JP2015532844A - 磁気共鳴トモグラフィ装置、ｘ線源及びｘ線検出器を備えるハイブリッド検査システム - Google Patents

Abstract

検査システムは、磁場を形成するための円筒コイルを備える磁気共鳴トモグラフィ装置を有している。この場合、円筒コイルは検査空間を取り囲んでいる。検査空間内には更に、第１のＸ線源と、第１のＸ線検出器とが配置されている。

Description

本発明は、請求項１記載の検査システム並びに請求項１２記載の血管撮影像を形成する方法に関する。

医療用途に用いられる、画像診断用の磁気共鳴トモグラフィ装置は、従来技術から公知である。磁気共鳴トモグラフィは、患者の身体の種々様々な組織の空間配置に関する情報を得るために、励起された核スピンの緩和時間と、原子核の周囲との関連性を利用している。磁気共鳴トモグラフィ装置は、特に軟部の高コントラストの結像に適している。

医療用途に用いられる、画像診断用のレントゲン装置もやはり、従来技術から公知である。レントゲン写真術は、患者の身体部分を透視するためのＸ線ビームに対する、種々様々な組織の異なる透過性を利用している。この場合、リアルタイムで動画を形成することが可能である。

米国特許出願公開第２００８／０１７１９３１Ａ１号明細書に記載の、磁気共鳴トモグラフィ装置とレントゲン装置とから成るハイブリッドシステムは、磁気共鳴トモグラフィ装置により、患者の身体部分の画像を撮影し、次いで患者の身体に手術を施すことを可能にする。その際にはレントゲン装置による光学的な検査が行われる。

本発明の課題は、改良された検査システムを提供することにある。この課題は、請求項１記載の特徴を備える検査システムにより解決される。本発明の別の課題は、血管撮影像を形成する方法を提供することにある。この課題は、請求項１２記載の特徴を備える方法により解決される。好適な改良が従属請求項に記載されている。

検査システムは、磁場を発生させるための円筒コイルを備えた磁気共鳴トモグラフィ装置を有している。この場合、円筒コイルは検査空間を取り囲んでいる。この検査空間内には第１のＸ線源と、第１のＸ線検出器とが配置されている。有利には、この検査システムは、磁気共鳴トモグラフィ法による高空間解像度と、良好な軟部コントラストとを有する画像の獲得を可能にする。更に、第１のＸ線源と第１のＸ線検出器とにより、高時間分解能でレントゲン画像を形成することができる。磁気共鳴トモグラフィ装置と、Ｘ線源及びＸ線検出器から形成されるレントゲンシステムとを統合することにより、両方法により得られた解剖学的な情報は、時間的及び空間的に一致していることが保証される。画像を提供する両方法の組み合わせにより、相互に補完し合う解剖学的な情報がもたらされ、これにより、入手可能な情報内容が全体的に向上する。これにより有利には、システム全体の臨床効果が改善される。

検査システムの１つの実施形態では、第１のＸ線源及び第１のＸ線検出器は、検査空間の長手方向に配置された回転軸線を中心として回転可能である。この場合有利には、Ｘ線源とＸ線検出器とから形成されたレントゲンシステムにより、複数の異なる目視方向からレントゲン撮影を行うことができる。

検査システムの１つの実施形態では、第１のＸ線源と、第１のＸ線検出器とは、互いに固定的に結合されている。これにより有利には、Ｘ線源とＸ線検出器とが回転軸線を中心として回転する際に、Ｘ線検出器は常に、Ｘ線源から出射されるＸ線ビームを検出することができるように配置されている、ということが保証される。

