JP2016016077A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像空間の温度と撮像条件とに対応した温度で撮像空間へ効率的に送風することで、被検者への安心感と精神的負担の軽減を行う。
【解決手段】 被検者が配置される撮像空間と、撮像空間へ送風する空気の送風口とを備えたガントリと、撮像空間へ送風する空気を供給する送風機と、送風機に供給する冷風を生成する空調設備と、空調設備の動作を制御する空調制御部と、記撮像空間の温度情報を取得する温度センサと、目標温度を入力する目標温度入力部と、を備え、空調制御部は、目標温度と、温度センサからの温度情報と、 被験者を撮像するための撮像条件とに基づいて、空調設備が生成する冷風の温度を制御する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、MRI装置という）に係り、特に被検者が配置される撮像空間内を快適温にする技術に関する。

MRI装置では、静磁場中に配置された被検者に対して高周波磁場パルスを照射することで、被検者中の原子核の核スピンが励起され核磁気共鳴信号（以下、NMR信号という）が発生する。このとき、所定のシーケンスに基づいて傾斜磁場を印加することにより、NMR信号に位置情報がエンコードされ、このNMR信号を用いて画像再構成演算をすることにより被検者の断層画像を得ることができる。

このようなMRI装置において、被検者の配置された撮影空間にNMR信号以外の高周波（以下、RFという）信号が存在すると画像に偽像が生じてしまう。そこで、MRI装置の内、静磁場発生源、傾斜磁場コイル、送信用RFコイル、受信用RFコイル、シムコイル等の計測系は、外部環境やMRI装置自身が発するRFノイズを遮断するためにRFシールドされた撮像室内に設置される。撮像室内が外界と遮断されることから、撮像室内の装置と撮像中の被検者の環境を適正に維持するため空調設備が設けられる。この空調設備により撮像室内は適温に保たれる。

MRI装置での検査において、頭部、頚部、胸部等の被検者の上半身を検査する場合、撮像空間への被検者の挿入は頭部からされることが多く、被検者を頭部から挿入することは一般にhead firstと呼ばれている。特に、トンネル状の撮像空間（ボアともいう）を有する所謂クローズ型のガントリにおいては、head firstで撮像空間に挿入された被検者は、頭部が閉所空間となっている撮像空間に配置されるために、不安感と閉所感を感じる可能性がある。これを軽減するため撮像空間内に送風をすることで少しでも開放感を得られるようにしている。特許文献1では、ボア内の温熱環境に影響する温熱環境因子に基づいて、ボア内に冷風を送るファンを制御している。

特開2000-82331号公報

静磁場強度が3T(テスラ)などの高磁場MRI装置では、クローズ型ガントリとなっており、撮像の際には撮像空間内の温度が上昇する。そこで、被検者の快適性確保のために、温度が上昇する期間だけ撮像空間内に冷風を送ることが考えられる。しかしながら、撮像の際、撮像空間内の空気の温度だけではなく、被検者の体温も上昇するため、温度モニタで気温の上昇をフィードバックして冷却するのでは、被検者の快適性は保てない。特許文献1では被検者の体温上昇については考慮されていない。
さらに、撮像条件に依存して撮像空間の温度や被検者の体温が上昇するが、撮像空間は装置内部の空気が攪拌され難い空間であるため、撮像室全体の空調設備では効率が悪く、撮像空間を快適に保つことは難しいと考えられる。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、撮像空間の温度と撮像条件とに対応した温度で撮像空間へ効率的に送風することで、被検者への安心感と精神的負担の軽減を行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のMRI装置は、被検者が配置される撮像空間と、撮像空間へ送風する空気の送風口とを備えたガントリと、撮像空間へ送風する空気を供給する送風機と、送風機に供給する冷風を生成する空調設備と、空調設備の動作を制御する空調制御部と、記撮像空間の温度情報を取得する温度センサと、目標温度を入力する目標温度入力部と、を備え、空調制御部は、目標温度と、温度センサからの温度情報と、 被験者を撮像するための撮像条件とに基づいて、空調設備が生成する冷風の温度を制御することを特徴とする。
このような課題を解決するために撮像空間内の温度監視機能と撮像空間用空調機能を設け、この問題を解決する。

