JP2015020076A - 機械的な高さ調整部を備えた乳房コイル - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＲＴ用の局所コイルを最適化すること。【解決手段】前記課題は、乳房コイルである局所コイルが、少なくとも１つの高さ調整装置を有することにより解決される。【選択図】図１

Description

本発明は局所コイルに関する。

たとえば独国特許 DE10314215B4 から、核磁気共鳴断層撮影法により被検体または患者を検査するための核磁気共鳴装置（ＭＲＴ）が公知となっている。

独国特許 DE10314215B4

本発明の課題は、ＭＲＴ用の局所コイルを最適化することである。

前記課題は、乳房コイルである局所コイルが、少なくとも１つの高さ調整装置を有することにより解決される。

本発明の１実施形態の、ＭＲＴ乳房コイル用の高さ調整装置の横断面図である。 本発明の別の実施形態の、ＭＲＴ乳房コイル用の高さ調整装置の横断面図である。 本発明の別の実施形態の、ＭＲＴ乳房コイル用の高さ調整装置の矢状面の断面図である。 ＭＲＴボア内に配置された乳房コイルの高さを示す。 ＭＲＴボア内に配置された乳房コイルの異なる高さを示す。 ＭＲＴボア内に配置された乳房コイルの異なる高さを示す。 ＭＲＴシステムの概略図である。

従属請求項および明細書に、有利な実施形態が記載されている。

１つの実施形態では、前記高さ調整装置は、等しい厚さまたは異なる厚さの複数のアダプタを有し、前記複数のアダプタのうち少なくとも１つは、前記乳房コイルの下方に取り付けられるように構成されている。

また、他の１つの実施形態では、前記高さ調整装置は、高さ調整のために相互に相対的にスライド可能な２つのシェルを有する。

他の１つの実施形態では、前記高さ調整装置は、複数の異なる高さに対応する係止装置を有する。

以下の記載から、本発明の可能な実施形態の他の特徴および利点を導き出すことができる。

図７に、磁気共鳴イメージング装置ＭＲＴ１０１（シールドされた部屋またはファラデーケージＦ内に設置されている）を示す（これは特に、上述の技術背景のものである）。この磁気共鳴イメージング装置ＭＲＴ１０１は、ここでは管状であるスペース１０３を有する全身コイル１０２を備えており、イメージング法によって患者１０５の撮像画像を生成するために、前記全身コイル装置１０２のスペース１０３内に、たとえば被検体（たとえば患者）等であるボディ１０５を載せた患者用寝台１０４（局所コイル装置１０６を有するかまたは有さない）を矢印ｚの方向に移動させることができる。ここでは、前記ＭＲＴの局所領域（検出器視野またはＦＯＶとも称される）において、当該ＦＯＶにおける前記被検体１０５の部分領域の撮像画像を生成するための局所コイル装置１０６が患者に設置される。この局所コイル装置１０６の信号は、たとえば同軸ケーブルまたは無線（１６７）等を介して当該局所コイル装置１０６に接続される、前記ＭＲＴ１０１の評価装置（１６８，１１５，１１７，１１９，１２０，１２１等）によって評価することができる（たとえば画像に変換、記憶または表示する）。

磁気共鳴装置ＭＲＴ１０１によって被検体１０５（検査対象または患者）を磁気共鳴イメージングによって検査するためには、時間的特性および空間的特性が最大限の精度で相互に適合された複数の異なる磁場が、前記被検体１０５に照射される。ここではトンネル状の開口１０３を有する測定キャビン内に設置された強い磁石（しばしば低温超伝導電磁石１０７であることが多い）が強い主静磁場Ｂ_０を生成する。この主静磁場Ｂ_０はたとえば、０．２Ｔ〜３Ｔであるか、またはそれ以上である。被検体１０５は患者用寝台１０４上に載せられた状態で、検出領域ＦｏＶ（“field of view”）内ではほぼ均質である、前記主静磁場Ｂ_０の領域内へ移動される。被検体１０５の原子核の核スピンは、高周波励起磁気パルスＢ１（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）を用いて励起され、この高周波励起磁気パルスＢ１は、ここでは被検体コイル１０８（たとえば複数の部品＝１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃから成る）として非常に簡略的に示された高周波アンテナを介して（および／または、場合によっては局所コイル装置も用いて）照射される。高周波励起パルスはたとえばパルス生成ユニット１０９によって生成され、このパルス生成ユニット１０９はパルスシーケンス制御ユニット１１０によって制御される。前記高周波励起パルスは、高周波増幅器１１１によって増幅された後、前記高周波アンテナ１０８へ伝送される。ここで図示された高周波システムは概略的に示されただけである。１つの磁気共鳴装置１０１においてしばしば、１つより多くのパルス生成ユニット１０９と、１つより多くの高周波増幅器１１１と、複数の高周波アンテナ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃが使用されることが多い。

