JP2016030023A - Rfコイル保管装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】MRIのRFコイル装置の故障を早期に発見する機能を備えたRFコイル保管装置を提供する。
【解決手段】RFコイル保管装置200Aは、磁気共鳴イメージングにおいて被検体からの核磁気共鳴信号を要素コイルによって検出するRFコイル装置100A,100B,100Cを保管するものであり、保管部(220、222、224と、指標信号取得部とを有する。保管部には、RFコイル装置が置かれる。指標信号取得部は、保管部に置かれたRFコイル装置から、故障の有無の判定指標となる指標信号を検出する。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、RFコイル保管装置に関する。
MRIは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数のRFパルスで磁気的に励起し、この励起に伴って発生するMR信号から画像を再構成する撮像法である。なお、上記MRIは磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging)の意味であり、RFパルスは高周波パルス(radio frequency pulse)の意味であり、MR信号は核磁気共鳴信号(nuclear magnetic resonance signal)の意味である。
ここで、例えばRFパルス電流をコイルに流す等によって、原子核スピンにRFパルスを送信し、発生したエコー信号をMR信号として受信するのがRFコイル装置(radio Frequency Coil Device:例えば特許文献1参照)である。
RFコイル装置には、RFパルスを送信する送信専用のものと、エコー信号を受信する受信専用のものと、両者を行う送受信兼用のものとがある。また、RFコイル装置には、全身用のものと、局所用のものとがある。被検体から放出されるMR信号は微弱であるため、極力被検体の近傍で受信することが好ましいので、局所用のRFコイル装置は、撮像部位に応じた形状の種々のものが使用される。例えば肩関節の撮像時には、肩関節専用のRFコイル装置が被検者の肩に装着される。
特開2007−229004号公報
全身用のRFコイル装置は、送受信兼用のものとして、MRI装置自体に内蔵されていることが多い。一方、局所用のRFコイル装置は、患者に直接装着されるため、取り付け及び取り外しによる機械的振動や、MRI装置の接続ポートへのコネクターの抜き差しによる振動や、ガントリ内での高周波の大電力を受ける。従って、局所用のRFコイル装置は、制御室に配置されるMRI装置の各制御ユニットと対比して、過酷な状況で使用されるため、故障が多い。
局所用のRFコイル装置の故障は、MRI装置に接続されて使用されることで、ある程度発見可能であるが、すぐに発見されない場合も多い。例えば、撮像終了後に患者から取り外す時や、保管中にRFコイル装置が故障する場合もある。そのようなタイミングで故障した局所用のRFコイル装置が患者に装着され、撮像開始後に故障が発見された場合、患者の撮像ができず、多くの時間とコストを浪費する。このような時間とコストの浪費を避けるため、RFコイル装置の故障は、できる限り早期に発見されることが望ましい。
このため、MRIのRFコイル装置の故障を早期に発見する新技術が要望されていた。
一実施形態のRFコイル保管装置は、磁気共鳴イメージングにおいて被検体からのMR信号を要素コイルによって検出するRFコイル装置を保管するものであり、保管部と、指標信号取得部とを有する。
保管部には、RFコイル装置が置かれる。
指標信号取得部は、保管部に置かれたRFコイル装置から、故障の有無の判定指標となる指標信号を検出する。
第1の実施形態のRFコイル保管装置とMRI装置のガントリとが設置される撮像室、及び、制御室の配置例を示す模式図。 第1の実施形態のRFコイル保管装置の概略構成の一例を示す機能ブロック図。 MR信号を受信する装着型のRFコイル装置の一例として、上半身用RFコイル装置の構成の一例を示す平面模式図。 RFコイル装置の各要素コイルに備わるトラップ回路の構成の一例を示す模式的回路図。 サーチコイルからRF磁場を空間に放射後に要素コイルから伝送される電波の強度又は伝送された信号の電圧の周波数特性の一例を示す模式図。 有線型のRFコイル装置の場合に、RFパルス電流を入力後に要素コイルから反射される反射信号の電圧の周波数特性の一例を示す模式図。 RFコイル保管装置の充電部と、(無線型の)骨盤部RFコイル装置内の充電池とを示す模式的回路図。 充電池の充電電圧の時間変化の一例を示す模式図。 図8の太線のように正常な充電池が充電電圧ゼロの状態から充電完了電圧まで充電される場合の1次側電流の時間変化の一例を示す模式図。 RFコイル装置の故障の有無の点検結果の表示の一例を示す模式図。 RFコイル装置の故障の有無の点検結果の表示の別の一例を示す模式図。 MRIの実行時にはMRI装置から有線で電力供給されると共に接続ポートに接続されるRFコイル装置の保管時のRFコイル保管装置の動作の一例を示すフローチャート。 接続ポートには接続されず、検出したMR信号をMRI装置に無線送信するRFコイル装置の保管時のRFコイル保管装置の動作の一例を示すフローチャート。 第2の実施形態のRFコイル保管装置の外形の一例を示す模式的斜視図。 図14のRFコイル保管装置の模式的側面図。
以下、添付図面に基づいて本発明のRFコイル保管装置の実施形態を説明する。なお、各図において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態のRFコイル保管装置200AとMRI装置10のガントリ30とが設置される撮像室2、及び、制御室4の配置例を示す模式図である。
第1の実施形態では一例として、RFコイル保管装置200Aが撮像室2内に設置される保管棚として構成される例を説明する。
図1に示すように、制御室4には、システム制御部61、画像再構成部62、システムバスSB、入力装置72、表示装置74、記憶装置76などのMRI装置10の制御系の各部が配置される。
