JP4107799B2

JP4107799B2 - Ｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP4107799B2
Application number: JP2000346414A
Authority: JP
Inventors: 宗孝津田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2020-11-14
Also published as: JP2002143123A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という)に係わり、特にオープン構造を有し、高い磁場強度を有するMRI装置であってインターベンショナル手技における操作性が良好で、且つ設置の困難性を解消したMRI装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核磁気共鳴現象を利用して人体の断層画像を得るMRI検査法は広く医療機関で利用されている。このMRI検査法は正確に被検体の検査部位の内部構造を反映した画像を得るために、検査部位を配置する空間に均一な磁場強度を発生する磁石を必要としている。このような磁石として、従来細長い筒状のソレノイドコイルが用いられているが、近年、ソレノイドコイル内の細長い空間に配設された被検者の圧迫感や恐怖感を取り除き、検査中に治療を行うインターベンショナル手技を可能にするものとして、装置の側面または前面を開放構造にしたオープン型のMRI装置が普及している。
【０００３】
オープン型のＭＲＩ装置の磁石としては、比較的磁場強度の低い常電導磁石や永久磁石が用いられていたが、MRI検査でのインターベンショナル（以下、MRインターベンショナルという）におけるリアルタイム性を向上し、高画質化、高速撮影を可能にするために、高い静磁場強度を有する超電導コイルを組み込んだ磁石装置が開発されている。
【０００４】
超電導磁石を用いた磁石装置では、永久磁石や常電導磁石を用いた装置の数倍の磁場強度を得ることができるが、一方、漏洩磁場も増大するという問題が生じた。漏洩磁場は、装置の近傍で使用される各種電源や電子機器、心臓ペースメーカ等の悪影響を及ぼすため、できるだけ小さく制限する必要がある。MRIの分野において漏洩磁場強度は、磁石中心から0.5ミリテスラの位置までの距離で定義され、この距離が磁石を設置した室内(通常8から10メートル)に収まることが望ましい。しかし例えばオープン構造で磁場強度0.7〜10テスラの超電導磁石を用いたMRI装置では、この距離は10メートルを越えることになった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この漏洩磁場の対策として磁気回路（ヨーク）の設置がある。磁石に磁性体で構成された磁気回路を組み合わせることにより、漏洩磁場強度を例えば3.5メートルに閉じ込めることができる。これによって磁石の設置室内においてもMRインターベンショナルに必要な機器を使用したり、心臓ペースメーカの使用が可能となる。
【０００６】
しかし一般に磁気回路は、その断面積が大きいほど磁場の漏洩防止効果が高く,例えば上述した漏洩磁場強度3.5メートルを達成するためには、磁石の外側にさらに数10cmの磁気回路のための空間が必要となる。このような磁気回路を設けた場合、検査空間の高さは、例えば1.3mにも達し、ＭＲインターベンショナルの操作性が悪くなる。特にこのような高さの空間に被検者を搬送する場合、被検者に対し不安感を与えたり、また術者による確認を十分に行えない可能性もある。
【０００７】
さらにMRI装置としての大きさも非常に大きくなるため、既設の医療施設(設置室)への設置が困難になるという問題も生じた。
【０００８】