磁気共鳴装置１０１はさらに、測定時に層の選択的な励起と測定信号の位置符号化とを行うために傾斜磁場Ｂ_Ｇ（ｘ、ｙ、ｚ、ｔ）を照射するための傾斜磁場コイル１１２ｘ，１１２ｙ，１１２ｚも有する。前記傾斜磁場コイル１１２ｘ，１１２ｙ，１１２ｚは、傾斜磁場コイル制御ユニット１１４によって（場合によっては増幅器Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚも用いて）制御され、この傾斜磁場コイル制御ユニット１１４はパルス生成ユニット１０９と同様、前記パルスシーケンス制御ユニット１１０に接続されている。

（被検体内の原子核の）励起された核スピンから送信された信号は、被検体コイル１０８および／または少なくとも１つの局所コイル装置１０６によって受信され、これに対して設けられた高周波増幅器１１６によって増幅され、受信ユニット１１７によってさらに処理されてデジタル変換される。記録された測定データはデジタル変換され、複素数値としてｋ空間行列に格納される。多次元フーリエ変換を用いて、値が割り当てられた前記ｋ空間行列から、対応するＭＲ画像を再構成することができる。

送信モードおよび受信モードの双方のモードで動作できるコイルの場合、たとえば被検体コイル１０８または局所コイル１０６に関しては、前置接続された送受信切替スイッチ１１８によって、正確に信号転送が行われるように制御される。

画像処理ユニット１１９が前記測定データから画像を生成し、この生成された画像はオペレータコンソール１２０を介してユーザに表示され、および／または、記憶ユニット１２１に記憶される。中央コンピュータユニット１２２が、設備の各コンポーネントを制御する。

ＭＲ断層撮像では、信号雑音比（ＳＮＲ）が高い画像は、現在は通常、いわゆる局所コイル装置（Coils, Local Coils）を用いて撮像される。この局所コイル装置は、被検体１０５の上部（anterior）または下部（posterior）の直近に、または、被検体１０５の表面または内部に取り付けられるアンテナシステムである。ＭＲ測定では、励起された核が前記局所コイルの各アンテナにおいて電圧を誘導し、この誘導された電圧は低雑音プリアンプ（たとえばＬＮＡ）によって増幅され、最後に受信電子回路へ伝送される。高分解能の画像でも信号雑音比を改善するためには、いわゆる高周波装置が使用される（１．５Ｔ〜１２Ｔ以上）。ＭＲ受信系に複数の個別アンテナを接続でき、これらの個別アンテナが受信器として設けられている場合には、受信アンテナと受信器との間にたとえばマトリクススイッチ（ＲＣＣＳとも称される）が組み込まれる。このマトリクススイッチは、目下アクティブである受信路（大抵は、磁石のＦＯＶに目下包含されている受信路）を、設置された受信器までルーティングする。これにより、より多くのコイル部品を接続して受信器として設置することが可能になる。というのも、全身をカバーする場合、磁石のＦＯＶ（検出視野）ないしは均質ボリュームにあるコイルのみを読み出せばよいからである。

局所コイル装置１０６とは、たとえば一般には、たとえば１つのアンテナ素子から構成するか、または複数のアンテナ素子（とりわけコイル素子）から成るアレイコイルから構成することができるアンテナシステムを指す。この個別のアンテナ素子は、たとえばループアンテナ（Loop）、バタフライアンテナ、フレックスコイルまたはサドル型コイルとして構成される。１つの局所コイル装置にはたとえば、コイル素子と、プリアンプと、別の電子回路（シース波トラップ装置等）と、ケーシングと、台と、大抵は少なくとも１つのケーブルとが含まれる。このケーブルは、当該ケーブルをＭＲＴ装置に接続するためのコネクタを有する。装置側に取り付けられた受信器１６８は、局所コイル１０６からたとえば無線方式等で受信した信号をフィルタリングおよびデジタル変換し、このデータをデジタル信号処理装置へ転送する。このデジタル信号処理装置は、測定によって得られたデータから、大抵は画像またはスペクトルを導出し、たとえばユーザが後で診断するためにユーザに対して、および／または記憶するために、この画像またはスペクトルを出力する。