撮像室2には、MRI装置10のガントリ30や、RF受信器50等が配置される。また、撮像室2には、MRI装置10の寝台装置(図示せず)が配置され、撮像時には寝台装置の天板22上に被検体が載せられ、この天板22がガントリ30内に挿入される。
ガントリ30内には、静磁場を形成する静磁場磁石、傾斜磁場コイル、全身用コイル(図示せず)等が含まれる。傾斜磁場コイルは、不図示の傾斜磁場電源から供給される電力を消費することで、スライス選択方向、位相エンコード方向、及び、読み出し方向の各傾斜磁場を発生する。全身用コイルは、不図示のRF送信器から入力されるRFパルス電流に基づいて撮像領域にRFパルスを送信する機能と、MR信号の受信機能とを兼用する。
被検体に装着されるRFコイル装置(100A、100B,100C等)は、被検体からのMR信号を検出し、検出されたMR信号は、RF受信器50に入力される。
RF受信器50は、MR信号に所定の信号処理を施すことで、デジタル化されたMR信号の複素データである生データを生成し、これを画像再構成部62に入力する。
画像再構成部62は、MR信号の生データを周波数空間データとして保存後、周波数空間データに画像再構成処理を施すことで、被検体の画像データを生成する。
システム制御部61は、撮像条件の設定、撮像動作及び画像表示において、システムバスSB等の配線を介してMRI装置10全体のシステム制御を行う。
入力装置72は、撮像条件や画像処理条件を設定する機能をユーザに提供する。
記憶装置76は、画像再構成部62により生成された画像データを記憶する。
表示装置74は、上記被検体の画像データを画像表示する。
RFコイル保管装置200Aは、装着型のRFコイル装置を保管し、その故障の有無を判定するものである。RFコイル保管装置200Aは、図1の右下側において、ハッチングで塗り潰した外形部分である。RFコイル保管装置200Aは、ここでは一例として、斜線で示す撮像室2の壁に固定される。
RFコイル保管装置200Aは、鉛直方向に平行に配置される支柱部210に対して、棚220、222、224が水平に固定(接合)された構造である。図1の例では、上半身用RFコイル装置100Aや、頭部RFコイル装置100B、骨盤部RFコイル装置100C等がRFコイル保管装置200Aの各棚220、222、224上にそれぞれ載置されている。
即ち、各々の棚220、222、224が、RFコイル装置を保管する保管部として機能する。図1では、RFコイル装置が単に棚220、222、224上に載せられる例を示すが、これは保管方法の一例にすぎない。RFコイル装置が固定されるように、各棚に対してRFコイル装置を挟持する構造を設けてもよい。
ここでは一例として、RFコイル保管装置200Aの支柱部210には、故障の有無の判定結果を表示するモニタ240と、操作部244とが設けられている。
図2は、第1の実施形態のRFコイル保管装置200Aの概略構成の一例を示す機能ブロック図である。図2に示すように、RFコイル保管装置200Aは、モニタ240と、操作部244と、制御部248と、判定部250と、通信部252と、デコーダ回路256と、RF磁場発振器258と、制御信号発信部260と、充電部262と、接続ポート264と、周波数特性検査部266と、システムバスSBと、サーチコイルATa,ATb,ATcとを有する。
システムバスSBは、RFコイル保管装置200Aの各部を接続する通信配線である。
操作部244は、スイッチやタッチパネル等を有し、各種の条件や指令の入力機能をユーザに提供する。ここでの条件や指令とは、例えば、RFコイル装置の故障の有無の判定動作に関する条件の入力や、判定動作の開始指示、判定結果の表示、充電の開始や停止等の指令等である。
モニタ240は、RFコイル装置の故障の有無の判定指標となるデータや、判定結果を表示する。RFコイル装置の故障の有無の判定結果の通知方法については、モニタ240を設けずに、例えば故障有の場合のみランプを点灯させる等の簡易な構成でもよい。或いは、モニタ240の代わりに、RFコイル装置の故障が発見された場合のみ警告音を発する通知部を設けてもよい。
通信部252は、RFコイル保管装置200Aと、MRI装置10とを有線で接続する通信配線である。また、通信部252は、MRI装置10の点検や修理を行うサービスセンタ900にも接続されている。さらに、通信部252は、例えばMRI装置10の点検や修理を行うサービスセンタ900のスタッフが所有する個人向け管理情報端末800に対して、RFコイル装置の故障の有無の判定指標となるデータを無線送信する。
通信部252は、定期的にサービスセンタ900と交信することで、RFコイル保管装置200Aに保管される各RFコイル装置の制御プログラムの最新版をダウンロードし、各RFコイル装置の制御部(後述の図4の例では選択制御部108)にインストールする。
有線型のRFコイル装置の場合、制御プログラムのインストールは、接続ポート264を介して実行可能である。無線型のRFコイル装置の場合、制御プログラムのインストールは、制御信号発信部260からアンテナATaを介して最新版のプログラムのデータを無線送信することで実行可能である。
上記の制御プログラムには、後述するRFコイル装置の故障の有無の判定処理を実行するプログラムが含まれる。具体的には例えば、RFコイル装置内の各要素コイルに備わるトラップ回路のダイオードの順方向特性及び逆方向特性のテスト処理等である。
制御部248は、システムバスSBを介して、RFコイル保管装置200Aの全体の動作を制御するものである。
制御信号発信部260は、無線型のRFコイル装置に対して、サーチコイルATaを介して制御信号を無線送信する。ここでの制御信号とは、例えば、検査対象の要素コイルを選択する制御信号である。
RF磁場発振器258は、RFコイル装置内の各要素コイルの周波数特性を検査するためのRF磁場(Radio Frequency Magnetic Field)をサーチコイルATbから空間に放射させる。
デコーダ回路256は、上記RF磁場の放射後に、無線型のRFコイル装置の要素コイルから伝送される伝送波をサーチコイルATcで受信する。デコーダ回路256は、受信した伝送波を解読後、伝送波のデータを判定部250に入力する。
充電部262は、誘導磁界を介して、無線型のRFコイル装置の内部の充電池BA(後述の図7参照)を充電する。