本発明のMRI装置は、撮像空間内空調機能を有し、被検者に送風する空気が撮像空間の温度と撮像条件とに対応した温度となるように、撮像空間用空調設備を制御し、このように制御された温度の冷風を撮像空間に送風することで、撮像空間の冷却と被検者の快適性を確保できる。その結果、被検者の安心感と精神的負担の軽減を達成することが可能となる。特に、クローズ型ガントリを有する高磁場MRI装置において有効となる。

MRI装置の構成例を示す図 本発明の一実施例を示す構成図 本発明の一実施例を示すブロック図

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。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。

図1おいて、MRI装置の計測系は、撮像空間に均一な静磁場を発生する磁石2と、撮像空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル3と、撮像空間に高周波磁場を発生する送信用RFコイル4と、被検者8から発生するNMR信号を受信する受信用RFコイル5と、からが構成されている。ただし、磁石2は水平磁場タイプの円筒状の磁石を示していて、磁石2、傾斜磁場コイル3、照射コイル4はデザイン性、安全性の点からガントリーカバー6に覆われている。

また、ガントリーカバー6で覆ったもの全体を総称してガントリとも呼ぶ。撮像空間には寝台7を利用して被検者8を配置する。MRI装置計測系、寝台7は外部環境や装置自身が発するRFノイズを遮断するためにRFシールドされた撮像室1内に設置される。

撮像室1外に配置した画像処理部10は、MRI装置の各種制御情報や信号処理の制御情報を入力する操作部11、撮像シーケンスの設定/制御を行うシーケンサ12、撮像で得たデータを画像再構成処理、画像処理/解析を行う画像処理部13、画像データの表示を行うディスプレイ14などからなる。

撮像室1内と撮像室1外はRFノイズの往来を抑制するためラインフィルター9で接続される。撮像室1外には撮像室1に面した位置に撮像室1内の空調を一定の温度・湿度を適度に保つため撮像室内空調設備15が設置される。

撮像室内空調設備15により撮像室1内は適度な温度・湿度に保たれるが撮像空間16では空気の動きが少ないことから撮像の際に撮像空間16に入った被検者8は不安感と閉所感を感じることがある。不安感と閉所感を軽減するため、送風機17によって風を発生させ、風は送風ダクト18とガントリーカバー6内を通しガントリーカバー6に開けられた送風口から撮像空間16へと送られる。これにより、被検者8が不快に感じない適度な送風をする。

ここで本発明の一実施例である撮像空間用空調機能について図2を用い説明する。

撮像時にノイズ源とならないよう撮像室1外に所望の温度の空気を生成する撮像空間用空調設備19を配置し、生成された空気は撮像空間用空調設備19の近傍に配置した送風機17に吸い込まれて送風ダクト18へと送風される。撮像室1内外間においてRFノイズの入出が無いようにするRFシールド空調口21を介して、送風ダクト18を撮像室1内に通す。送風ダクト18により撮像室1内に送られた所望の温度の空気は、ガントリーカバー6内を通り撮像空間16に送風される。撮像空間用空調設備19は、画像処理部10に配置した撮像空間空調制御部20により制御される。

撮像空間空調制御部20は、撮像空間16の近傍に配置した温度センサ22の温度変化情報を撮像空間用空調設備19にフィードバックするフィードバック制御部28と、撮像条件から予測される温度上昇に対応する温度情報を撮像空間用空調設備19にフィードフォワードするフィードフォワード制御部31と、を有する。フィードバック制御部28の動作とフィードフォワード制御部31の動作の一実施例の詳細を図3のブロック図を用い説明する。

最初にフィードバック制御部28の動作を説明する。使用者は、撮像空間16に配置された被検者8が快適とする温度を撮像空間空調制御部20の目標温度入力部23より入力する。入力された温度設定値は設定温度記憶部24に記憶される。そして、温度判定部25が、記憶された温度の設定値と、撮像空間16の近傍に配置された温度センサ22の温度情報から撮像空間温度計測部27により算出された撮像空間16の温度と、を比較する。この比較の判定結果に基づいて、空調設備制御部26が撮像空間用空調設備19で生成する空気の温度を制御する。このように、フィードバック制御部28が、撮像空間16に配置された温度センサ22の温度情報を温度判定部25にフィードバックする制御をすることで、撮像空間16の温度が目標温度入力部23にて入力された所望の目標温度となるように調整される。