図４〜６に（位置関係を明確にするために部分図として）示しているように、人体１０５の種々の部位を検査するためにＭＲＴシステム１０１を用いて核スピントモグラフィを行うときには、信号雑音比ＳＮＲを増大させて測定時間を迅速化するため、アンテナＳｐ１〜Ｓｐ４を有する局所コイル（アレイ）１０６を用いる。これらの局所コイルは大抵、１つまたは複数のアンテナ素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４（以下「コイル」ともいう）を有するアクティブアンテナ構造体であり、このアンテナ素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４は、患者１０５の身体の近傍に（限局的に）配置される。ここで女性の乳房ＢＲ１，ＢＲ２を検査するためには、特にいわゆる乳房コイル１０６を用いる。乳房検査では、乳房コイル１０６上に女性１０５をうつ伏せにして配置させる。乳房コイル１０６はＭＲＴ １０１の患者台１０４上に配置されており、当該患者台１０４に載せられた状態でＭＲシステム１０１の開口部（ボア）１０３内に入れられる。今日、水平磁場方式の場合のボア開口部Ｗは、５５〜７０ｃｍであるのが普通となっている。ボア１０３内部の検査対象ボリュームＦｏＶは、ＭＲＴの基本磁場磁石の均一性により限定される。ここで２つの段階が存在し、１つは、均一性が１ｐｐｍ（定格磁場からの偏差）より良好である領域Ｖ１である。このゾーンＶ１内では、良好なスペクトル脂肪飽和を実現することができる。偏差が２０〜３０ｐｐｍである、より大きなボリュームＶ２内では、基本的にＭＲＩ画像生成が可能である（しかし、むしろスペクトル脂肪飽和技術は用いない）。

ここでは、患者台１０４、ボア入口１０３の上部側辺および均一ボリュームＶ１ないしはＶ２に対する、乳房コイル１０６の相対高さの調整を対象とする。ｙ方向の身体のサイズ（特に胴体の径長）が比較的大きい患者は、ボア入口１０３の上部側縁にぶつかりやすく、このような患者はあまり良好に検査できないか、または全く検査することができない。このことはとりわけ、ボア開口部が６０ｃｍしかないシステムの場合に問題となる。下方向への乳房コイル１０６の下降は、機械的には患者台１０４により制限されるが、技術的には主に、基本磁場磁石の（内法の）内径の均一ボリュームＶ１ないしはＶ２により制限される。つまり、患者の解剖学的検査対象ＢＲ１，ＢＲ２がＶ１ボリューム内から下方向に滑り出ると、脂肪飽和は格段に悪くなり、解剖学的検査対象ＢＲ１，ＢＲ２のボリュームがさらに下方向に滑っていくと、この領域における画像生成が完全に失敗してしまうことになる。

現在、少なくとも当社にて知られている解決手段は、たとえば６０ｃｍのＭＲＴシステムにおいて、さらに下方にあるたとえば３〜７ｃｍの空きスペースを利用できるように、スパインコイル（＝脊椎コイル）をたとえば患者台１０４に組み込むことが可能である領域に乳房コイル１０６を設置するものである。しかし、この機械的に固定した構成では、妥協せざるを得ない点が出てくる場合もあり、乳房コイル１０６が非常に高い位置に設置されている場合（ｙ方向の高さ。図４のものと比較したときの、図５に示された局所コイル１０６の高さ位置）、乳房コイル１０６の両「乳房頂部」ＢＴ１，ＢＴ２（局所コイル１０６に設けられた、各乳房を収容するための陥入部）は、たとえば図５ではＶ１ボリューム内に在るので、良好な画像品質特性を実現することができるが、サイズ（胴体部または胸腔のサイズ）が大きい女性の場合には、当該女性をあまり良好に検査できないか、または全く検査することができない。しかし、乳房コイル１０６が非常に低い位置に設置されている場合（たとえば、図４の場合と比較したときの、図６に示す局所コイル１０６のｙ方向の設置高さ）、女性のより大きな割合の部分を検査することができるが、どのような場合でも、スペクトル脂肪飽和時における画像品質の問題を甘受しなければならない。図４〜６に一例として、複数の異なるＶ１Ｎ２サイズのシステムに対応する、少なくとも当社にて公知である解決手段を示しており、内側の円Ｖ１は１ｐｐｍ線であり、外側の円Ｖ２は３０ｐｐｍ線を示す。図６のシステムにおいて、（図５と同様に）乳房コイル１０６をさらに上方向（ｙ方向）に（たとえば患者台に設けられたスパインコイル陥入部内に）持ち上げると、スペースを確保できる患者が少なくなるが（ボアサイズがその理由）、それと引き替えに、乳房は常に脂肪飽和ボリュームＶ内に入ることにはなる。上記システムにおけるこのような妥協線は、場合によっては脂肪飽和画像品質を犠牲にすることもある。というのも、図６に示された乳房コイル頂部ＢＴ１，ＢＴ２の一部がＶ１ボリューム外にはみ出てしまうからである。