接続ポート264は、図2では1つのみ示すが、実際にはRFコイル保管装置200Aに保管される有線型のRFコイル装置の数と同数以上の接続ポート264が図1の棚220、222、224に対して設けられる。接続ポート264には、有線型のRFコイル装置のコネクタ(後述の図3のコネクタ114等)が接続される。
周波数特性検査部266は、有線型のRFコイル装置の各要素コイルの機能が正常か否かを判定するためのRF電流を生成する。周波数特性検査部266は、方向性結合器を内蔵し、方向性結合器及び接続ポート264を介して、有線型のRFコイル装置の要素コイルに対して、上記RF電流を送信する。周波数特性検査部266は、方向性結合器及び接続ポート264を介して、要素コイルからの反射信号(電流)を検出し、検出した反射信号のデータを判定部250に入力する。
判定部250は、RFコイル装置毎に、故障の有無の判定に用いられるデータを記憶している。上記データとは、例えば、RFコイル装置の識別情報や、反射波の正常な周波数特性等のデータ、充電時の1次側電流の正常な時間変化、充電時の充電池の充電電圧の正常な時間変化、トラップ回路のダイオードの正常な電流−電圧特性等の故障の有無の判定に用いられるデータ等である。
判定部250は、デコーダ回路256から入力される伝送波のデータや、周波数特性検査部266から入力される伝送信号のデータに基づいて、RFコイル装置の故障の有無を判定する。故障の有無の判定方法については、図5以降で詳細に説明する。
RFコイル保管装置200Aの各部の内、充電部262、接続ポート264、サーチコイルATa,ATb,ATcは保管されるRFコイル装置に近いことが望ましく、例えば各棚220、222、224に配置される。RFコイル保管装置200Aの他の構成要素は、例えば、支柱部210内に設けられる。
図3は、MR信号を受信する装着型のRFコイル装置の一例として、上半身用RFコイル装置100Aの構成の一例を示す平面模式図である。ここでは一例として、上半身用RFコイル装置100Aは、有線でMRI装置10に接続されるものとする。図3に示すように、上半身用RFコイル装置100Aは、カバー部材110と、ケーブル112と、コネクタ114とを有する。
カバー部材110は、可撓性を有する材料によって折り曲げ等の変形が可能に形成されている。このように変形可能な材料としては、例えば特許文献1に記載の可撓性を有する回路基板(Flexible Printed Circuit:FPC)などを用いることができる。
カバー部材110における、図3内の横方向の破線で2等分した上側半分の内部には、被検体の背面側に対応した例えば20個の要素コイル120が配設されている。カバー部材110を2等分した下側半分は、被検体の頭部、胸部及び腹部上に被さるように構成され、その内部には、被検体Pの前面側に対応した例えば20個の要素コイル122が配設されている。なお、図3において、要素コイル120は太線で示し、要素コイル122は破線で示す。
また、上半身用RFコイル装置100Aは、選択制御部108(図4参照)と、上半身用RFコイル装置100Aの識別情報を記憶した記憶素子(図示せず)とをカバー部材110内に有する。コネクタ114がRFコイル保管装置200Aの接続ポート264に接続された場合、上半身用RFコイル装置100Aの識別情報は、コネクタ114及び接続ポート264経由でRFコイル保管装置200Aに入力される。
図4は、上半身用RFコイル装置100Aの各要素コイル120、122に備わるトラップ回路の構成の一例を示す模式的回路図である。
トラップ回路とは例えば、動作状態又は非動作状態に切り替わることで、各要素コイル120、122によるMR信号の検出機能のオンオフを切り替える回路である。
図4ではトラップ回路の一例として、アクティブトラップ回路170を示す。
アクティブトラップ回路170は、コンデンサCAと、PINダイオード(p-intrinsic-n Diode)D1と、コイルL3とを有し、これらは要素コイル120(122)に対して図4のように配線される。コンデンサCA−PINダイオードD1−コイルL3のループの回路の共振周波数がラーモア周波数となるように、コイルL3のインダクタンスや、コンデンサCAの容量や、PINダイオードD1の順方向の抵抗値などが選択されている。
MRI装置10により要素コイル120がMR信号の検出用に選択されている場合、選択制御部108は、MRI装置10から入力されるゲート信号のオン期間において、PINダイオードD1に順方向に立ち上がり電圧を印加し、PINダイオードD1を導通状態にする。
ゲート信号のオン期間では、ラーモア周波数の励起RFパルスが撮像領域に送信されているため、コンデンサCA−PINダイオードD1−コイルL3のループの回路が共振し、ハイインピーダンスとなる。これにより、要素コイル120は、コンデンサCAの部分でループが途切れた状態となるので、MR信号を検出できない。
要素コイル120が受信用に選択されていない場合、選択制御部108は、PINダイオードD1に順方向に立ち上がり電圧を印加し続ける。これにより、要素コイル120はMR信号を継続的に検出できないため、受信用に選択された他の要素コイルとのカップリングが防止される。
次に、RFコイル保管装置200AによるRFコイル装置の故障の有無の点検処理の4例について、順に説明する。以下の第1〜第4の4つの点検処理の全てにおいて異常なしの場合のみ、判定部250は当該RFコイル装置を正常と判定する。それ以外の場合、故障有りと判定され、検査結果の内、正常ではなかった部分のみがモニタ240に表示される。
第1の点検処理として、RFコイル保管装置200Aは、RFコイル装置から当該RFコイル装置の識別情報を正常に取得できるか否かにより、故障の有無を検査する。ここでの識別情報とは、被検体に対する装着箇所、無線型又は有線型等の型式、製造番号等の当該RFコイル装置を特定する全ての情報である。
また、識別情報の取得前に他の点検処理を行っても、どのような結果が得られた場合に正常なのかを判定しづらい。従って、始めの点検処理としては識別情報の取得を行うことが望ましい。
有線型のRFコイル装置の場合、制御信号発信部260(図2参照)は、識別情報を送信させる指令信号を接続ポート264経由で当該RFコイル装置に入力する。そして、当該RFコイル装置から有線で送信される識別情報は、接続ポート264経由で制御信号発信部260に送信される。制御信号発信部260は、取得した識別情報を判定部250に入力する。
