JP2016106977A

JP2016106977A - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP2016106977A
Application number: JP2014249681A
Authority: JP
Inventors: 永次佐藤; Eiji Sato
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2016-06-20

Abstract

【課題】無線伝送を可能とした高周波コイルの信号通信状態と給電状態の一方又は両方を、表示手段を用いて表示可能とするMRI装置を提供する。【解決手段】被検体を収容する空間に均一な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、前記被検体へ照射する高周波磁場を発生する高周波コイルと、前記被検体から発生するNMR信号を検出する手段と、前記検出された信号を画像化する手段と、を備えた磁気共鳴イメージング装置であって、前記NMR信号を、無線伝送あるいは光伝送により伝達する光・無線通信伝送手段と、前記光・無線通信伝送手段による光・無線通信が正常に機能しているかを判定する手段と、該判定結果を表示する表示手段を備えたことを特徴とする。【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。)に関し、特に、無線通信伝送手段が動作されているかを好適に認識することが可能なMRI装置に関する。

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、NMR信号は、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。

このNMR信号を検出するために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ている。これら様々な高周波受信コイルは、導電性のケーブルなどを用い、MRI装置と電気的に接続し、電力の供給や信号伝達が行われる場合が多い。しかし導電性のケーブルを用いる方法は、高周波コイルを構成するコイルエレメント数増加によりケーブル径が大きくなって利便性が低下する。また、複数のケーブルが絡まると、RF誘導により被検体に熱的負荷を負わせるおそれがあるため、互いに絡まないよう注意する必要がある。さらに、導電性のケーブルを使用すると接続作業が必要であり、接続時に接続不良が生じる可能性がある。

そこで、高周波コイルとMRI装置とを電気的に直接接続することなく機能させる様々な技術が提案されており、その方法として、光伝送や無線伝送を用いた方法がある。

特に、特許文献1では、高周波受信コイルで得られた信号をディジタル化し無線伝送するMRI装置用高周波コイルに関する技術が開示されている。

特開平5-261083号公報

しかしながら、特許文献1の技術では、高周波受信コイルで得られた信号をディジタル化し無線伝送することで、無線化することは可能であっても、無線伝送の送信手段または受信手段が正常に機能していることを確認することができなかった。

ケーブルを無線化し、無線通信とすることで、セットアップ時間の短縮やケーブルの接触不良回避といった様々な利点が提案されているが、一方、MRI装置による撮像は一般に時間がかかるため、撮像を行っている最中に無線通信に何らかの通信障害が生じ正常に画像取得が出来なかった場合、再度同じ撮像を行う必要性が生じるため、被検体への身体的負荷増加や、撮像時間の延長が生じ、電源供給が遮断されてしまった場合には撮像を再開する事ができない。

そのため、撮像前か撮像中かにかかわらず、任意のタイミングで無線通信が正常に機能し、撮像できる状態であるかを確認する手法が必要だった。

本発明の目的は、無線伝送を可能とした高周波コイルの信号通信状態と給電状態の一方又は両方を、表示手段を用いて表示可能とするMRI装置を提供することにある。

上記目的を解決するため、本発明によれば、被検体を収容する空間に均一な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、前記被検体へ照射する高周波磁場を発生する高周波コイルと、前記被検体から発生するNMR信号を検出する手段と、前記検出されたNMR信号を画像化する手段と、を備えたMRI装置であって、前記NMR信号を、無線伝送あるいは光伝送により伝達する光・無線通信伝送手段と、前記光・無線通信伝送手段による光・無線通信が正常に機能しているかを判定する手段と、該判定した結果を表示する表示手段を備えたことを特徴とするMRI装置が提供される。

本発明によれば、無線伝送を可能とした高周波コイルの信号通信状態と給電状態の一方又は両方を、表示手段を用いて表示することを可能としたMRI装置が提供される。

従来技術に係るMRI装置の全体構成示すブロック図本発明に係るMRI装置の全体概要を示すブロック図

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。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。

最初に、従来技術に係るMRI装置の全体構成を図1のブロック図に基づいて説明する。

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、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(CPU)8とを備えて構成される。
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。

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。

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。

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と送信側の高周波コイル(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。

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、受信側の高周波コイル(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。

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CPU8に入力されると、CPU8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。

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。

なお、図1において、送信側の高周波コイル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。

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。

次に、本発明の実施例について図2を用いて説明する。

図2は、本発明に係るMRI装置の全体概要を示すブロック図である。MRI装置の全体構成を示した図1との相違点は、受信系6が、光通信あるいは無線通信を可能とする新受信系30となって点である。以下、新受信系30を構成する各要素の説明を順にする。

まず、通信部(装置側)50aは、光送受信器あるいは無線送受信器から構成される。通信部(コイル側)50bは、光送受信器あるいは無線送受信器から構成される。通信状態判定部(装置側)51aは、通信部(装置側)50aとシーケンサ4に接続されている。通信状態判定部(装置側)51aで判定された通信状態は、シーケンサ4或いはCPU8に送られ、ディスプレイ20などの表示手段に表示される。通信状態判定部(コイル側)51bは、通信部(コイル側)50bに接続されている。通信状態判定部(コイル側)51bで判定した結果は、後述する通信状態表示部52に表示される。例えば、通信状態が正常である場合は、LED電球を点灯させることにより、操作者が通信状態が正常であることを認識できるようになっている。

