JP4213861B2 - インターベンショナルｍｒｉ応用のためのコイルハーネス組立体 - Google Patents

Description

【０００１】
優先権主張
この出願は、１９９７年１１月２８日に出願された予備出願一連番号第６０／０６６，９８０号の利益を主張する。
（背景）
本発明は、一般に磁気共鳴イメージングに関し、より詳しくは、磁気共鳴イメージングにおいて使用するためのコイルハーネス（ｃｏｉｌ ｈａｒｎｅｓｓ）組立体に関する。
【０００２】
磁気共鳴イメージング（「ＭＲＩ」）は、核磁気共鳴（「ＮＭＲ」）原理に基づき患者の詳細な、２次元及び３次元画像を得るための周知の手順である。ＭＲＩは、柔らかい組織のイメージングに良く適しており、また主として内部損傷又は内科の病気の診断に使用されて来た。典型的なＭＲＩシステムは、一般に、患者の組織の一部を覆い又は取巻く様な大きさの極めて強い均質な磁界を発生することの出来る磁石と、検査中の患者の組織のその部分を取り巻く受信機コイルを含む無線周波数（「ＲＦ」）送信機及び受信機システムと、検査中の患者の組織の特定の部分を空間内に配置する磁気勾配システムと、受信機コイルからの信号を受信し、医師又はＭＲＩ係員により見るための可視画像の様な解釈できるデータへ信号を処理するための計算機処理／イメージングシステムを含む。ＭＲＩ技術及び機器に関するその上の情報は、バン・ノストランドの科学百科辞典、英語版、ｐｐ．２１９８−２２０１及び米国健康及びヒューマンサービス省、「磁気共鳴イメージングシステムとの医療デバイスインタラクシヨン」、１９９７年２月７日に見出だすことが出来る。ＭＲＩにおいて使用される一般原理及び関連機器は周知であり、従って追加の開示は必要ない。
【０００３】
「オープン」ＭＲＩシステムの出現は、患者により快適な検査プロセスを提供し、またＭＲＩ係員及び医師にも、患者の一部がＭＲＩシステムにより観られている間患者へのアクセスを提供した。この様なオープンＭＲＩシステムの例は、ＡＩＲＩＳ（登録商標）及びＡＩＲＩＳ（登録商標）IIシステムであり、日立・メデイカルシステムズ・アメリカ社から市販されている。オープンＭＲＩシステムは、ＭＲＩシステムが画像を生成しながら、医師及び他のＭＲＩ係員が患者にインターベンショナル外科手術（ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｓｕｒｇｅｒｙ）又は他の医療処置を行うことを可能にする。
【０００４】
オープンＭＲＩシステムは、また実時間に近い信号捕捉、画像再構成及び画像表示をこの様なインターベンショナル処置と組合わせる「ＭＲ透視法」（Ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）を便利にする。従って、ＭＲ透視法を利用することにより、医師は、その組織に対して医療処置を遂行しながら組織の２次元又は３次元画像を実質的に実時間（ほぼ１秒当たり１画像）で監視出来るであろう。例えば、もし医師が針又は内視鏡の様なＭＲと両立出来る道具を特定の器官の中へ、他の器官を避けながら挿入しようと望むならば、医師は内視鏡の通路を、ＭＲ画像を観察画面上で観ることにより内部的に監視出来るであろう。
【０００５】
インターベンショナルＭＲＩ処置に使用するための従来のコイルは、典型的には単一ループソレノイドコイル設計を含む。なぜなら、これらのコイルは極めて狭く（幅が３−５ｃｍ）、そのコイルは固有的にオープンで患者のアクセスに対して広い領域を許容する。その様な単一ループソレノイドコイルの不利益は、この様なコイルを用いて遂行されるインターベンショナル処置の種類が制限されることである。その理由は、この単一ループソレノイドコイルは、望ましくない信号対雑音比をもつ傾向があり、更に、それらは比較的大きな検査容積を与えないことである。従って、その様な単一ループソレノイドコイルは、内視鏡器具が患者の身体の中へ、例えば傾斜した角度で入るインターベンショナル処置においては望ましくない。