識別情報を正常に取得できた場合、判定部250は、識別情報に関して当該RFコイル装置に異常無と判定すると共に、当該識別情報を制御部248に入力する。識別情報を正常に取得できなかった場合、判定部250は、識別情報に関して当該RFコイル装置に異常有りと判定する。
無線型のRFコイル装置の場合、制御信号発信部260は、識別情報を送信させる指令信号をサーチコイルATaから無線送信させる。この場合、無線型のRFコイル装置の制御回路は、当該RFコイル装置の識別情報を無線送信し、サーチコイルATcは、当該識別情報の電波を検出する。そして、デコーダ回路256は、サーチコイルATcで検出した識別情報の電波から元の識別情報を解読し、解読した識別情報を判定部250に入力する。
これにより、判定部250が識別情報を正常に取得できた場合、判定部250は、識別情報に関して当該RFコイル装置に異常無と判定すると共に、当該識別情報を制御部248に入力する。識別情報を正常に取得できなかった場合、判定部250は、識別情報に関して当該RFコイル装置に異常有りと判定する。
第2の点検処理として、RFコイル保管装置200Aは、アクティブトラップ回路170のPINダイオードD1の動作の正常性を検査する。第2の点検処理は、例えば上半身用RFコイル装置100Aのように有線型の場合に可能であり、有線での信号の送受信系統がない無線型のRFコイル装置の場合には実行されない。
具体的には、制御信号発信部260は、システムバスSB及び接続ポート264を介して、上半身用RFコイル装置100Aの選択制御部108(図3参照)に対してアクティブトラップ回路170の検査指令を入力する。
この指令が入力された場合、選択制御部108は、要素コイル120、122毎にPINダイオードの順方向電流−電圧特性及び逆方向電流−電圧特性を測定し、各測定結果を接続ポート264経由で判定部250に入力する。判定部250は、要素コイル120、122毎に、PINダイオードD1の故障の有無を判定する。具体的には、順方向には大量に電流が流れるが、逆方向には殆ど電流が流れない場合、正常であり、それ以外の場合は故障として判定される。
第3の点検処理として、RFコイル保管装置200Aは、RF磁場に対する各要素コイルの伝送特性により、各要素コイルの正常性を検査する。
図5は、サーチコイルATbからRF磁場を空間に放射後に要素コイルを介し伝送された信号の電圧の周波数特性の一例を示す模式図である。図5において、横軸は周波数(FREQUENCY)である。
無線型のRFコイル装置の場合、縦軸は、サーチコイルATbからRF磁場が放射された後に、要素コイルを介しサーチコイルATcで検出され、デコーダ回路256で測定される伝送された電波の強度である。有線型のRFコイル装置の場合、縦軸は、サーチコイルATbからRF磁場が放射された後に、要素コイルを介し、接続ポート264経由で周波数特性検査部266に入力される伝送信号の電圧レベルである。
ここで、制御信号発信部260は、要素コイルの伝送信号の周波数特性が得られるように、ラーモア周波数の前後で周波数を変えつつ、サーチコイルATaからRF磁場を空間に複数回放射する。周波数範囲は、例えば、ラーモア周波数の1/2倍〜2倍の範囲であるが、これは一例にすぎない。
トラップ回路が非動作状態である場合、各要素コイルのMR信号の検出機能がオフされないので、各要素コイルからの伝送波(受信信号)の強度の周波数特性は、図5の太線のように、ラーモア周波数において急峻なピークになる。
各要素コイルに備わるトラップ回路が正常であり、且つ、トラップ回路が動作状態である場合、伝送波(受信信号)の強度の周波数特性は、図5の点線のように、ラーモア周波数付近において信号強度が大幅に低下する。これは、要素コイルによるMR信号の検出機能は、動作状態のトラップ回路によってオフされるからである。
ところが、各要素コイルに備わるトラップ回路が劣化又は故障しており、且つ、トラップ回路が動作状態である場合、伝送波(受信信号)の強度の周波数特性は、図5の太線のまま変化しない。
上記の周波数特性の検査は、RFコイル装置内の要素コイル毎に順次実行され、1つでも正常ではない要素コイルがあれば、判定部250は当該RFコイル装置を故障有と判定する。
通常、RFコイル装置内には要素コイルが複数含まれるので、どの要素コイルからの伝送波が今放射されているかを判別可能にすることが望まれる。そこで、無線型のRFコイル装置の場合、制御信号発信部260は、サーチコイルATaから制御信号を当該RFコイル装置に無線送信することで、検査対象の1つの要素コイル以外をオフさせる。
上記制御信号は例えば、図4のアクティブトラップ回路170のPINダイオードD1に立ち上がり電圧を印加し、ラーモア周波数においてコンデンサCAのところでループを途切れさせ、RF磁場を検出できないようにするものである。
なお、有線型のRFコイル装置であり、接続ポート264に入力される信号線が要素コイル毎に分かれている場合、要素コイルを選択する制御信号は不要である。
また、有線型のRFコイル装置の場合には、上記のように入力波としてのRF磁場を無線送信するのではなく、以下に説明するように入力波を有線で送信してもよい。
図6は、有線型のRFコイル装置の場合に、RF電流を入力後に要素コイルから反射される反射信号の電圧の周波数特性の一例を示す模式図である。図6において、横軸は周波数(FREQUENCY)であり、縦軸は、接続ポート264経由で周波数特性検査部266に入力される反射信号の電圧レベルである。
より詳細には、RFコイル装置の各要素コイルは、ラーモア周波数において要素コイル全体のインピーダンスが例えば50Ωなどの所定値となるように各回路素子の抵抗値などの物性値が選択されている。この所定値は、ラーモア周波数において、有線で出力する反射波電圧レベルが極小レベルとなるように選択された値である。
周波数特性検査部266は、内部の方向性結合器(Directional Coupler:図示せず)を介して、例えばラーモア周波数の1/2倍〜2倍の範囲で周波数を変えながらRFパルス電流を要素コイルに有線で送信する。