検査システムの１つの実施形態では、検査空間内に、第１の勾配磁場コイル部分と第２の勾配磁場コイル部分とを有する１つの勾配磁場コイルが配置されている。この場合、第１の勾配磁場コイル部分と、第２の勾配磁場コイル部分とは、軸方向に間隔をあけられている。更に、第１のＸ線源と、第１のＸ線検出器とが、第１の勾配磁場コイル部分と第２の勾配磁場コイル部分との間に配置されている。この配置形式では、有利には第１の勾配磁場コイル部分と第２の勾配磁場コイル部分との間の中間室内に勾配磁場が形成され、この勾配磁場は、磁気共鳴トモグラフィによる空間分解検査を可能にする。同時に、Ｘ線源とＸ線検出器とから形成されたレントゲンシステムが前記中間室内に配置されていて、これにより、磁気共鳴トモグラフィによって表される領域と同じ領域のレントゲン撮影を可能にする。レントゲンシステムを、勾配磁場コイルの勾配磁場コイル部分間の中間室内に配置することにより、勾配磁場コイルによるＸ線ビームの光学的な妨害又は遮蔽が回避される。

検査システムの１つの実施形態では、高周波コイルが検査空間内に配置されている。一つの実施形態において、高周波コイルは第１の勾配磁場コイル部分と第２の勾配磁場コイル部分との間に配置されている。有利には、高周波コイルは、高周波数の磁気パルスを送出し、且つ核スピンの緩和に基づき送信される信号を受信するために用いられてよい。勾配磁場コイルの第１の勾配磁場コイル部分と第２の勾配磁場コイル部分との間の中間室内に高周波コイルを配置することにより、Ｘ線源とＸ線検出器とから形成されるレントゲンシステムによっても検出される、検査空間内に配置された患者の身体部分と同じ身体部分を、画像検査することが可能になる。

検査システムの１つの実施形態では、高周波コイルは、第１のＸ線源と固定的に結合されている。この場合有利には、高周波コイルとＸ線源との間の相互配向は、Ｘ線源とＸ線検出器とから形成されるレントゲンシステムが回転軸線を中心として回転する際にも、不変に保たれる。これにより、高周波コイルによりレントゲンシステムに及ぼされる影響は最小限になる。高周波コイルにより生ぜしめられる、Ｘ線源により出射されたＸ線ビームの吸収は、時間的に不変である。このことは有利には、高周波コイルにより、レントゲンシステムによって行われた撮影に生ぜしめられるアーティファクトを、最小限に留める又は除去することを可能にする。

検査システムの１つの実施形態では、第２のＸ線源と、第２のＸ線検出器とが、検査空間内に配置されている。２つのレントゲンシステムを設けることにより、有利には、レントゲン画像の撮影速度の増大、Ｘ線の線量低下の可能性及び異なるエネルギの複数のＸ線ビームの同時使用の可能性が可能になる。これにより、血行特性及び検査される組織の型及び組成に関する追加的な情報が得られる。

検査システムの１つの実施形態では、第１のＸ線源と、第２のＸ線源とが互いに固定的に結合されている。この場合有利には、第１のＸ線源と、第２のＸ線源との間の目視角度の差は、時間的に不変である。

検査システムの１つの実施形態では、検査空間の長手方向に配置された回転軸線を中心とした回転に関して、第２のＸ線源は、第１のＸ線源に対して、所定の角度だけずらされている。この場合有利には、両レントゲンシステムにより、患者の検査されるべき身体部分を、２つの方向から同時に照射することができる。

検査システムの１つの実施形態では、前記角度は９０度である。この場合有利には、両レントゲンシステムにより形成されたレントゲン画像は、特に簡単に互いに関連付けられる。

上述した形式の検査システムは、血管撮影像を形成する方法に用いられる。この場合有利には、血管撮影像は、磁気共鳴トモグラフィ検査によって得られた情報と、レントゲン検査によって得られた情報とを有することができるので、この方法で形成された血管撮影像は、特に高度な情報内容を有している。

上述した本発明の特性、特徴及び利点、並びにこれらを達成する方法は、図面に関連して詳細に説明される以下の実施形態の説明に関連して、より明確に且つ大幅に分かりやすくなる。