【０００６】
直交コイル（「ＱＤ」）装置は望ましい信号対雑音比を与える。しかし、この様なＱＤ装置をインターベンショナル処置において使用する不利益は、コイルを収容しかつコイルを検査される患者の部分の回りに位置決めするためのコイルハーネスが、医師による患者のその部分への直接アクセスを妨げることである。例えば、ＱＤ装置のための従来の背柱（ｓｐｉｎｅ）／胴体（ｂｏｄｙ）コイルハーネスは、各側から横方向に延びる孔のないコイルフラップを持つ実質的に長方形のベースを含んでいる。２つのフラップは、患者の胴体の回りを包み、患者より上で出会い、患者の回りの連続的な孔のないループを形成する。したがって、これらフラップは検査される患者の組織のその部分を実質的に囲むので、患者のこの部分へのインターベンショナルのアクセスは制限される。
【０００７】
したがって、ＭＲＩ観察プロセス中、及び特に、ＭＲ透視法中に、患者への最適のアクセスを与えるように修正されたＱＤハーネスを提供する必要性が存在する。
【０００８】
（概要）
本発明は、ＭＲＩ観察プロセス中に観察されている患者の組織のその部分へのアクセスを本質的に最適にする直交コイル装置のためのコイルハーネスを提供する。本発明の１つの観点において、直交コイル装置は、２巻のソレノイドコイル及びサドル（ｓａｄｄｌｅ）コイルを含む。その２巻のソレノイドコイルは、そのループの軸が患者の軸に本質的に平行な様に方向付けられている。そのサドルコイルは，そのループの軸が本質的に患者の軸に垂直であるように方向付けられる。ソレノイドコイル及びサドルコイルはケーシング内に収容され、このケーシングは、長方形ベースと、そこから横方向に延びる２対の実質的に平行で、かつ柔軟性を有したアームであって、アームの各々は、その端に取付られたカップリングを持ち、アームがループを形成するように一緒に連結される２対のアームと、１対のクロス棒であって、各クロス棒がそれぞれ１対の平行アームの間に延びる１対のクロス棒とを含む。
【０００９】
平行な柔軟性のアーム、及び１対の端を別の対に連結して形成されるループは、それらの間が実質的に大きな間隙、好ましくは１５−２５ｃｍで相互に軸方向に離れている。それ故に、本発明のＱＤコイルハーネスは、動作状態にある時は、ハーネスの各側に開口を与え、各開口は２つの柔軟性のアームの間でベースからハーネス回りに１５０°近く延びている。これらの開口は、他のインターベンショナル処置と同様に背柱処置の様なＭＲ透視法処置の間患者へのアクセスを提供する。
【００１０】
本発明の別の観点において、ＭＲＩイメージングにおいて使用するためのコイル組立体は、ベースを含むハーネスを含む。第１及び第２のアーム部材は、ベースの第１の側からベースより上にこれを覆って延び、また第３及び第４のアーム部材は、ベースの第２の側からベースより上にこれを覆って延びる。第１のクロス部材は第１のアーム部材と第２のアーム部材の間に延び、また第２のクロス部材は第３のアーム部材と第４のアーム部材の間に延びる。第１のアーム部材の端は第３のアーム部材の端と整列し、これに取外し可能に接続され、また第２のアーム部材の端は第４のアーム部材の端と整列し、これに取外し可能に接続される。第１及び第２のコイル部材は各々がハーネスに沿って延びる。
【００１１】
（詳細な説明）
図１及び２に示す様に、この発明の１つの実施例においてはサドルコイル及びソレノイドコイルが利用される。サドルコイル１０は、ベース又は共通セグメント１２及びベースセグメント１２に平行に結合された１対の翼セグメント１４ａ、１４ｂを含む。２巻ソレノイドコイル１６は、２つのループ１８ａ、１８ｂを形成するため捩じられている単一コイルであり、これらループは点２０においてオーバーラップしている。