RFコイル装置が正常であれば、方向性結合器を介して周波数特性検査部266に有線で入力される反射信号の電圧レベルの周波数特性は、図6のように、ラーモア周波数で極小値(ゼロ)となる。図6のような周波数特性とはならない場合、検査対象の要素コイルに異常がある可能性が高く、判定部250は、RFコイル装置を故障有りと判定する。
第4の点検処理として、RFコイル保管装置200Aは、充電池が内蔵された無線型のRFコイル装置に関して、充電池が正常か否かを検査する。
図7は、RFコイル保管装置200Aの充電部262と、(無線型の)骨盤部RFコイル装置100C内の充電池BAとを示す模式的回路図である。図7に示すように、充電部262は、電源回路268と、1次側コイルLb1とを有する。骨盤部RFコイル装置100Cは、2次側コイルLb2と、整流器RECと、充電池BAとを有する。
骨盤部RFコイル装置100CがRFコイル保管装置200Aの所定位置に置かれた場合、1次側コイルLb1と、2次側コイルLb2とが電磁的に結合される近距離内となる。その場合、電源回路268から交流の励磁電流(1次側電流)が1次側コイルLb1に供給され、誘導磁界を介して、2次側コイルLb2に交流の誘導電流(2次側電流)が発生する。整流器RECは、交流の誘導電流を直流に整流して充電池BAを充電する。
図8は、充電池BAの充電電圧の時間変化の一例を示す模式図である。図8において、横軸は充電開始からの経過時間tであり、縦軸は充電池BAの充電電圧(ボルト)である。ここでは一例として、時刻t=0において、充電池BAの充電電圧がゼロである場合を示す。
充電池BAが正常である場合、内部に多量の電荷を蓄積できるので、充電完了電圧Vcomに達するまで長めの充電時間Tcomを要し、充電電圧の時間変化は、図8の太線で示すような特性となる。一方、充電池BAが劣化している場合、充電電圧の時間変化は、図8の点線で示すような特性となり、短い充電時間Tcom’で充電完了電圧Vcomに達する。充電池BAが劣化している場合、新品時と比較して、少量の電荷しか蓄積できないからである。
図9は、図8の太線のように正常な充電池BAが充電電圧ゼロの状態から充電完了電圧Vcomまで充電される場合の1次側電流の時間変化の一例を示す模式図である。図9において、横軸は充電開始からの経過時間tであり、縦軸は1次側電流の振幅である。
2次側の充電池BAの充電電圧が高くなるほど、1次側(電源回路268側)から見た2次側のインピーダンスが高くなり、充電池BAが充電完了電圧Vcomに達すると、2次側に対して誘導電流(2次側電流)を発生させることができない程度のインピーダンスとなる。
即ち、充電池BAの充電電圧が小さい始めの期間では、1次側電流は最大値で一定となり、充電池BAも定電流で充電される。充電池BAの充電電圧が高くなるに伴って1次側電流が小さくなり、充電池BAが充電完了電圧Vcomに達すると励磁電流がほぼゼロとなる。
従って、充電池BAが充電される場合、充電部262は、1次側電流の振幅の時間変化のデータを測定して判定部250に入力する。判定部250は、当該RFコイル装置の識別情報から決まる充電池BAの種類及び正常特性と、1次側電流の振幅の時間変化のデータとに基づいて、充電池BAの劣化の程度を判定する。
例えば、1次側電流が最大値からゼロとなるまでの充電時間の長さが、当該充電池BAの正常な特性と対比して十分な長さである場合、判定部250は、充電池BAを正常と判定する。それ以外の場合、判定部250は、充電池BAが劣化していると判定する。
なお、MRI装置10の制御信号を無線で受信し、検出したMR信号をMRI装置に無線送信するが、充電池BAのみ有線で充電されるRFコイル装置の場合、RFコイル装置側の充電コネクタ(図示せず)がRFコイル保管装置200Aの接続ポート264に接続される。
その場合、上記の判定方法の代わりに、RFコイル装置側から有線で充電池BAの充電電圧の時間変化を充電部262が取得し、当該RFコイル装置の識別情報から決まる充電池BAの正常特性と、充電電圧の時間変化とに基づいて充電池BAの劣化の程度を判定部250が判定してもよい。充電完了電圧Vcomに達するまでの充電時間が十分長ければ正常と判定され、それ以外の場合は劣化していると判定される。
以上の全ての点検処理によって1つでもRFコイル装置に故障有と判定部250に判定された場合、判定部250はその旨をモニタ240に表示させる。同時に、判定部250は、故障したRFコイル装置の識別情報や故障箇所、故障の有無の判定に用いられたデータ(図5の周波数特性等)を通信部252からサービスセンタ900、MRI装置10に送信させる。
さらに、判定部250は、MRI装置10の製造業者のサービスマンなどが所持している個人向け情報管理端末800に対して、故障の有無の判定に用いられたにデータを通信部252から無線送信させる。これにより、サービスマンは、故障に至る事前に、劣化した充電池を交換する等の適切な処置をとることができる。
次に、上記のRFコイル装置の故障の有無の判定処理の実行タイミングについて説明する。第1の例として、通常はMRI装置10の電源がオフされる夜間において、RFコイル装置の故障の有無の点検処理(充電型のRFコイル装置の場合には充電処理も含む)が実行されるように、制御部248はRFコイル保管装置200Aの各部を制御してもよい。
第2の例として、有線型のRFコイル装置の場合、接続ポート264に接続されたらすぐに故障の有無の点検処理が実行されるように、制御部248はRFコイル保管装置200Aの各部を制御してもよい。
無線型のRFコイル装置の場合には、当該無線型のRFコイル装置がRFコイル保管装置200Aに置かれて、充電部262による充電可能範囲に入ったらすぐに上記充電処理及び点検処理が実行されるように、制御部248はRFコイル保管装置200Aの各部を制御してもよい。
但し、制御部248は、MRI装置10がパルスシーケンスを実行している期間では、ノイズ発生を抑えるため、RFコイル保管装置200Aの各部の動作を停止させる。ここでの動作とは、RFコイル装置の故障の有無の点検処理、充電処理、個人向け情報端末へのデータの無線送信等も含む。