次に、フィードフォワード制御部31の動作を説明する。3T以上の高磁場では撮像の際、撮像条件により撮像空間の温度が上昇することは既知であり、温度上昇が発生してから温度調整をする上記フィードバック制御だけでは間に合わない場合がある。撮像空間が温度上昇する前に、予め設定された撮像条件に基づいて、撮像シーケンスの設定/制御を行うシーケンサ12が温度上昇を予測し、その予測した温度情報に基づいて撮像条件加算因子29を出力する。そして、目標温度入力部23で入力され設定記憶部24から出力される目標温度値にこの撮像条件加算因子29を加算して、該目標温度を下げるフィードフォワード制御をすることで、予測される温度上昇に早く対応することが出来る。

以上のように、フィードフォワード制御部31とフィードバック制御部28を併せることにより、目標温度入力部23で入力された温度から必要な温度差分下げる制御をし、撮像空間16に温度を下げた送風がされる。撮像条件加算因子29を例えば零(0)にすれば目標温度を目標温度入力部23で入力された温度に戻すことも可能である。MRI装置は撮像時間が長いことから撮像の時系列に合わせ撮像条件加算因子29を変化させることで撮像空間16へ送風する温度を制御することも可能となる。

以上説明したように、本発明のMRI装置は、所望の温度の空気を生成する撮像空間用空調設備と、撮像空間用空調設備の動作を制御する撮像空間空調制御部を備える。そして、撮像空間空調制御部は、温度の設定値と、撮像空間の近傍に配置した温度センサの温度とに基づいて撮像空間用空調設備にフィードバックするフィードバック制御と、撮像条件から予測される温度上昇に対応する温度情報を撮像空間用空調設備にフィードフォワードするフィードフォワード制御とを行う。これにより、撮像条件に応じて撮像空間用空調設備を制御し、撮像空間に冷風を送風することで撮像空間の冷却と被検者の快適性を確保し、被検者の安心感と精神的負担の軽減を提供することが可能となる。特に、クローズ型ガントリを有する高磁場MRI装置において有効となる。

1 撮像室、2 磁石、3 傾斜磁場コイル、4 照射コイル、5 受信コイル、6 ガントリーカバー、7 寝台、8 被検者、9 ラインフィルター、10 画像処理部、11 操作部、12 シーケンサ、13 画像処理部、14 ディスプレイ、15 撮像室内空調設備、16 撮像空間、17 送風機、18 送風ダクト、19 撮像空間用空調設備、20 撮像空間空調制御部、21 RFシールド空調口、22 温度センサ、23 目標温度入力部24 設定温度記憶部、25 温度判定部、26 空調設備制御部、27 撮像空間温度計測、28 フィードバック制御部、29 撮像条件加算因子、30 加算部、31 フィードフォワード

Claims (3)

1. 被検者が配置される撮像空間と、該撮像空間へ送風する空気の送風口とを備えたガントリと、
   前記撮像空間へ送風する空気を供給する送風機と、
   前記送風機に供給する冷風を生成する空調設備と、
   前記空調設備の動作を制御する空調制御部と、
   前記撮像空間の温度情報を取得する温度センサと、
   目標温度を入力する目標温度入力部と、
   を備え、
   前記空調制御部は、前記目標温度と、前記温度センサからの温度情報と、前記 被験者を撮像するための撮像条件とに基づいて、前記空調設備が生成する冷風の温度を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記空調制御部は、前記温度センサからの温度情報を前記空調設備にフィードバックするフィードバック制御部と、前記撮像条件から予測される温度上昇に対応する温度情報を前記空調設備にフィードフォワードするフィードフォワード制御部と、を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記フィードフォワード制御部は、前記撮像条件から予測される温度上昇に対応して、前記目標温度を下げた値に設定することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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