そこで本発明は、漏洩磁場防止用の磁気回路を備えたオープン型のＭＲＩ装置において、検査空間内への被検者搬入、搬出時に被検者の緊張感や不安感を低減し、操作の安全性を高めたＭＲＩ装置を提供することを目的とする。また本発明は既存の施設内への設置を容易にしたＭＲＩ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明のMRI装置は、被検体の置かれる空間に均一な静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記空間に被検体を搬入、搬出する搬送手段とを備え、前記静磁場発生手段の床設置面のレベルは、前記搬送手段の床設置面のレベルよりも低く、前記静磁場発生手段の床設置面と床面との間に除振部材を備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成のＭＲＩ装置は、通常の床面よりもレベルの低い段差部或いは凹部を設けた設置室内に、静磁場発生手段が段差部或いは凹部に収まるように設置される。これにより静磁場発生手段内の静磁場空間(検査空間)は、通常のレベルの床面に設置した場合に比べ、低いレベルになる。従って、被検者を検査空間のレベルに保った状態で搬入、搬出できるので、被検者への不安感を低減でき、また搬送時の安全確認がしやすくなる。また既存の設置室の大きさであっても、床面に段差部或いは凹部を形成するだけで容易に設置することが可能となる。
【００１１】
本発明のＭＲＩ装置は、装置上の要請によって搬送のレベルと静磁場空間のレベルにずれを生じるような装置であれば、オープン型のＭＲＩ装置に限らず、また磁気回路の有無に関わらず適用可能であるが、特にオープン型のＭＲＩ装置に好適である。すなわち、本発明の一態様によるＭＲＩ装置は、静磁場発生手段が、検査空間を挟んで所定の間隔で対向配置される一対の磁石と、この一対の磁石を囲む磁気回路とを備えている。
【００１２】
典型的には、磁気回路は、対向配置される上下一対の板状部材と、前記一対の板状部材を連結する少なくとも１本の柱状部材とを備え、前記一対の板状部材の対向する内側に前記一対の磁石が固定されているものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳述する。
【００１４】
図1は本発明が適用されるオープン構造のＭＲＩ装置の全体概要を示す図である。このＭＲＩ装置は、被検者１が置かれる空間を挟むように配置された静磁場発生磁石２と、この静磁場発生磁石２の内側にそれぞれ配置された傾斜磁場コイル３と、さらにその内側に配置された高周波コイル５と、被検者１から発生するＮＭＲ信号を検出する検出コイル７とを備えている。傾斜磁場コイル３と高周波コイル７は、開放型の形状を阻害しないように上下一対の板状構造を有している。
【００１５】
このＭＲＩ装置は、さらに各コイルの動作タイミングを制御するシーケンサ９と装置の制御を行うとともにＮＭＲ信号を処理し画像化するコンピュータ10と被検者１を静磁場発生磁石２の中心空間に配設するテーブル14を備えている。
【００１６】
静磁場発生磁石２は、図示する実施形態では、上下一対の超電導磁石16からなり、これらは被検体１の配設される空間に上下方向の均一な静磁場を発生する。例えば静磁場強度は1.0テスラで、磁場均一度は磁石中心を中心とする直径40cmの球空間で約5ppm以下となるように調整されている。この磁場均一度は、例えば超電導磁石16の表面に、図示しない複数の磁性体小片を貼り付けることにより達成できる。このパッシブシミング方式のほか、不均一を打ち消すような磁場を発生するシムコイルを用いる場合もある。
【００１７】
さらにこれら一対の超電導磁石16は、その上下と側部を囲むように磁気回路を構成する鉄ヨーク17が組み合わされている。鉄ヨーク17は、各超電導磁石16を固定する上下のプレート(上部プレート17a、下部プレート17b)と、これら上下のプレートを連結する支柱17cからなる。なお、図では一つの支柱17cしか示されていないが、この実施形態では支柱は左右２本からなり、強度を保ちながら、装置の側面から被検者に接触できる空間をできるだけ広くとれるようにしている。
【００１８】
傾斜磁場コイル３は、互いに直交するｘ、y、ｚの３軸方向に磁束密度を変化させるように巻かれた３組のコイルからなり、それぞれ傾斜磁場電源４に接続されている。シーケンサ９からの制御信号に従って傾斜磁場電源４（ｘ軸4a、ｙ軸4b、z軸4c）を駆動して傾斜磁場コイル３に流れる電流値を変化させることにより３軸からなる傾斜磁場Gx、Gy、Gzを被検者１の配設空間の静磁場に重畳するようになっている。この傾斜磁場は、被検者１の検査部位から得られるNMR信号の空間的な分布を識別するのに用いられる。
【００１９】
高周波コイル５は、高周波コイル５と高周波電流を流すための高周波電力アンプ６に接続され、被検者１の検査部位の原子核を共鳴励起するための高周波磁場を発生する。原子核としては、通常、水素原子核が用いられる。高周波電力アンプ６もシーケンサ９の制御信号で制御されている。
