JP4220903B2 - 動物の脚又はその他の肢体を磁気共鳴画像装置により断層撮影するための設備 - Google Patents

Description

本発明は、断層撮影装置に用いられる設備、特に動物の肢体を磁気共鳴画像（ＭＲＩ）装置により断層撮影することを可能にするための設備に関するものである。

人体の臨床画像用の公知のＭＲＩ装置は、大型の超伝導マグネットおよび大型の同心型円筒装置の中の円筒型トンネルを用いる。このようなＭＲＩ装置により部位を断層撮影するには、部位は円筒の中心付近に位置しなければならない。

このようなＭＲＩ装置は、一般に馬又は同様の大型動物を断層撮影するには不適当である。断層撮影のために装置の中央画像撮影位置に動物又はその一部を固定するには、動物を寝かせ、静止させるために麻酔しなければならない。更にＭＲＩ装置の端末から中央画像撮影空間までの距離は、充分大きくなければならないので、肢体の末端しか画像検査することができない。

別の問題は、動物全体を容れることのできる大きな装置を作ることの不経済性である。

他の公知のＭＲＩ装置は、２つの互いに間隔を隔てた扁平な又はほぼ扁平な磁気プレート、および、上記プレートを位置に保持し、装置の磁気特性を作り出す構造を包含する。検査部位の画像は、部位を間隔の中心に位置決めして、それをＭＲＩ装置により断層撮影することにより得ることができる。このタイプの公知のＭＲＩ装置は、患者の全身に適応するに十分な大きさで、或いは人体の手足を画像検査するための小型サイズで構築することができる。このような小型ＭＲＩ装置は、馬の四肢の画像検査にも使用することが提案されている。

人間の患者をＭＲＩ装置で断層撮影するには、患者は特定の位置にあって検査中は静止せねばならない。人間の患者は、肢端ではない、例えば膝又は肘のような部位を適切なサイズのマグネットの中央画像撮影空間内に位置決めされる。肢体は、その際、支持台に重量のかからないように準備されることができる。例えば、一つの方法は、患者をマグネットの傍に座らせ、次にプラスチック発泡体のような軽量の材料を用いて患者の肢体を支持することである。他には、木片又は他の材料を用いて仮に作られた器具を用いて肢体を支持する方法がある。

然し、獣医の分野では、上記のような患者の協力は期待できない。獣医分野の個体には、協力を要請することは不可能であり、従って特定部位をＭＲＩ装置の画像撮影空間に位置決めするには、人間の患者に用いられた以外の方法が必要となる。他の公知の獣医用器具での大部分の場合と同様に、ＭＲＩ装置を用いた検査を可能にするには、個体を麻酔することが必要となる。馬を含む大型動物の場合には、麻酔並びに麻酔からの覚醒時の死亡のリスクを無視することはできない。

本発明の目的は、ＭＲＩ装置により動物の断層撮影を可能にする際に生じる上記の困難を和らげることのできる設備、又は構造を提供することにある。

従って本発明は、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）装置を用いて動物（８）の脚又は他の肢体（４、５）の断層撮影を可能にする設備であって、自由端（９１）を有する互いに間隔を隔てた少なくとも二つの可動フロアメンバ（４１）と、前記可動フロアメンバ（４１）の間に位置する固定フロアメンバ（３９）とを備えた、断層撮影される肢体（４、５）によって動物（８）が立つ床面（９０）を有し、前記ＭＲＩ装置を支える設置面（１０）を有し、前記床面（９０）は該ＭＲＩ装置のための前記設置面（１０）の側方に設置され、前記固定フロアメンバ（３９）及び前記可動フロアメンバ（４１）は前記ＭＲＩ装置に隣接する位置の前記床面（９０）の前記自由端（９１）を定義するために互いに揃えて位置する自由端を各々有し、前記固定フロアメンバ（３９）の両側の前記可動フロアメンバ（４１）の前記自由端（９１）によって各スロット（５０）を形成させるように、前記可動フロアメンバ（４１）は前記固定フロアメンバ（３９）の平面にほぼ平行に内方へスライド可能であり、断層撮影するべき肢体に隣接して上記ＭＲＩ装置の磁気走査エレメント（１）のアームを配置するため、前記スロット（５０）は前記アームを収容することを特徴とする。