図１〜３にはそれぞれ、核磁気共鳴断層撮影装置１０１用の乳房コイル１０６の高さ調整装置Ｆ１，Ｆ２；ＡＰ１，ＡＰ２；Ｚａ１，Ｚａ２；Ｋ１，Ｋ２の、本発明の実施形態を示す。図１〜３に示した各構成Ｆ１，Ｆ２；ＡＰ１，ＡＰ２；Ｚａ１，Ｚａ２；Ｋ１，Ｋ２は、任意に組み合わせることも可能である。

乳房コイル１０６は、‐（ボア１０３の内壁被覆部ＵＭの下部分の内側面の中央からの、当該乳房コイル（１０６）の乳房頂部ＢＴ１，ＢＴ２（の最下部領域））の高さＨを調整するための‐（少なくとも）１つの機械的な高さ調整装置Ｆ１，Ｆ２；ＡＰ１，ＡＰ２；Ｚａ１，Ｚａ２；Ｋ１，Ｋ２を有することができ、このように高さＨを調整することにより、乳房コイル１０６の乳房頂部ＢＴ１，ＢＴ２の最下部領域からボア１０３の中心線Ｍまでの距離Ａも調整される。この乳房コイル１０６は、体格が極度に大きくなければどのような患者１０５でも、最大限の画像品質を提供するように動作することができる（こうするためには、乳房コイル１０６を可能な限り、ＭＲＴ１０１のアイソセンタＭの方向に移動させる）。通常は全く検査することができない極度に大きな体格の女性（のみ）については、乳房コイルをより低い高さ位置Ｈに動かすことにより、画像品質の問題を甘受することがある。

患者台より上の乳房コイル１０６の乳房頂部ＢＴ１，ＢＴ２の高さＨを調整するための高さ調整装置により、患者１０５の位置決めを行う前および／または後に、当該乳房コイル１０６の一部または全部をｙ方向に移動させることが効率的になる。

高さ調整装置Ｆ１，Ｆ２；ＡＰ１，ＡＰ２；Ｚａ１，Ｚａ２；Ｋ１，Ｋ２は、寝台１０４と乳房コイル１０６との間に挟み込まれたアダプタプレートＡＤ１，ＡＤ２（図１にて概略的に示されている）、および／または、（たとえば図３に示されたような）位置調整可能なウェッジＫ１，Ｋ２、および／または、歯車、および／または、ロープ、および／または、（たとえば図１に示したような）「脚」Ｆ１，Ｆ２、および／または、（たとえば空気袋を膨らますか収縮させるための）空気圧装置、および／または、重量により圧縮されるクッション（たとえば、前記脚またはアダプタプレートに設置されている）、および／または、患者台１０４からの高さＨに設置される他の（たとえば図２に示したような）機械的なスライド装置を含むことができる。

図１ではたとえば、（患者台１０４からの乳房コイル１０６（の乳房頂部ＢＴ１，ＢＴ２）の高さＨを調整するための）高さ調整装置として、（前記アダプタプレートＡＰ１，ＡＰ２に代えて、または当該アダプタプレートＡＰ１，ＡＰ２と併用して）乳房コイル１０６に脚Ｆ１，Ｆ２等が設けられており、当該脚Ｆ１，Ｆ２はたとえばみぞ形フランジ方式で、または異なる方式で、乳房コイル１０６の下部分に設けられた陥入部および／またはガイドレールにて垂直（ｙ）方向に移動可能に構成されている（さらに、前記脚をたとえば異なる高さに係止可能とすることもできる）。

図２では、（患者台１０４からの乳房コイル１０６（の乳房頂部ＢＴ１，ＢＴ２の最下位点）の高さＨを調整するための）高さ調整装置として、乳房コイル１０６の上部分はガイドピンＺＡ１，Ｚａ２を有し、これらのガイドピンはみぞ形フランジ方式で、当該乳房コイル１０６の下部分にあるガイドレールＳｉ１，Ｓｉ２，Ｓｉ３，Ｓｉ４にて垂直方向（ｙ）に移動可能であるように構成されている（さらに、前記ガイドピンはたとえば種々の高さで（弾性の）ラッチ装置Ｒに係止可能であるように構成されている）。図中に示すように、乳房コイル１０６の筐体の上部分および下部分はそれぞれ（２つの）シェルＳｃｈ１およびＳｃｈ２として形成し、これらのシェルＳｃｈ１およびＳｃｈ２を相互に重ね、（図２中の矢印ｄ２の方向に）相互に相対的にスライド可能に構成することができる。