【００２０】
検出コイル７は受信器８に接続されており、受信器８は検出コイル７で検出したNMR信号を増幅・検波するとともに、コンピュータ10による処理が可能なディジタル信号に変換する。受信器８もシーケンサ９でその動作タイミングが制御されている。
【００２１】
コンピュータ10はディジタル量に変換されたNMR信号を用いて画像再構成、スペクトル計算等の演算を行うとともに、シーケンサ９を介してMRI装置の各ユニットの動作を定められたタイミングで制御する。コンピュータ10とデータを記憶する記憶装置11と処理後のデータを表示するディスプレイ装置12と操作入力する操作卓13とで演算処理系が構成される。
【００２２】
傾斜磁場電源４、高周波電力アンプ６、受信器８とシーケンサ９は、２連の筐体18に収納されて設置されている。また、コンピュータ10と記憶装置11は卓状コンソール19に収められ、その上にディスプレイ装置12と操作卓13が置かれた状態で被検者１の配設空間が見通せる位置に設置されている。これら筐体18とコンソール19はテーブル14と同一の高さの床面に置かれている。
【００２３】
上述の静磁場発生磁石２、傾斜磁場コイル３、高周波コイル５、検出コイル７およびテーブル14は、電磁波遮蔽されたシールド検査室15に設置されている。電磁場遮蔽は、検出コイルに外来の電磁波が誘起するのを防ぐ目的で、共鳴周波数の帯域で約70ｄＢの減衰率を有している。各コイルや静磁場発生磁石２、テーブル14と、検査室15外の電源や制御機器との接続は、シールド検査室15に設置されたフィルター回路を介して或いは同軸ケーブルで接続されている。なお、フィルター回路、同軸ケーブルは図中には示していない。
【００２４】
以上、本発明のＭＲＩ装置の各構成要素について説明したが、本発明のＭＲＩ装置は、このような構成において静磁場発生磁石２の底面レベルと、テーブル14の底面レベルが異なる点を特徴としている。
【００２５】
すなわち、静磁場発生磁石２は、その床設置面、即ち底面のレベルが、テーブル14の床設置面のレベルよりも低くなっており、ちょうど下部プレート17bの部分が検査室の床下に埋め込まれるような構造になっている。検査室１５の床面には、このようなＭＲＩ装置の底面レベルの相違に対応して、下部プレート17bの形状に合わせた凹部を形成される。これにより、検査室15の床面から静磁場発生磁石中心までの高さを低く保つことができ、床面からテーブル14の天板に載せられた被検者１までの高さ(搬送時の高さ)を低い位置に保ったまま搬送することができる。静磁場発生磁石２底面のレベルとテーブル14底面のレベルの差によっては、床面からテーブル14の天板までの高さを、被検者１が介添えなしで天板に載ることができる程度までにすることができるが、従来のＭＲＩ装置と同様に、テーブル天板に患者が載るときには、天板の高さをさらに低くして患者が載りやすいレベルに調節可能にしてもよい。
【００２６】
具体的には、患者は床面から約80cm程度の高さを搬送されることになるので、操作者或いは術者が上から見下ろすことにより目と目を合わせた状態で搬送される。これにより搬送時の不安感を低減し、患者の顔や全体状況を把握しながら搬送できるので安全の確認をより確実なものとすることができる。また例えば検査室15の床面から天井までの高さよりも大きな装置であっても、検査室の高さ制限を受けることなく据え付けが可能となる。
【００２７】
なお図１に示す実施形態では、静磁場発生磁石２の底面レベルとテーブル14の底面レベルとの差が、静磁場発生磁石の下部プレート17bの高さ(厚さ)とほぼ同じ場合を示したが、装置底面のレベルの差は、検査室15の床面から静磁場発生磁石２の磁石中心までの高さや静磁場発生磁石２全体の大きさ等を考慮して適宜変更することができる。
【００２８】
また図１では検査室の床に下部プレート17bに合わせた凹部を設けた場合を例示したが、凹部に代えて段差部を設けてもよい。このような実施形態を図2に示す。
【００２９】
図２に示すMRI装置も、静磁場発生磁石２の床面レベルとテーブル１４の床面レベルとに差が設けられている点は図1のＭＲＩ装置と同様であり、その他の構成も図１に示すMRI装置と同様である。なお図２では電源等を収納する筐体18およびコンソール19は省略されている。但し、この装置を設置する検査室15の床面には、床20と床21との間に段差が設けられており、静磁場発生磁石２は床20の部分に設置され、テーブル14は床21の部分に設置されている。