スロットを形成させるために、可動フロアメンバを動かすことにより、ＭＲＩ装置の磁気走査エレメントのアームは、動物を立たせたままに断層撮影すべき肢体に隣接するスロットの中に配置されることができる。本発明の主たる利点は、動物を麻酔することなく、ＭＲＩ装置により脚を断層撮影できることにある。

便宜的に床面は、ＭＲＩ装置に隣接して配置できるように自由端を持ち、各可動フロアメンバは自由端に通じるスロットを形成させるために、床面の自由端に対して進退移動を行うことができる。可動フロアメンバは、ＭＲＩ装置の移動に応じて検査位置との間の進退移動を行うことができる。磁気走査エレメントは、従ってＭＲＩ装置を床面の自由端に向かって動かすことにより、容易にスロットの中に配置されることができる。

各可動フロアメンバは床面にスライドできる形で取り付けられている。

床面は、一対のスロットの間の固定フロアメンバに支持された肢体に隣接するように磁気走査エレメントのアームを配置するために、間隔を隔てた２つのスロットを形成するようにスライド移動できる２つの可動フロアメンバを有することができる。

好ましい実施形態においては、床面は３つの個別のスロットを形成するために、スライド移動可能な３つの可動フロアメンバを有している。磁気走査エレメントの各アームは、該当する一対のスロットの間の固定フロアメンバに支持された肢体の両側に隣り合う、開口されたいずれの一対のスロットにも配置されることができる。

床面は、床面からＭＲＩ装置が離れるのに応じて、スロットが閉じられる位置に可動フロアメンバを戻すための付勢手段、例えばスプリング手段を有することができる。

この設備は、少なくともＭＲＩ装置の磁気走査エレメントを１つの若しくは複数のスロットに出し入れするため、及び、床面に対して進退運動の操作のためのトロリー又はキャリッジを有することができる。トロリー又はキャリッジは、ＭＲＩ装置の少なくとも磁気走査エレメントを水平および垂直平面内で動かすための手段を有することができる。

好ましい実施形態では、前記トロリー又は前記キャリッジは、３つのほぼ直交する軸心に沿って磁気走査エレメントのアームを動かすための手段を有する。ＭＲＩ装置の磁気走査エレメントのアームを動かすための手段は、電動モータ、又は油圧装置を含むことができる。

床面および可動フロアメンバは、画像撮影スペースの磁界が床面の動かされた時に撹乱されないように、ほぼ非磁性的な材料を用いて作られている。

本発明の実施形態は、添付の図面を参照して実施例の形で記載される。

本発明による設備の側面図であり、ＭＲＩ磁気装置の磁気走査エレメントは馬の前下脚付近に位置決めされている。 ＭＲＩ磁気システムおよび図１に示されたＭＲＩ装置の付属の取り付けキャリッジの斜視図である。 取り付けキャリッジおよび付属の支持レール又はトラックの斜視図である。 図１に示された設備の床面の部分的な斜視図である。

添付の図１によれば、この設備により馬８の脚をＭＲＩ装置により断層撮影することができる。この設備には、床面９０が含まれ、その上に立つ馬８は静止して脚を断層撮影される。この床面は、例えばプラットフォーム９の正面の端において、ＭＲＩ装置のＭＲＩ磁気システム１４を支持する床１０より上に取り付けられている。或いは上記に代わり磁気システムの設置面１０は、床面９０に隣接する良質の構造を持つ床であることも可能である。

図４に最も良く示されているように床面９０は、プラットフォーム９の前面端のくぼみに設けられたフレーム構造を含む。フレーム構造は、支持部材９３の対立端に固定された２つの互いに平行な部材９２を含むＵ字型フレームを包含する。フレームの開放端は、プラットフォーム９の前面と揃えられる。

