic field superimposed on the static magnetic field, and the subject A high-frequency magnetic field generating means, a detecting means for detecting a magnetic resonance signal generated from the subject, and an imaging means for imaging the detected signal, and obtaining a tomographic image of the subject using an NMR phenomenon As shown in FIG. 1, the MRI apparatus includes a static magnetic field generation system 2, a gradient magnetic
静磁場発生系2は、垂直磁場方式であれば、被検体1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1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。
The static magnetic field generation system 2 generates a uniform static magnetic field in the direction perpendicular to the body axis in the space around the
傾斜磁場発生系3は、MRI装置の座標系(静止座標系)であるX,Y,Zの3軸方向に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイル9と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源10とから成り、後述のシ−ケンサ4からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源10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。
The gradient magnetic
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、CPU8の制御で動作し、被検体1の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系5、傾斜磁場発生系3、および受信系6に送る。
The
送信系5は、被検体1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1にRFパルスを照射するもので、高周波発振器11と変調器12と高周波増幅器13と送信側の高周波送信コイル14aとから成る。高周波発振器11から出力されたRFパルスをシーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器12により振幅変調し、この振幅変調されたRFパルスを高周波増幅器13で増幅した後に被検体1に近接して配置された高周波送信コイル14aに供給することにより、RFパルスが被検体1に照射される。
The
受信系6は、被検体1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、受信側の高周波受信コイル14bと信号増幅器15と直交位相検波器16と、A/D変換器17とから成る。送信側の高周波送信コイル14aから照射された電磁波によって誘起された被検体1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受信コイル14bで検出され、信号増幅器15で増幅された後、シーケンサ4からの指令によるタイミングで直交位相検波器16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17でディジタル量に変換されて、信号処理系7に送られる。
The receiving
信号処理系7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19、磁気ディスク18等の外部記憶装置と、CRT等からなるディスプレイ20とを有する。受信系6からのデータがCPUI8に入力されると、CPUI8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1の断層画像をディスプレイ20に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク18等に記録する。
The
操作部25は、MRI装置の各種制御情報や上記信号処理系7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23、及び、キーボード24から成る。この操作部25はディスプレイ20に近接して配置され、操作者がディスプレイ20を見ながら操作部25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。
The
なお、図1において、送信側の高周波送信コイル14aと傾斜磁場コイル9は、被検体1が挿入される静磁場発生系2の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体1に対向して、水平磁場方式であれば被検体1を取り囲むようにして設置されている。また、受信側の高周波受信コイル14bは、被検体1に対向して、或いは取り囲むように設置されている。
In FIG. 1, the high-
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。 At present, the radionuclide to be imaged by the MRI apparatus is a hydrogen nucleus (proton) which is a main constituent material of the subject as being widely used clinically. By imaging information on the spatial distribution of proton density and the spatial distribution of relaxation time in the excited state, the form or function of the human head, abdomen, limbs, etc. is imaged two-dimensionally or three-dimensionally.