第１の実施形態による検査システムの斜視断面図である。 第２の実施形態による検査システムの斜視断面図である。 第３の実施形態による検査システムの斜視断面図である。 第３の実施形態による検査システムの別の断面図である。

以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、第１の実施形態による検査システム１０の概略的な斜視断面図が示されている。この検査システム１０は、医学的な診断に用いることができる。特に、この検査システム１０は、処置されるべき血管撮影に用いることができる。

検査システム１０は、磁気共鳴トモグラフィ装置１００を有している。磁気共鳴トモグラフィ装置１００は、管状の検査空間１１０を取り囲む円筒コイル１２０を有している。円筒コイル１２０は、細長い中空円筒として形成されている。円筒形の検査空間１１０は、患者１１１（概略的に図示）の収容に用いられる。図示の実施形態では、検査システム１０を用いて、患者１１１の身体部分１１６の、医学的な診断に適した画像を得るために、検査システム１０の検査空間１１０内の視界１１５に、患者１１１の身体部分１１６（ここでは頭部）が配置されている。

磁気共鳴トモグラフィ装置１００の円筒コイル１２０は、検査空間１１０内に強力な静磁場を発生させるために用いられ、この強力な静磁場によって、患者１１１の身体の原子核の磁気モーメントの異なる向き間でのエネルギの縮退が解かれる。円筒コイル１２０は、例えば超伝導磁石として形成されていてよい。円筒コイル１２０は例えば、０．２テスラ〜３テスラ以上の強さの静磁場を発生させるように形成されていてよい。円筒コイル１２０により発生させられた磁場は、少なくとも検査空間１１０の視界１１５内に、好適にはほぼ均質に形成されている。円筒コイル１２０により生ぜしめられた静磁場の影響を受けて、患者１１１の身体の原子核の核スピンは、磁場により規定される軸線を中心として歳差運動を行う（ラーモア歳差運動）。

検査空間１１０の視界１１５内に配置された患者１１１の身体部分１１６の断層画像を形成するためには、円筒コイル１２０により生ぜしめられた均質な磁場を、場所に関連して変化させることが必要である。このために磁気共鳴トモグラフィ装置１００は、勾配磁場コイル１３０を有している。勾配磁場コイル１３０は、磁気共鳴トモグラフィ装置１００により実施される測定の間に勾配磁場を発生させて、選択的な層励磁及び測定信号の場所のコード化を行うために設けられている。

勾配磁場コイル１３０は、第１の勾配磁場コイル部分１３１と、第２の勾配磁場コイル部分１３２とを有している。第１の勾配磁場コイル部分１３１と第２の勾配磁場コイル部分１３２とは、それぞれ中空円筒状に形成されていて、円筒コイル１２０により包囲された検査空間１１０内に、円筒コイル１２０に対して同軸的に配置されている。この場合、勾配磁場コイル１３０の第１の勾配磁場コイル部分１３１と、第２の勾配磁場コイル部分１３２とは、軸方向に相互間隔をあけられており、第１の勾配磁場コイル部分１３１と第２の勾配磁場コイル部分１３２との間には、中間室１３３が形成されている。この中間室１３３の領域に、視界１１５が位置している。図示の実施形態において、第１の勾配磁場コイル部分１３１は、第２の勾配磁場コイル部分１３２よりも小さな直径を有している。但しこのことは必須ではない。

円筒コイル１２０により生ぜしめられた静磁場に対して垂直に配向された、所定の共鳴周波数を有する交番磁場を照射することにより、静磁場の軸線を中心として歳差運動する患者１１１の身体の原子の核スピンを、位相同期させて変向（励起）させることができる。このために磁気共鳴トモグラフィ装置１００は、高周波コイル１４０を有している。高周波コイル１４０は、勾配磁場コイル１３０の第１の勾配磁場コイル部分１３１と、第２の勾配磁場コイル部分１３２との間の中間室１３３内に配置されている。高周波コイル１４０は、円筒コイル１２０に対して同軸的に配置された２つのリングを有しており、これらのリングは複数の横木１４１を介して互いに結合されている。高周波コイル１４０は、円筒コイル１２０及び検査空間１１０の長手方向軸線に相応する回転軸線１７５を中心として回転可能である。検査空間１１０の視界１１５は、高周波コイル１４０内に配置されている。