なお、MRI装置10が動作中か否かについては、制御部248は、通信部252を介してMRI装置10からパルスシーケンス実行中である旨のデータを受信することで認識できる。或いは、制御部248は、MRI装置10から発信されたRFパルスをアンテナATc及びデコーダ回路256により検出し、RFパルスの検出後の一定期間において、RFコイル保管装置200Aの各部の動作を停止させてもよい。
第3の例として、操作部244の検査開始ボタン(図示せず)がユーザにより押されたタイミングに同期して、点検処理(及び充電処理)が始まる構成でもよい。
図10は、RFコイル装置の故障の有無の点検結果の表示の一例を示す模式図である。実行された全ての点検処理において異常がなかった場合、判定部250は、当該RFコイル装置の点検結果が正常であった旨をモニタ240に例えば文字情報的に表示させる。但し、ここでは一例として、充電池がない場合には第4の点検処理は実行されず、無線型の場合には第2の点検処理は実行されない。
図11は、RFコイル装置の故障の有無の点検結果の表示の別の一例を示す模式図である。この例では、骨盤部RFコイル装置100Cに対する第3の点検処理においてのみ、XX番の要素コイルの反射波の周波数特性に異常があったため、その周波数特性のデータが表示されている。同時に、(1)当該RFコイル装置に異常があった旨、(2)当該RFコイル装置の修理依頼をサービスセンタに送信した旨、(3)修理完了まで当該RFコイル装置を使用できない旨、が文字情報的にモニタ240に表示される。
図12は、MRIの実行時にはMRI装置10から有線で電力供給されると共に接続ポート264に接続されるRFコイル装置の保管時のRFコイル保管装置200Aの動作の一例を示すフローチャートである。以下、前述の各図を参照しながら、図12に示すステップ番号に従って、RFコイル保管装置200Aの動作を説明する。
[ステップS1]前述の第1の点検処理として、制御信号発信部260(図2参照)は、識別情報を送信させる指令信号を当該RFコイル装置に入力し、当該RFコイル装置からの識別情報を取得し、取得した識別情報を判定部250に入力する。
識別情報を正常に取得できた場合、判定部250は、識別情報に関して当該RFコイル装置に異常無と判定すると共に、取得した識別情報を制御部256に入力する。識別情報を正常に取得できなかった場合、判定部250は、識別情報に関して当該RFコイル装置に異常有りと判定する。
この後、ステップS2に進む。
[ステップS2]前述の第2の点検処理として、制御信号発信部260は、当該RFコイル装置の選択制御部に対してアクティブトラップ回路170(図4参照)の検査指令を入力する。
この後、RFコイル装置は、PINダイオードD1の順方向及び逆方向の電流−電圧特性を測定し、測定結果を判定部250に入力する。判定部250は、前述のように要素コイル毎にPINダイオードD1の故障の有無を判定する。
この後、ステップS3に進む。
[ステップS3]前述の第3の点検処理として、周波数特性検査部266は、周波数を変えながらRFパルス電流をRFコイル装置の要素コイルに有線で送信し、方向性結合器を介して周波数特性検査部266に有線で入力される反射信号の電圧レベルを測定する(図6参照)。
周波数特性検査部266は、反射信号の電圧レベルの周波数特性の測定結果を判定部250に入力し、判定部250は、この周波数特定に基づいて要素コイル毎に故障の有無を判定する。
この後、ステップS4に進む。
[ステップS4]ステップS1〜S3の第1〜第3の点検処理の全てにおいて異常がなかった場合、判定部250は、ステップS5に処理を進める。それ以外の場合、判定部250は、ステップS6に処理を進める。
[ステップS5]図10で説明したように、点検の結果、正常であった旨がモニタ240に表示される。
[ステップS6]図11で説明したように、点検の結果、異常があった箇所等がモニタ240に表示される。同時に、当該RFコイル装置の識別番号、異常個所、異常と判定された部分の点検結果などの修理に用いられる情報が通信部252からサービスセンタ800、個人向け情報管理端末900、MRI装置10に送信される。
以上が図12のフローの説明であるが、上記第1〜第3の点検処理の順序は一例にすぎない。例えば、第3の点検処理を第2の点検処理の前に行ってもよい。
図13は、接続ポート264には接続されず、検出したMR信号をMRI装置10に無線送信するRFコイル装置の保管時のRFコイル保管装置200Aの動作の一例を示すフローチャートである。以下、前述の各図を参照しながら、図13に示すステップ番号に従って、RFコイル保管装置200Aの動作を説明する。
[ステップS11]前述の第1の点検処理として、制御信号発信部260(図2参照)は、識別情報を送信させる指令信号をサーチコイルATaから無線送信させる。この後、当該RFコイル装置から無線送信された識別情報の電波がサーチコイルATcで検出され、デコーダ回路256により元の識別情報が解読される。
これにより、判定部250が識別情報を正常に取得できた場合、判定部250は、識別情報に関して当該RFコイル装置に異常無と判定すると共に、取得した識別情報を制御部248に入力する。識別情報を正常に取得できなかった場合、判定部250は、識別情報に関して当該RFコイル装置に異常有りと判定する。
この後、ステップS12に進む。
[ステップS12]充電部262は、RFコイル装置内の充電池BAの無線充電を開始すると共に、前述の第4の点検処理として、1次側電流の振幅の時間変化のデータの測定を開始する。
この後、ステップS13に進む。
[ステップS13]充電及び第4の点検処理に並行して、前述の第3の点検処理が実行される。即ち、RF磁場発振器258は、周波数を変えつつサーチコイルATbからRF磁場を空間に放射させ、デコーダ回路256は、要素コイルから伝送される電波の強度を測定する。判定部250は、測定結果としてデコーダ回路256から入力される電波の周波数特性(図5参照)に基づいて、要素コイル毎に故障の有無を判定する。
この後、ステップS14に進む。
[ステップS14]充電、第3の点検処理、第4の点検処理の全てが終了している場合、ステップS15に進み、それ以外の場合、ステップS13の処理(充電、第3の点検処理、又は、第4の点検処理)が継続される。
[ステップS15〜S17]図12のステップS4〜S6の処理とそれぞれ同様である。以上が図13のフローの説明であるが、上記第1、第3及び第4の点検処理の順序は一例にすぎない。例えば、充電及び第3の点検処理の終了後に第4の点検処理を開始してもよい。