次に図2は、従来の高周波送信コイル及び高周波受信コイルについて図2を説明するための図である。図2において、13は高周波増幅器、14aは被検体に高周波磁場を発生させるための高周波送信コイル、32は、高周波送信コイルより照射される高周波磁場、14bはNMR信号を受信する高周波受信コイルである。更に、34は高周波増幅器13により供給された高周波磁場32が高周波送信コイル14aより被検体に印加される際、高周波受信コイル14bが、高周波送信コイル14aとの間に生じる磁気的結合を低減させるためのデカップリング回路であり、インダクタンス35と、ダイオード36とコンデンサ37より構成されているものである。また、38は、デカップリング回路
にバイアス電流を印加するためのバイアス回路である。
Next, FIG. 2 is a diagram for explaining FIG. 2 for a conventional high-frequency transmitting coil and high-frequency receiving coil. In FIG. 2, 13 is a high-frequency amplifier, 14a is a high-frequency transmission coil for generating a high-frequency magnetic field in the subject, 32 is a high-frequency magnetic field irradiated from the high-frequency transmission coil, and 14b is a high-frequency reception coil for receiving NMR signals. . Further,
次に図2で示したデカップリング回路34の動作を説明する。バイアス回路38からデカップリング回路34へは、少なくとも高周波送信コイル14aから高周波磁場を印加する期間に電圧が印加される。すると、デカップリング回路34内のダイオード36が導通され、抵抗が低くなる。これにより、高周波送信コイル14aより印加された高周波磁場32により高周波受信コイル14b内のデカップリング回路34が共振する。その結果、コンデンサ37の両端のインピーダンスが増加するので、高周波受信コイル14bはその一部が開放状態と等価になり、高周波送信コイル14aとの磁気的結合が低減する。結果として、高周波受信系に不要な電流が生じ、不要な熱が生じたり、不要に受信回路がダメージを受けることを防ぐことができる。
Next, the operation of the
しかしながら、図2に記載の従来のデカップリング回路34の構成では、高周波送信コイル14aによる高周波磁場32の印加と同時に、高周波受信系に電圧が励起されるが、高周波送信コイル14aより印加される高周波磁場32の出力が増加すると、デカップリング回路34に励起される電圧も増加する。この場合、デカップリング回路34を流れる電流量も増加し、ダイオード36、インダクタンス35、及びコンデンサ37が発熱しやすくなる。この結果、ダイオード36、インダクタンス35、及びコンデンサ37より発生した熱が、コイル表面まで伝導し、被検体への温度刺激が増加する可能性があった。
However, in the configuration of the
そのため、一般的に、デカップリング回路34を構成する素子で最も発熱量の多いダイオード36の発熱量を低減するために、放熱板を付加したり、発熱量の少ないダイオードを選定する等の工夫がなされていた。
Therefore, in general, in order to reduce the amount of heat generated by the
ここで、MRI装置の高機能化に伴いMRI装置の発生する静磁場強度の高磁場化が進むと、必要となる高周波磁場強度も高くなるため、高周波送信コイル14aより印加される高周波磁場32が増大し。これによりデカップリング回路34の発熱量が増加し、被検体への温度刺激が増加する問題があった。
Here, as the magnetic field intensity generated by the MRI apparatus increases as the functionality of the MRI apparatus increases, the required high-frequency magnetic field intensity also increases, so the high-frequency
次に、本発明の実施例について図3、図4を用いて説明する。
図3は、本発明の実施例に係る高周波受信コイルの構成を説明するための図である。図3の構成では、発熱源となるデカップリング回路34と、デカップリング回路34に電流を供給するためのバイアス回路38との間にバイアス回路から出カップリング回路への電流の値を検出するための検出手段である電流検出回路39と、デカップリング手段へ供給される電流を制限する電流制限手段である電流制限回路40が設けられた構成となっている。具体的には、デカップリング回路34の一端に電流制限回路40の一端が接続され、電流制限回路40の他端に電流検出回路39の一端が接続され、電流検出回路39の他端にバイアス回路の一端が接続されている。また、電流制限回路40及び、電流検出回路39及びバイアス回路38は、それぞれシーケンサ4に接続されていて、シーケンサ4によって制御されるようになっている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the high-frequency receiving coil according to the embodiment of the present invention. In the configuration of FIG. 3, the value of the current from the bias circuit to the output coupling circuit is detected between the
次に図4は、図3に示された回路の動作を説明するためのフローチャートである。
(ステップ41)
シーケンサ4は、高周波送信コイル14aを用いて高周波磁場32を照射する際、例えば高周波送信コイル14aから照射する高周波磁場の照射量に応じて、バイアス回路からデカップリング回路へ流す電流の電流量を、Isetとして決定する。また、電流検出回路39から出力される電流値データの許容誤差範囲を、最小がIsetminで最大がIsetmaxとして設定する。
Next, FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the circuit shown in FIG.