高周波コイル１４０は、高周波の磁気パルスの照射に適している。高周波コイル１４０により照射された交番磁場を遮断した後に、特徴的な緩和時間が経過すると、交番磁場により励起された核スピンは緩和すると共に信号を送出し、これらの信号は高周波コイル１４０によって受信される。高周波コイル１４０が受信した信号データから、数学的な方法により、視界１１５内に配置された患者１１１の身体部分１１６の画像を再現することができる。

検査システム１０は更に、Ｘ線源１５０及びＸ線検出器１６０を備えるレントゲンシステムを有している。Ｘ線源１５０及びＸ線検出器１６０は、検査空間１１０内に設けられた勾配磁場コイル１３０の第１の勾配磁場コイル部分１３１と、第２の勾配磁場コイル部分１３２との間の中間室１３３内に配置されている。Ｘ線源１５０は、視界１１５を通って進み且つ視界１１５の通走後にＸ線検出器１６０にぶつかるＸ線ビーム１５５を出射するように形成されている。Ｘ線源１５０とＸ線検出器１６０とから形成されたレントゲンシステムは、視界１１５内に配置された患者１１１の身体部分１１６のレントゲン画像の迅速な形成を、高時間分解能で可能にする。

Ｘ線源１５０と、Ｘ線検出器１６０とは、軸受１７０により回転軸線１７５を中心として回転可能に支持されており且つ互いに固定的に結合されている。この場合、回転軸線１７５を中心とした回転に関して、Ｘ線源１５０と、Ｘ線検出器１６０との間には、約１８０度の位相差が生じている。Ｘ線源１５０とＸ線検出器１６０とから形成されたレントゲンシステムを、回転軸線１７５を中心として回転可能に配置することにより、検査空間１１０の視界１１５内に配置された患者１１１の身体部分１１６を、複数の異なる目視方向から照射し、延いては複数の異なる目視方向から身体部分１１６を透視することが可能になる。

磁気共鳴トモグラフィ装置１００の高周波コイル１４０と、Ｘ線源１５０及びＸ線検出器１６０から形成されたレントゲンシステムとを、視界１１５を包囲する中間室１３３内に一緒に配置することにより、磁気共鳴トモグラフィ装置１００を用いた磁気共鳴トモグラフィ法によって得られる解剖学的な情報と、レントゲンシステムを用いたレントゲン検査法によって得られる解剖学的な情報とが、時間的及び空間的に一致していることが保証されている。この場合、両検査方式によって得られる情報は、互いに補完し合う。

図２には、第２の実施形態による検査システム２０の概略的な斜視断面図が示されている。この検査システム２０は、図１に示した検査システム１０と大部分は合致している。よって、相応する構成部材には同一符号を付し、以下で改めて詳細には説明しない。

高周波コイル１４０の代わりに、検査システム２０では高周波コイル２４０が設けられていて、検査空間１１０内の視界１１５を取り囲む勾配磁場コイル１３０の第１の勾配磁場コイル部分１３１と、勾配磁場コイル部分１３２との間の中間室１３３内に配置されている。高周波コイル２４０もやはり、円筒コイル１２０に対して同軸に配置された、複数の横木を介して互いに結合された２つのリングを有している。