【００１２】
サドルコイル１０及び２巻ソレノイドコイル１６の各々は信号取出しポート２２、２４をそれぞれ含む。これらコイルの各々は、これらコイル内の固有インダクタンスがこれらコンデンサにより打消されるように選択された複数のコンデンサを含む。コイルの各々はＭＲＩシステムの動作の周波数に同調される。動作の周波数は、テスラ（Ｔｅｓｌａ）の単位における静磁場の強度を磁気回転比（ｇｙｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｒａｔｉｏ）で掛算したもので定義され、この磁気回転比は陽子に対してテスラ当たり約４２．６ＭＨｚである。したがって、０．３Ｔ磁石を持つＡＩＲＩＳシステム（上述の）に対して動作の周波数は約１２．７ＭＨｚである。コンデンサなしのコイルはインダクタンス（及び導体に固有の抵抗）を持つだけである。このコイルは式を使用して共鳴に同調される。
【００１３】
【数１】
ｆ＝１／（２π√（ＬＣ））
【００１４】
ここにＬはコイルのインダクタンス、Ｃは付加されたコンデンサのキヤパシタンスである。通常、しかし、１つより多いコンデンサがコイルと直列に置かれる。それで、合計キヤパシタンスは１／Ｃ合計＝１／Ｃ１＋１／Ｃ２＋．．．として計算される。
【００１５】
図３に示すように、直交コイル装置のサドルコイル及び２巻ソレノイドコイルを収容するためのコイルハーネス２６は、両側及び両端をそれぞれ持つ長方形ベース２８を含む。本質的に平行で、柔軟性のアーム３０ａ、３０ｂの２つの相対向する対は、ベース２８の両側から横方向に延び、一般にベースより上でこれを覆う。アームの各々は、相対向し、整列する両アームが取外し可能に結合され一緒にループを形成するように、その両端に取付けたカップリング機構３２を持つ。ハーネスの軸Ａは、ベースの両端を横切って延びかつ相互接続されたアームにより形成されるループを大体中心を通って延びる一つの線により定義される。クロス棒３４ａ、３４ｂは各それぞれのアームの対の間に、好ましくはアームのカップリング機構３２の間に延びる。コイルハーネス２６は、またＭＲＩ処置中に相対向する柔軟性アームを取外し可能に一緒に接続するためのラッチ機構３６を含む。少数だけ名をあげると、フック及びラッチ手段、帯及びプラスチックバックル（ｂｕｃｋｌｅ）又はクリップ接続器、又はプラスチックスナップ接続器を含む種々のラッチ機構が利用出来る。
【００１６】
アームの各々は、好ましくは実質的に大きな空隙で相互に離れ、これは好ましくは１５−２５ｃｍである。相対向する柔軟性アームの対が一緒に結合される時、クロス棒３４ａ、３４ｂは示される様に相互に離れその間に、患者又はハーネス軸Ａに平行な空隙を与えても良く、それは約５０−７０ｍｍである。代わりに、クロス棒３４ａ、３４ｂは相互に隣接して位置決めされその間に意味のある空隙を与えなくても良い。それ故に、本発明のコイルハーネス２６は、動作状態（柔軟性アームは取外し可能に一緒に結合）にある時、その各側に円周の回りにベース２８の側部からクロス棒３４ａ、３４ｂへほぼ１５０°延びる開口を与える。クロス棒の間の患者上部の開口はもし望むならば設けても良い。２つの側方の開口は、ベースの形状及びクロス棒の位置決めに依存して変化することが認められ、各クロス棒はベース２８の最も近い側面部分から円周に沿い少なくとも１２５°離れるのが好ましい。しかし、円周に沿い１２５°より少ない間隔は、本発明の範囲内にあると考えられる。
【００１７】