以上が第1の実施形態の構成及び動作説明である。
このように第1の実施形態によれば、新たな技術により、MRIのRFコイル装置の故障を早期に発見することができる。
具体的には、(1)識別情報の取得、(2)各要素コイルに備わるアクティブトラップ回路170のPINダイオードD1の動作、(3)RF磁場を空間に放射後に各要素コイルから伝送される信号の周波数特性、(4)充電池の容量の観点からの充電特性といった多様な観点からRFコイル装置の故障の有無が判定される。
磁気共鳴イメージングが正常に実行されても、その直後にRFコイル装置を被検体から取り外した瞬間の衝撃で故障が発生することもある。そのような場合でも、1カ所でもRFコイル装置に異常が生じれば、上記の多様な観点からの点検処理によって異常箇所が保管時に自動的に特定され、サービスセンタ900等に自動通知される(ステップS6、ステップS17)。
このように故障が早期に発見される結果、故障したRFコイル装置が磁気共鳴イメージングに用いられ、無駄な撮像が実行されることを防止できる。また、例えば夜間などのMRI装置10の非運用時に上記点検処理が実行されるようにRFコイル保管装置200Aを設定しておくことで、点検処理に関して、ユーザの操作負担は殆どない。
<第2の実施形態>
図14は、第2の実施形態のRFコイル保管装置200Bの外形の一例を示す模式的斜視図である。
図15は、図14のRFコイル保管装置200Bの模式的側面図である。
第2の実施形態のRFコイル保管装置200Bは、RFコイル装置を運ぶ保管台車として構成される点を除いて第1の実施形態のRFコイル保管装置200Aと同様であるので、違いのみを説明する。
RFコイル保管装置200Bは、図14において太線の輪郭線で示される支持台270と、支持台270の底面に回転可能に固定された4つの車輪(キャスター)272と、図15の斜線領域である棚274と、2つの持ち手276とを有する。
図15に示すように、支持台270上には、棚274に対向する面において接続ポート264が設けられており、RFコイル装置が載置(保管)される。図15の例では、上半身用RFコイル装置100Aのコネクタ114が接続ポート264に接続されている。
また、棚274上にも別のRFコイル装置を載置(保管)することができる。図15の例では、骨盤部RFコイル装置100Cが載置されている。
また、図15に示すように、支持台270において、背面(持ち手276が突出している面)には、鉛直方向上側に操作部244が設けられ、鉛直方向下側にモニタ240が設けられる。
RFコイル保管装置200Bの機能ブロック図は、図2で説明した第1の実施形態の構成と同様であり、その動作も第1の実施形態と同様である。RFコイル保管装置200Bの各部は、支持台270や棚274内に配置される。充電部262、接続ポート264、サーチコイルATa,ATb,ATcは、保管されるRFコイル装置に近くなるように、例えば、支持台270におけるRFコイル装置の載置面や、棚274に設けることが望ましい。
以上、第2の実施形態のRFコイル保管装置200Bにおいても、第1の実施形態のRFコイル保管装置200Aと同様の効果を得ることができる。
<実施形態の補足事項>
[1]上記の各実施形態では、制御信号発信部260からの制御信号(指令信号)を無線送信するサーチコイルATaと、RF磁場発信器268からのRF磁場を無線送信するサーチコイルATbとを別々に設ける例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。サーチコイルATa,ATbの一方に両機能を兼用させ、他方を省いてもよい。
[2]第1の実施形態において、サーチコイルATa,ATb,ATcの3つを各棚220、222、224にそれぞれ設けるなど、サーチコイルATa,ATb,ATcを複数設けることで、RFコイル装置を置く場所の自由度を向上してもよい。
[3]例えば、無線型のRFコイル装置に関して、第1の実施形態において各棚220、222、224上に保管場所(置き場所)を限定させるための表示を設けることで、無線による伝送波の点検の精度を上げてもよい。
[4]上記各実施形態では、充電部262が交流でRFコイル装置内の充電地BAを充電する例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。例えば、整流器RECがなく、直流で充電されるタイプの充電池の場合、直流で充電するように充電部262を構成してもよい。その場合も、1次側電流の振幅の時間変化、又は、充電電圧の時間変化が上記同様に指標信号として扱われる。
[5]請求項の用語と実施形態との対応関係を説明する。なお、以下に示す対応関係は、参考のために示した一解釈であり、本発明を限定するものではない。
第1の実施形態の棚220、222、224、第2の実施形態の棚274及び支持台270は、請求項記載の保管部の一例である。
識別情報の送信要求信号を無線送信するサーチコイルATa及び制御信号発信部260は、請求項記載の識別情報要求部の一例である。
識別情報の電波を検出するサーチコイルATc、及び、識別情報の電波から元の識別情報を解読して判定部250に入力するデコーダ回路256は、請求項記載の指標信号取得部の一例である。
有線型のRFコイル装置から接続ポート264経由で識別情報を取得する制御信号発信部260は、請求項記載の指標信号取得部の一例である。
アクティブトラップ回路170の検査指令を有線型のRFコイル装置に送信する制御信号発信部260、及び、PINダイオードD1の電流−電圧特性の測定結果を取得して判定部250に転送する接続ポート264は、請求項記載の指標信号取得部の一例である。
RF磁場を放射するサーチコイルATb及びRF磁場発振器268は、請求項記載の磁場発信部の一例である。
RF磁場の放射後、無線型のRFコイル装置の要素コイルからの伝送波を検出するサーチコイルATc及びデコーダ回路264は、請求項記載の指標信号取得部の一例である。
RF磁場の放射後、有線型のRFコイル装置の要素コイルからの反射信号を接続ポート264経由で取得する周波数特性検査部266は、請求項記載の指標信号取得部の一例である。