電源供給部60は、シーケンサ4及び後述する電源ユニットに接続され、電源を供給するためのものである。電源ユニット61は、通信部50a、通信状態判定部51b及び電源供給部60に接続されていて、各要素に電気を供給するためのものである。

信号処理部40は、高周波コイル14b、通信部(コイル側)50b、電源ユニット61、通信状態判定部51b、通信状態表示部52に接続されている。信号処理部40は、高周波コイル14bで検出されたNMR信号をA/D変換し、該A/D変換されたデジタル信号を、通信部(コイル側)50bへ送る。

給電状態表示部62は、信号処理部40、通信状態表示部52、通信状態判定部(コイル側)51b、電源ユニット61に接続されている。給電状態表示部62は、例えば、LED電球等から成り、電源ユニット60から電気が流れてくれば、LED電球が点灯するようになっている。

次に図2に示すMRI装置において、各種制御信号の流れは次のようである。

まず、シーケンサ4及びCPU8は、通信部(装置側)50a及び通信部(コイル側)50bを経由して新受信系30との信号の送受信を行い新受信系30の制御を行う。シーケンサ4は、新受信系30への給電を行う電源供給部60の制御を行う。より具体的には、画像データ収集に必要な命令が、シーケンサ4又はCPU8から通信部(装置側)50aに送られ、更に通信部(装置側)50aから通信部(コイル側)50bに転送され、通信部(コイル側)50bから信号処理部40及び電源ユニット61へ送られる。

一方、新受信系30の通信状態や給電状態、固有状態などは、新受信系30の通信部(コイル側)50bから通信部(装置側)50aへ送られ、更にシーケンサ4へ送られる。

また、高周波コイル14bで取得されたNMR信号は、信号処理部40で信号処理(A・D変換等)された後、通信部(コイル側)50bへ送られ、通信部(装置側)50aへ送られ、CPU8へ送られる。

通信部(装置側)50aと通信部(コイル側)50b間の通信が正常であるかの判断は、受信された信号が、ある定められた規則に従った状態で伝送されてきた信号であるか、通信時の信号強度の判定等によって行う。具体的に通信部(装置側)50aから新受信系30の通信部(コイル側)50bへ信号が伝送される場合には、通信部(コイル側)50bが受信した信号は、通信状態判定部51bにより判定され、その判定結果は、通信部(コイル側)50aと通信状態表示部52に伝送される。そして、通信状態表示部52に送られた判定結果は、通信状態表示部52において、光学的な表示手段例えば、LEDの点灯と消灯、或いは点灯時の色の違い等により表示される。また、判定結果は通信部(コイル側)50bを経由して、通信部(装置側)50aを介してシーケンサ4或いはCPU8に送られ、ディスプレイ20などの表示手段に表示される。

次に、新受信系の通信部(コイル側)50bから通信部(装置側)50aへ信号が伝送される場合を説明する。通信部(装置側)50aが受信した信号は、通信状態判定部51aにより判定され、その判定結果はシーケンサ4に送られる。シーケンサ4は、送られてきた判定結果をCPU8へ伝送し、ディスプレイ20等によって判定結果が表示される。或いは、シーケンサ4は、判定結果を通信部(装置側)50aを経由して通信部(コイル側)50bに伝送し、新受信系30の通信部(コイル側)50bと通信状態判定部51bを経由し、通信状態表示部52に表示される。ただし、新受信系30の通信状態表示部52、或いは、ディスプレイ20などの表示手段に判定状態を表示するのは、常に表示しても良いが、通信状態表示部52にスイッチが併設されていて、該スイッチが押されることにより、通信確認処理が行われ表示されるようにしても良い。

新受信系30の電源ユニット61は、シーケンサ4の命令に従って電源供給部60から電力の供給を受ける。電源ユニット61は、新受信系30の各手段に電力を供給する。給電状態表示部62は、電源ユニット61が新受信系30を機能させるだけの電力を有しているかを、例えば、LED等を用い表示する。この給電状態表示部62は、通信状態表示部52と一体化しても構わない。また、電源ユニット61は、通信部(コイル側)50bに給電状態を伝送し、通信部(装置側)50aを経由してシーケンサ4或いはCPU8に送られ、ディスプレイなどの表示手段に給電状態を表示するようにしても良い。

以上のように、本実施例によれば、MRI装置におけるNMR信号等の伝達の際に、光や無線を使った場合にも、その通信状態を表示させる手段を設けたため、操作者が視覚的に通信状態を把握する事が可能なMRI装置を提供することが可能となる。

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。

40 信号処理部、50a、50b 通信部、51a、51b 通信状態判定部、52 通信状態表示部、60 電源供給部、61 電源ユニット、62 給電状態表示部

Claims

被検体を収容する空間に均一な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、
前記被検体へ照射する高周波磁場を発生する高周波コイルと、
前記被検体から発生するＮＭＲ信号を検出する手段と、
前記検出された信号を画像化する手段と、
を備えた磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ＮＭＲ信号を、無線伝送あるいは光伝送により伝達する光・無線通信伝送手段と、前記光・無線通信伝送手段による光・無線通信が正常に機能しているかを判定する手段と、
該判定した結果を表示する表示手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。