図４に示す様に、サドルコイル１０はハーネス２６内に収容され、これによりベース又は共通セグメント１２は長方形ベース２８に沿って延び、また翼部分１４ａ、１４ｂは別個にそれぞれのアーム３０ａ、３０ｂの対に沿って延び、彼等の関連するクロス棒３４ａ、３４ｂの中に延びる。それ故に、サドルコイル１０はハーネス２６内において、そのループ（翼）の軸は本質的に患者又はハーネス軸Ａに垂直である様に方向付けられる。より詳しくは、共通セグメント１２は、ベースに沿って延びる。翼セグメント１４ａは、共通セグメント１２から延び、対３０ａの一方のアーム部材に沿い、クロス棒３４ａに達しまたそれに沿い、そして対３０ａの他方のアーム部材に沿い共通セグメント１２へ戻る。翼セグメント１４ｂは、共通セグメント１２から延び、対３０ｂの一方のアーム部材に沿い、クロス棒３４ｂに達しまたそれに沿い、そして対３０ｂの他方のアーム部材に沿い共通セグメント１２へ戻る。
【００１８】
図５に示す様に、ソレノイドコイル１６はハーネス２６内に収容され、これによりクロスオーバ点２０はベース２８内に存在し、また各ループ１８ａ、１８ｂは、相対向し、取外し可能に接続される柔軟性アームにより形成される別個のハーネスループ１９ａ、１９ｂの中に位置決めされる。図２及び５に示される様に、個々のループ１８ａ、１８ｂの各々は、分離可能な２つのセグメントにより形成され、また点３８ａ、３８ｂにおいて電気的に接続可能となっている。それ故に、２巻ソレノイドコイル１６は、そのループの軸が患者に対し又はハーネス軸Ａに対し実質的に平行になるように方向付けられる。２つの別個の導電性セグメント７０、７２は、両ループ１８ａ、１８ｂを電気的に接続するためベース２８に沿って延びる。別個の導電性セグメント７０、７２は点２０においてオーバラップするが、この様な点２０において相互に電気的な導電性接触にはない。従って、ベース２８の一方の側におけるループ１８ａの側７４は、ベース２８の他方の側におけるループ１８ｂの側７６とセグメント７０により電気的に接続される。同様に、ループ１８ａの側７８はループ１８ｂの側８０とセグメント７２により電気的に接続される。
【００１９】
サドルコイル１０と２巻ソレノイドコイル１６の両方は同じコイルハーネス２６内に収容されることは本技術分野に習熟した者にとって明らかであろうが、しかし、それらは明瞭のため図４及び５に分離して示されている。このハーネスは、一般的な形状を保つため十分に堅いが、また好ましくはアームの幾らかの運動を許容するため十分に柔軟性のあるいかなる適当な非強磁性体材料で作ることが出来る。例えば、成型されたプラスチック又は他の高分子材料がハーネスの骨格に利用出来、またコイルはプラスチックの表面に沿い又はプラスチックの中に形成又は機械加工された溝内を通ることが出来る。コイルを持つハーネスの骨格は、次にコイルを患者から隔離するためビニールの様な材料で覆われる。ハーネス骨格及びカバーのため他の材料が利用出来ることは認められる。
【００２０】
図３に戻り参照すると、ベース２８は、サドルコイル１０及び２巻ソレノイドコイル１６の収容部分に加えて、コイルの動作に必要な他の回路を含み、またケーブル４０を通ってベース２８を出る信号取出し線２２、２４を含む。図６−８に示す様に、オープン位置にあるハーネス２６が示され、ソレノイドループ１８ａ、１８ｂは一緒に点３８ａ、３８ｂにおいて正及び負のリード（ピン及びソケット形式のコネクタ）４０、４２にそれぞれ結合される。同じ目的のため多くの他の電子的カップリング／コネクタがあることは本技術分野に習熟した者にとって明らかであろう。
【００２１】