【００３０】
段差Ａは、床21から磁場中心までの高さＢが70cm程度となるように決められている。例えば静磁場発生磁石底面から磁場中心までの距離が130cmであるとすると、段差Ａは60cmである。また床21からテーブル14の天板22までの高さＣを55cm程度とする。これにより、患者は介添えなして天板22の上に座ることができ、且つテーブルの上下移動を行うことなくほぼ磁場中心に配設される。
【００３１】
この実施形態でも、患者を搬入するステージ（床21）では、図1の実施形態と同様に、操作者は患者を見下ろす位置で搬送時の安全性を確認しながら、搬入操作を行うことができ、また患者側も不安感を低減できる。また患者のＭＲ検査を行うステージ（床20）では、立位の術者に対し、患者はＭＲインターベンショナルを施しやすい高さに位置することになる。
【００３２】
以上、説明したように本発明のＭＲＩ装置は、静磁場磁石部分と被検体搬送部分とで床設置面のレベルに差を設けたことにより、ＭＲＩ検査の操作性を大幅に改善することができ、また設置の自由度を高めることができる。なお検査室の床については、図示した実施例に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、図2に示す実施例では段差を1段設けた場合を示したが、床21と、静磁場発生磁２が置かれていない床20との間に中間レベルの床を設けることも可能である。
【００３３】
さらに従来は設置室の大きさの制限により、振動を防止するための除振部材の設置も限られていたが、図３に示すように任意の厚さの除振部材31を静磁場磁石の下に組み込むことができる。これにより自動車や動力機械などからの微小な振動が建物を伝わって静磁場発生磁石２の特性に悪影響を及ぼすのを効果的に低減することができる。
【００３４】
また以上の実施形態では、上下に一対の磁石を備えたオープン型のＭＲＩ装置について説明したが、本発明はそれ以外の構造のＭＲＩ装置であっても適用することができる。また本発明は漏洩防止の磁気回路を有する高磁場ＭＲＩ装置に好適に適用されるが、低磁場ＭＲＩ装置についても適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば被検体の配設空間を相対的に低い位置に保つことにより、被検者の緊張感や不安感を低減すると共に、配設空間への搬入、搬出操作の安全性を高めることができる。また漏洩防止用の磁気回路を備えた高磁場ＭＲＩ装置であっても、高さ制限や無視できない振動がある検査室内への設置が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の実施形態によるＭＲＩ装置の全体構成を示す図。
【図２】本発明の第2の実施形態によるＭＲＩ装置の一部を示す図。
【図３】図２のＭＲＩ装置の他の設置例を示す図。
【符号の説明】
１…被検体
２…静磁場発生磁石
１４…テーブル
１５…検査室
１６…超電導磁石
１７…鉄ヨーク

Claims

被検体の置かれる空間に均一な静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記空間に被検体を搬入、搬出する搬送手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記静磁場発生手段の床設置面のレベルは、前記搬送手段の床設置面のレベルよりも低く、前記静磁場発生手段の床設置面と床面との間に除振部材を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
前記静磁場発生手段は、前記空間を挟んで所定の間隔で対向配置される一対の磁石と、この一対の磁石を囲む磁気回路とを備えたことを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記磁気回路は、対向配置される上下一対の板状部材と、前記一対の板状部材を連結する少なくとも１本の柱状部材とを備え、前記一対の板状部材の対向する内側に前記一対の磁石が固定されていることを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。