(Step 41)
When the
(ステップ42)
シーケンサ4は、バイアス回路38からデカップリング回路34へ電流を印加するように指令を送る。
(Step 42)
The
(ステップ43)
シーケンサ4は、デカップリング回路34へ過剰な電流が流れないよう電流制限回路40を制御する。
(Step 43)
The
(ステップ44)
電流検出回路39から出力される電流値データIsenseが、デカップリング回路34に流すべき値Isetの誤差を含めた値を超えたか(Isense>Isetmax)を判断する。超えた場合は、ステップ45へ移行し、超えない場合はステップ46へ移行する。
(Step 44)
It is determined whether or not the current value data Isense output from the
(ステップ45)
デカップリング回路34に流れる電流は、電流制限回路40により電流値Ilimitとなり制限されるが、電流制限回路40で発生する熱を抑制するため、シーケンサ4によってバイアス回路38から出力する電流値Ibiasを減少させる。すなわち、シーケンサ4またはバイアス回路38の内部には、検出手段により検出した電流の値に応じて、電流の値を調整する調整手段が備えられていて、それにより制御する。
(Step 45)
The current flowing in the
(ステップ46)
また、電流検出回路39により検出された電流値データIsenseが、デカップリング回路34に流すべき値Isetより低い場合か(Isense<Isetmin)を判断する。低い場合は、ステップ47へ移行し、低くない場合はステップ48へ移行する。
(Step 46)
Further, it is determined whether or not the current value data Isense detected by the
(ステップ47)
シーケンサ4はバイアス回路38を制御し、電流検出回路39から検出される電流値がIsetmin≦Isense≦Isetmaxとなるようバイアス回路34から出力する電流値Ibiasを増加させる。すなわち、シーケンサ4またはバイアス回路38の内部には、検出手段により検出した電流の値に応じて、電流の値を調整する調整手段が備えられていて、それにより制御する。
(Step 47)
The
(ステップ48)
デカップリングのための電流の印加を終了するかを判断する。終了しない場合は、ステップ45へ移行する。
(Step 48)
It is determined whether or not to stop the application of current for decoupling. If not, the process proceeds to step 45.
以上のようにデカップリング回路34に流れる電流を制御することで、デカップリング回路34に安定した値の電流が供給され、過剰な電流投入による発熱を抑制し、被検体への温度刺激も低減することが実現できる。
By controlling the current flowing through the
以上、本発明の実施例を述べたが、本発明はこれらに限定されるものではない。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to these.
本発明は、磁気共鳴イメージング装置に利用することができる。 The present invention can be used in a magnetic resonance imaging apparatus.
39 電流検出回路、40 電流制限回路 39 Current detection circuit, 40 Current limit circuit
Claims (3)
前記静磁場へ重畳して傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生手段と、
前記被検体へ高周波磁場を照射する高周波磁場発生手段と、
前記被検体から発生する磁気共鳴信号を検出する検出手段と、
前記検出された信号を画像化する画像化手段と、
前記高周波磁場発生手段と前記検出手段の磁気的結合を防止するためのデカップリング手段と、該デカップリング手段へ電流を供給するためのバイアス手段を備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記電流の値を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出した電流の値に応じて、前記電流の値を調整する調整手段を備えたこと特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 A static magnetic field generating means for generating a static magnetic field in a space in which the subject is arranged;
A gradient magnetic field generating means for generating a gradient magnetic field superimposed on the static magnetic field;
High-frequency magnetic field generating means for irradiating the subject with a high-frequency magnetic field;
Detecting means for detecting a magnetic resonance signal generated from the subject;
Imaging means for imaging the detected signal;
In a magnetic resonance imaging apparatus comprising decoupling means for preventing magnetic coupling between the high-frequency magnetic field generating means and the detection means, and bias means for supplying a current to the decoupling means,
A magnetic resonance imaging apparatus comprising: current detection means for detecting the current value; and adjustment means for adjusting the current value according to the current value detected by the current detection means.
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KR101806290B1 (en) * | 2016-01-18 | 2017-12-07 | 삼성전자주식회사 | Magnetic resonance imaging apparatus and method for detecting error of magnetic resonance imaging apparatus |
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