本実施例は、脊柱／胴体コイルハーネスとして使用するための物であるが、本発明の他の実施例は患者の組織の他の部分に使用するための寸法に合わせることが出来る。更に、コイルとハーネスは、胴体の直径に従って信号対雑音比を最適にするため異なる寸法の患者に使用するため修正できる。それ故に、ここに特定した寸法は、胴体ハーネスに対して好ましいが、この様な寸法は広く変化することが出来、特により小さなハーネスが、腕又は脚の様な組織のより小さな部分に対して作られる場合にそうである。なお更に、ベースの相反対側から延びるアーム部材は好ましくは整列し、ループを形成するため取外し可能に接続されるが、ベースの相反対側から延びるアーム部材を持ち、そこにアーム部材は相互に恒久的な方法で接続され又は相互に一体として形成され本発明の範囲内にあるコイル組立体を作ることができる。
【００２２】
アームは柔軟性ではなく、実質的に剛性であるものも本発明の範囲内にあることが認められる。２巻ソレノイドコイルを置換した４巻ソレノイドコイルも更に本発明の範囲内にある。この様なコイルは２組の２ソレノイド巻きを持つであろう。各組は柔軟性アームの１つの中に一緒に接近して（２から５ｃｍ）位置決めされ、しかるにこれらの組は１５から２０ｃｍ離れている。同様に、他のコイル形式及び形状は本発明のハーネスを使用して確立できるかも知れない。
【００２３】
図９を参照すると、本発明の代わりの実施例が示され、そこではだだ１個のクロス部材３４’がアーム３０ｂの対の間に設けられる。アーム３０ａの対はアーム３０ｂの対に前述と同様な方法で接続されるが、異なる点は、直交コイルの翼部分１４ａを完成させるリンクを与えるため追加の電気的接続を設ける点である。従って、動作可能な様式に接続されると、両方の翼部分１４ａ及び１４ｂは、単一のクロス部材３４’に沿って延びる一つのセグメントを含む。この単一のクロス部材には、もし望むならば中央開口を設けることが出来ることも理解される。更に、本発明の範囲から逸脱することなく１組の平行アームの間に２つの別個のクロス部材を同様に設けることが出来る。
【００２４】
ここに述べた形状及び装置は、本発明の好ましい実施例を構成するが、この発明はこれらの正確な装置の形状には限定されず、その中に本発明の範囲から逸脱することなく変更がなされ得ることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１つの観点により提供される直交コイル装置のサドルコイルの概略の表示を与える。
【図２】 直交コイル装置のソレノイドコイルの概略の表示を与える。
【図３】 本発明の別の観点による動作状態に接続された２対の平行アームを持ったハーネスの斜視図を与える。
【図４】 図３のハーネス内に収容されたサドルコイルの斜視図を与える。
【図５】 図３のハーネス内に収容されたソレノイドコイルの斜視図を与える。
【図６】 オープン位置における図３のハーネスの斜視図を与える。
【図７】 図６のハーネスの１つの接続部分の拡大された斜視図を与える。
【図８】 図６のハーネスの別の接続部分の拡大された斜視図を与える。
【図９】 クロス棒を１本で構成したハーネスの斜視図を与える。

Claims (10)

1. ＭＲＩコイル組立体であって，
   ベース，前記ベースの第１の側部から前記ベースより上にそれを覆って延びる第１及び第２のアーム部材，前記ベースの第２の側部から前記ベースより上にそれを覆って延びる第３及び第４のアーム部材，前記第１のアーム部材と前記第２のアーム部材の間に延びる第１のクロス部材，及び前記第３のアーム部材と前記第４のアーム部材の間に延びる第２のクロス部材を含み，前記第１のアーム部材は前記第３のアーム部材と整列しかつこれに取外し可能に接続され，また前記第２のアーム部材は前記第４のアーム部材と整列しかつこれに取外し可能に接続されたハーネスと，前記ベースに沿って延びる共通セグメント，前記共通セグメントから延び，前記第１のアーム部材に沿い前記第１のクロス部材に達しこれに沿い，そして前記第２のアーム部材に沿い前記共通セグメントに戻る第１の翼部材，及び前記共通セグメントから延び，前記第３のアーム部材に沿い前記第２のクロス部材に達しこれに沿い，そして前記第４のアーム部材に沿い前記共通セグメントに戻る第２の翼部材を含み，前記ハーネスに沿って延びる第１のコイル部材と，前記ハーネスに沿って延び，少なくとも第１及び第２のループを含み，前記第１のループはほぼ前記第１のアーム部材と前記第３のアーム部材に沿って延び，前記第２のループはほぼ前記第２のアーム部材と前記第４のアーム部材に沿って延び，前記第１及び第２のループは電気的に接続される第２のコイル部材と，を包含するＭＲＩコイル組立体。