但し高周波コイル１４０とは異なり、高周波コイル２４０は、固定結合部２４５を介して、Ｘ線源１５０及びＸ線検出器１６０により形成されたレントゲンシステムと、固定的に結合されている。よって高周波コイル２４０は、軸受１７０によってレントゲンシステムと一緒に回転軸線１７５を中心として回転可能に支持されている。これにより高周波コイル２４０は、Ｘ線源１５０とＸ線検出器１６０とから形成されたレントゲンシステムと位相同期して、回転軸線１７５を中心として回転可能である。高周波コイル２４０とレントゲンシステムとが回転軸線１７５を中心として１回転する間の、高周波コイル２４０と、Ｘ線源１５０と、Ｘ線検出器１６０との間の相対的な配置は不変に保たれる。

このことがもたらす利点は、高周波コイル２４０により、レントゲンシステムによって撮影されたレントゲン画像に対して及ぼされる影響が時間的に一定であると共に、最小限に抑えられる、という点にある。Ｘ線源１５０と、Ｘ線検出器１６０と、高周波コイル２４０とは互いに固定的に配置されているので、高周波コイル２４０により生ぜしめられるＸ線ビーム１５５の吸収は、時間的に不変である。このことは、レントゲンシステムによって形成されたレントゲン画像に、場合によっては例えば高周波コイル２４０の横木２４１により生ぜしめられるアーティファクトを、最小限に留める又は除去することを可能にする。例えば、高周波コイル２４０と、Ｘ線源１５０と、Ｘ線検出器１６０とは、Ｘ線ビーム１５５が、高周波コイル２４０の複数の横木２４１のうちの１つに当たらないように、互いに配向されていてよい。同様に、一定の時間で発生するアーティファクトを、デジタル画像処理法によって除去することも可能である。

図３には、第３の実施形態による検査システム３０の概略的な斜視断面図が示されている。図４には、検査システム３０の別の断面図が示されている。図４において、断面は回転軸線１７５に対して垂直に延在している。検査システム３０は、図１に示した検査システム１０との合致部を有している。よって、互いに相応する構成部材には同一符号を付し、以下で改めて詳しくは説明しない。

検査システム１０の構成部材に加えて付加的に、検査システム３０には第２のＸ線源３５０と、第２のＸ線検出器３６０とが設けられている。第２のＸ線源３５０と、第２のＸ線検出器３６０とは、第２のレントゲンシステムを形成している。第２のＸ線源３５０と第２のＸ線検出器３６０もやはり、勾配磁場コイル１３０の第１の勾配磁場コイル部分１３１と、第２の勾配磁場コイル部分１３２との間の中間室１３３内に配置されていて、第２のＸ線源３５０により出射された第２のＸ線ビーム３５５が、視界１１５を通って進んだ後に第２のＸ線検出器３６０にぶつかるように、配向されている。

第２のＸ線源３５０及び第２のＸ線検出器３６０もやはり、軸受１７０により、回転軸線１７５を中心として回転可能に支持されている。第２のＸ線源３５０と第２のＸ線検出器３６０とは、互いに固定的に結合されているので、回転軸線１７５を中心とした回転に関して、第２のＸ線源３５０と第２のＸ線検出器３６０との間には、好適には約１８０度の一定の角度関係が生じることになる。

１つの好適な実施形態では、Ｘ線源１５０と第２のＸ線源３５０も、互いに固定的に結合されているので、回転軸線１７５を中心とした回転に関して、Ｘ線源１５０と第２のＸ線源３５０との間には、常に一定の角度３５１が生じることになる。この角度３５１は、０度〜１８０度であってよい。１つの好適な実施形態において、角度３５１は約９０度である。この場合、Ｘ線源１５０とＸ線検出器１６０とから形成されたレントゲンシステムにより撮影されたレントゲン画像と、第２のＸ線源３５０と第２のＸ線検出器３６０とにより形成された第２のレントゲンシステムによって撮影されたレントゲン画像とは、互いに垂直な目視方向から見た、視界１１５内に配置された患者１１１の身体部分１１６を表している。