図３ではたとえば、乳房コイル１０６の上部分より下方にある１つまたは複数のウェッジＫ１，Ｋ２を、特に相互に相対的に（矢印ｄの方向に）スライドできるようにした構成により、患者台１０４からの当該乳房コイル１０６（の乳房頂部ＢＴ１の最下位点）の高さＨをスライド調整することが可能になっており、これにより、患者台からの乳房コイルの高さＨを変化させることができる。ここでは前記ウェッジＫ１，Ｋ２は、乳房コイル１０６の（たとえば弾性により、または少なくとも１つの垂直方向のレール等を介して、上部分Ｏに結合された）下部分Ｕより上方に位置する。

前記高さＨを自動調整する電気機械的駆動装置も用いることも可能である。電子制御式または空気圧式の構成の場合、最も好適な高さＨを予め、患者１０５の体重から大まかに求めるか、または、ボア入口またはボア１０３内部に設置されたセンサにより求めることができる。その際には、乳房コイルを挿入する際に、またはアイソセンタＭに設置したときに、当該乳房コイルをまず最初に最低限の高さに設置し、その後にセンサ情報を用いて、当該乳房コイルを前記最も好適な高さに設置することができる。

高さ調整可能な乳房コイルは高さ調整のために、たとえば手動で‐たとえばレバーおよび／またはねじ部品を用いて‐操作可能な機械的駆動装置を有することもできる。前記ねじは、ねじ山を動かすことにより、乳房コイルの２つのシェルを相互に押しつけるものである。

ボア開口部や患者のサイズの要求に応じて、患者台１０４からの乳房コイルの高さＨをフレキシブルに調整できることにより、磁気均一ボリュームＶ１をより良好に活用できる、乳房コイル１０６の機械的構成を実現できるという利点を奏することができる。このような利点により、乳房コイル１０６の設計時に、患者の最大サイズと脂肪飽和時の画像品質との間の妥協線に関する要求を変えることもできる。

Claims (10)

1. ＭＲＴイメージングシステム（１０１）用の局所コイル（１０６）において、
   乳房コイルであり、かつ、少なくとも１つの高さ調整装置（Ｆ１，Ｆ２；ＡＰ１，ＡＰ２；Ｚａ１，Ｚａ２，Ｓｉ１，Ｓｉ２，Ｓｉ３，Ｓｉ４；Ｋ１，Ｋ２）を備えていることを特徴とする、局所コイル（１０６）。
2. 前記高さ調整装置は、高さ調整可能な脚（Ｆ１，Ｆ２）を有する（図１）、
   請求項１記載の局所コイル。
3. 前記高さ調整装置は、等しい厚さまたは異なる厚さの複数のアダプタ（ＡＰ１，ＡＰ２）を有し、
   前記複数のアダプタ（ＡＰ１，ＡＰ２）のうち少なくとも１つは、前記乳房コイルの下方に取り付けられるように構成されている（図１）、
   請求項１または２記載の局所コイル。
4. 前記高さ調整装置は、高さ調整のために相互に相対的に（ｄ）スライド可能な２つのシェル（Ｓｃｈ１，Ｓｃｈ２）を有する（図２）、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の局所コイル。
5. 前記高さ調整装置は、複数の異なる高さ（Ｈ）に対応する係止装置（Ｒ）を有する（図２）、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の局所コイル。
6. 前記高さ調整装置は高さ調整のためにウェッジ（Ｋ１，Ｋ２）を有する（図３）、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の局所コイル。
7. 前記高さ調整装置は、高さ調整のための空気圧装置を、とりわけ膨張可能な空気袋を有する、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の局所コイル。
8. 前記局所コイルは、電気機械的装置により高さ調整されるように構成されている、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の局所コイル。
9. 前記高さ調整装置により、患者台（１０４）および／またはボア（１０３）からの前記局所コイル（１０６）の高さ（Ｈ）および／または前記局所コイル（１０６）の乳房頂部（ＢＴ１，ＢＴ２）の高さが調整されるように構成されている、
   請求項１から８までのいずれか１項記載の局所コイル。
10. 前記局所コイル（１０６）は、女性の乳房（ＢＲ１，ＢＲ２）をそれぞれ収容する１つまたは２つの乳房頂部（ＢＴ１，ＢＴ２）を有する乳房コイルである、
    請求項１から９までのいずれか１項記載の局所コイル。