2. 請求項１に記載のＭＲＩコイル組立体であって，前記第１及び第２のアーム部材は，実質的に相互に平行であり，また前記第３及び第４のアーム部材は，実質的に相互に平行であるＭＲＩコイル組立体。
3. 請求項１に記載のＭＲＩコイル組立体であって，前記第１及び第２のクロス部材は実質的に相互に平行に延びるＭＲＩコイル組立体。
4. 請求項１に記載のＭＲＩコイル組立体であって，前記の第２のコイル部材の第１のループは，前記第１のアーム部材に沿って延びる第１のセグメントと前記第３のアーム部材に沿って延びる第２のセグメントにより形成され，前記組立体は更に前記第１及び第２のセグメントを電気的に接続するため前記第１及び第３のアーム部材の端部にそれぞれ置かれる第１及び第２の嵌合電気的コネクタを含むＭＲＩコイル組立体。
5. 請求項４に記載のＭＲＩコイル組立体であって，前記の第２コイル部材の第２のループは，前記第２のアーム部材に沿って延びる第３のセグメントと前記第４のアーム部材に沿って延びる第４のセグメントにより形成され，前記組立体は更に前記第３及び第４のセグメントを電気的に接続するため前記第１及び第３のアーム部材の端部にそれぞれ置かれる第３及び第４の嵌合電気的コネクタを含むＭＲＩコイル組立体。
6. 請求項１に記載のＭＲＩコイル組立体であって，前記の第１コイル部材はサドルコイルを含み，また前記の第２コイル部材はソレノイドコイルを含むＭＲＩコイル組立体。
7. 請求項１に記載のＭＲＩコイル組立体であって，第１，２，３，及び第４のアーム部材は柔軟性であるＭＲＩコイル組立体。
8. 請求項１に記載のＭＲＩコイル組立体であって，第１のコイル部材は出力を含み，また前記第２コイル部材は出力を含み，前記ＭＲＩコイル組立体は更に前記出力の各々に接続され，前記ハーネスから延びる少なくとも１つの導体を含むＭＲＩコイル組立体。
9. ＭＲＩコイル組立体であって，
   縦軸，前記縦軸にほぼ直角に延びる第１の構造用ループ，前記第１の構造用ループから軸方向に離れ，前記縦軸にほぼ直角に延びる第２の構造用ループ，前記縦軸にほぼ平行に，前記第１と第２の構造用ループの間に延びる１本または２本のクロス棒，及び前記第１と第２の構造用ループの間に延びるベースを含むハーネスと，
   前記ハーネスに沿って延びる第１のコイル部材と，
   前記ハーネスに沿って延びる第２のコイル部材とを包み，
   前記第１のコイル部材は，前記ベースに沿って延びる共通セグメントと，前記共通セグメントから部分的に前記第１の構造用ループに沿いその第１の側において延び，前記少なくとも１つのクロス棒に達してそれに沿い，そして部分的に前記第２の構造用ループに沿いその第１の側において延び前記共通セグメントへ戻る第１の翼セグメントと，前記共通セグメントから部分的に前記第１の構造用ループに沿いその第２の側において延び，前記少なくとも１つのクロス棒に達してそれに沿い，そして部分的に前記第２の構造用ループに沿いその第２の側において延び前記共通セグメントへ戻る第２の翼セグメントとを含む
   ＭＲＩコイル組立体。
10. 請求項１に記載のＭＲＩコイル組立体であって，前記第１と第２のアーム部材は間隙を隔てて配置され，前記第３，第４のアーム部材も間隙を隔てて配置されているＭＲＩコイル組立体。

Images