検査システム３０に２つのレントゲンシステムが設けられていることによりもたらされる利点は、レントゲン画像が、より高い速度及び画像再現周波数で撮影可能である、という点にある。更に、これによりＸ線線量を低下させる可能性が開かれる。両レントゲンシステムは、それぞれ異なる波長若しくはエネルギレベルでも作動可能である。これにより、視界１１５内に配置された患者１１１の身体部分１１６に関する追加的な情報が得られる。例えばこれにより、身体部分１１６の血行特性又は組織に関する追加的な情報が得られる。

検査システム１０，２０，３０において、磁気共鳴トモグラフィ装置１００とレントゲンシステムとは、好適にはその都度同時に作動させられる。但し、個別の検査について、磁気共鳴トモグラフィ装置１００又はレントゲンシステムのいずれか一方だけを作動させることも可能である。これらの両検査方式は、時間的に相前後して行われてもよい。

本発明の詳細を、好適な実施形態に基づき詳細に図示し且つ説明したが、本発明は開示された実施形態により限定されるものではない。当業者により別の変化態様が、本発明の保護範囲を逸脱することなく導き出されてよい。

Claims (12)

1. 検査システム（１０，２０，３０）であって、
   磁場を形成するための円筒コイル（１２０）を有する磁気共鳴トモグラフィ装置（１００）が設けられており、
   前記円筒コイル（１２０）は、検査空間（１１０）を取り囲んでおり、
   該検査空間（１１０）内に、第１のＸ線源（１５０）と、第１のＸ線検出器（１６０）とが配置されていることを特徴とする、検査システム（１０，２０，３０）。
2. 前記第１のＸ線源（１５０）と、前記第１のＸ線検出器（１６０）とは、前記検査空間（１１０）の長手方向に配置された回転軸線（１７５）を中心として回転可能である、請求項１記載の検査システム（１０，２０，３０）。
3. 前記第１のＸ線源（１５０）と、前記第１のＸ線検出器（１６０）とは、互いに固定的に結合されている、請求項１又は２記載の検査システム（１０，２０，３０）。
4. 前記検査空間（１１０）内に、第１の勾配磁場コイル部分（１３１）と、第２の勾配磁場コイル部分（１３２）とを有する勾配磁場コイル（１３０）が配置されており、
   前記第１の勾配磁場コイル部分（１３１）と、前記第２の勾配磁場コイル部分（１３２）とは、軸方向に間隔をあけられており、
   前記第１の勾配磁場コイル部分（１３１）と、前記第２の勾配磁場コイル部分（１３２）との間に、前記第１のＸ線源（１５０）と、前記第１のＸ線検出器（１６０）とが配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の検査システム（１０，２０，３０）。
5. 前記検査空間（１１０）内に、高周波コイル（１４０，２４０）が配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の検査システム（１０，２０，３０）。
6. 前記高周波コイル（１４０，２４０）は、前記第１の勾配磁場コイル部分（１３１）と、前記第２の勾配磁場コイル部分（１３２）との間に配置されている、請求項５記載の検査システム（１０，２０，３０）。
7. 前記高周波コイル（２４０）は、前記第１のＸ線源（１５０）に固定的に結合されている、請求項５又は６記載の検査システム（２０）。
8. 前記検査空間（１１０）内に、第２のＸ線源（３５０）と、第２のＸ線検出器（３６０）とが配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の検査システム（３０）。
9. 前記第１のＸ線源（１５０）と、前記第２のＸ線源（３５０）とは、互いに固定的に結合されている、請求項８記載の検査システム（３０）。
10. 前記第２のＸ線源（３５０）は、前記検査空間（１１０）の長手方向に配置された回転軸線（１７５）を中心とした回転に関して、前記第１のＸ線源（１５０）に対して所定の角度（３５１）だけずらされている、請求項９記載の検査システム（３０）。
11. 前記角度（３５１）は９０度である、請求項１０記載の検査システム（３０）。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項記載の検査システム（１０，２０，３０）を使用する、血管撮影像を形成する方法。

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