無線で充電池BAを充電する場合には1次側電流の振幅の時間変化のデータを測定し、有線で充電池BAを充電する場合には充電池BAの充電電圧の時間変化をRFコイル装置側から取得する充電部262は、請求項記載の指標信号取得部の一例である。
RFコイル装置の識別情報、PINダイオードD1の電流−電圧特性、要素コイルからの無線の伝送波、要素コイルからの有線の反射信号、充電時の1次側電流の振幅の時間変化、充電時の充電電圧の時間変化は、請求項記載の指標信号の一例である。
モニタ240は、請求項記載の表示部の一例である。
通信部260は、請求項記載のデータ送信部の一例である。
[6]本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
200A:RFコイル保管装置,
220,222.224:棚,210:支柱部210,250:判定部,
252:通信部,262:充電部,264:接続ポート,266:周波数特性検査部,
ATa,ATb,ATc:サーチコイル
200B:RFコイル保管装置,270:支持台,274:棚

Claims (11)

  1. 磁気共鳴イメージングにおいて被検体からの核磁気共鳴信号を要素コイルによって検出するRFコイル装置を保管するRFコイル保管装置であって、
    前記RFコイル装置が置かれる保管部と、
    前記保管部に置かれた前記RFコイル装置から、故障の有無の判定指標となる指標信号を取得する指標信号取得部と
    を備えることを特徴とするRFコイル保管装置。
  2. 請求項1記載のRFコイル保管装置において、
    前記指標信号に基づいて前記RFコイル装置の故障の有無を判定する判定部と、
    RF磁場を空間に放射する磁場発信部と
    をさらに備え、
    前記指標信号取得部は、前記RF磁場の放射後、前記RFコイル装置内の前記要素コイルから伝送される伝送波を前記指標信号として検出する
    ことを特徴とするRFコイル保管装置。
  3. 請求項2記載のRFコイル保管装置において、
    前記磁場発信部は、ラーモア周波数が含まれる周波数帯で周波数を変えながら、前記RF磁場を複数回放射し、
    前記判定部は、前記伝送波の強度の周波数特性に基づいて、前記RFコイル装置の故障の有無を判定する
    ことを特徴とするRFコイル保管装置。
  4. 請求項1記載のRFコイル保管装置において、
    電流の周波数を複数回変えつつ、前記RFコイル装置の前記要素コイルにRF電流を有線で送信し、前記要素コイルからの反射信号を有線で取得する周波数特性検査部と、
    前記周波数特性検査部から前記反射信号のデータを前記指標信号として取得し、前記反射信号の周波数特性に基づいて前記RFコイル装置の故障の有無を判定する判定部と
    をさらに備えることを特徴とするRFコイル保管装置。
  5. 請求項1記載のRFコイル保管装置において、
    前記RFコイル装置内に配設されると共に動作状態又は非動作状態に切り替わることで前記要素コイルの核磁気共鳴信号の検出機能のオンオフを切り替えるトラップ回路の故障の有無を判定する判定部と、
    ラーモア周波数が含まれる周波数帯で周波数を変えながら、RF磁場を空間に複数回放射する磁場発信部と
    をさらに備え、
    前記判定部は、前記トラップ回路が前記動作状態の場合及び前記非動作状態の場合についてそれぞれ、前記RF磁場の放射後に前記要素コイルから伝送される信号の強度の周波数特性を前記指標信号として取得し、前記動作状態の場合の前記周波数特性と、前記非動作状態の場合の前記周波数特性との対比により前記トラップ回路の故障の有無を判定する
    ことを特徴とするRFコイル保管装置。
  6. 請求項1記載のRFコイル保管装置において、
    前記指標信号に基づいて前記RFコイル装置の故障の有無を判定する判定部と、
    前記RFコイル装置内の前記要素コイルの核磁気共鳴信号の検出機能のオンオフを切り替えるトラップ回路に対して検査信号を有線で送信する制御信号発信部と
    をさらに備え、
    前記指標信号取得部は、前記RFコイル装置内の前記要素コイルの核磁気共鳴信号の検出機能のオンオフを切り替えるトラップ回路内のダイオードの電流−電圧特性を前記指標信号として取得する
    ことを特徴とするRFコイル保管装置。
  7. 請求項1記載のRFコイル保管装置において、
    前記指標信号に基づいて前記RFコイル装置の故障の有無を判定する判定部をさらに備え、
    前記指標信号取得部は、前記RFコイル装置の識別情報を、前記指標信号として前記RFコイル装置から有線で取得する
    ことを特徴とするRFコイル保管装置。
  8. 請求項1記載のRFコイル保管装置において、
    前記指標信号に基づいて前記RFコイル装置の故障の有無を判定する判定部と、
    前記RFコイル装置に対する識別情報の送信要求信号を無線送信する識別情報要求部とをさらに備え、
    前記指標信号取得部は、前記送信要求信号の発信後に前記RFコイル装置から無線送信される識別情報を前記指標信号として検出する
    ことを特徴とするRFコイル保管装置。
  9. 請求項1記載のRFコイル保管装置において、
    前記指標信号に基づいて前記RFコイル装置の故障の有無を判定する判定部をさらに備え、
    前記指標信号取得部は、前記RFコイル装置内の充電池を充電する充電機能を有すると共に、前記充電池を充電する場合に、1次側電流の時間変化、又は、前記充電池の充電電圧の時間変化を前記指標信号として検出する
    ことを特徴とするRFコイル保管装置。
  10. 請求項2乃至請求項9のいずれか1項に記載のRFコイル保管装置において、
    前記判定部による故障の有無の判定結果を表示する表示部をさらに備える
    ことを特徴とするRFコイル保管装置。
  11. 請求項2乃至請求項10のいずれか1項に記載のRFコイル保管装置において、
    磁気共鳴イメージング装置、サービスセンタ、又は、個人向け情報管理端末に対して、前記指標信号に基づく前記RFコイル装置の故障の有無に関するデータを送信するデータ送信部をさらに備える
    ことを特徴とするRFコイル保管装置。
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