２つの固定されたフロアメンバ３９は、部材９２に平行に、かつその間の位置でフレームに取り付けられることにより、３つの平行スロット５０を限定する。下側支持部材９５は、部材３９、９２の下側に取り付けられることにより、フレーム構造を補強し、スライド式のフロアメンバ４１のための支持手段を提供する。

３つの矩形のフロアメンバ４１は、スロット５０の両側面に沿って固定された部材３９、９２の中に形成された、互いに平行なガイドウエイに沿ってスライドの可能な状態で取り付けられる。図４においては、一つのフロアメンバ４１がガイドウエイ４０を示すために取り外されている。スライドの可能な各フロアメンバ４１は、前面端に下方に突出する突起体４２を持つ（図４には一つが示されているに過ぎない）。

スライドの可能なフロアメンバ４１は、スロット５０よりも短いために、フロアメンバ４１の自由端が床面９０の前面と一致する時には、フロアメンバとフレームメンバ９３との間にはギャップ４３が生じる。ギャップ４３は、磁気走査エレメントを位置決めするために、スロット５０を開口させる際に必要な距離だけ、フロアメンバ４１を床面９０の自由端９１から内方にギャップ４３の中にスライドさせるだけの長さを持つ。ギャップ４３は、プレート４４により覆われているが、図４では判り易くするために一部が示されているに過ぎない。

固定された部材３９、９２の自由端は、内方にテーパーを備えることにより、開口された時のスロット５０に磁気走査エレメントの嵌入を容易にするための誘導口が形成される。

設置面１０上には、プラットフォームの自由端９１に対するＭＲＩ磁気システム１４の進退運動の操作のためのトロリー又はキャリッジ１００が設けられている。キャリッジ１００には、床面９０に向かって突き出ている２本のロッド１２が取り付けられている。これらのロッドは、キャリッジ１００が床面に向かって移動する時に２つの隣り合うスライドの可能なフロアメンバ４１の突起体４２に接触し、更にこれを押すことによりスライドの可能なフロアメンバを床面９０の前面から後退させる（図１および図４を参照のこと）。

付勢手段（図示されず）、例えばスプリングは、キャリッジおよびロッド１２の床面９０から離れる動作に応じて、付随のスロット５０を覆うことのできる位置にフロアメンバを戻すための復元力を提供する。

床面９０、フロアメンバ４１および付勢手段は、ＭＲＩ画像システムの磁界の歪みを避けるために非磁性材料を使用している。この実施形態では、固定された部材３９、９２は木製であり、移動するフロアメンバ４１はアルミニウムとプラスチックを使用し、付勢手段はステンレススチールスプリングを用いる。

本発明の説明を更に詳しくするために、本発明に関連して使用することのできるＭＲＩ装置について下記に説明することとする。

ＭＲＩ装置の第１の要部は、磁化された材料からなる“Ｃ”、又は“Ｕ”型の永久磁石１であり、この中ではマグネットの２つのアームの間の位置の磁界は、磁気共鳴画像検査の条件を満たすための充分な強度と均一性を示す。各アームは、内側に面を持ち、その面上では、この分野では“グラジエント”コイルと呼ばれる電気コイルの配列が取り付けられ、この配列を通って電流が流れることにより、ＭＲＩ装置での従来の方法通り、磁界を調節する。マグネットとコイルの装備全体が断熱材および保護カバーによって覆われる。２つのアームの間のギャップ３は、この実施形態では馬の脚である肢体患部の最大幅をカバーするのに充分な大きさを持つ。肢体を直接囲むのは、この分野で“ＲＦ”コイルと呼ばれる一つ若しくは複数の電気コイルの追加配列であり、これに対して画像検査の際には無線周波数信号が送受信される。マグネット、コイル、ヒータおよび断熱のサブシステムは、総称して“ＭＲＩ磁気システム”と呼ばれる。

第２の要部は、コンピュータ、専用発電機および検出器および出力増幅器からなる電子機器であり、総称して“スペクトロメータ”と呼ばれる。スペクトロメータは、ＭＲＩ磁気システムに複数の電気ケーブルにより接続されており、便宜的にＭＲＩ磁気システムから約２から１０メートルの位置にある。判り易くするために磁気システムのコイルおよびＭＲＩ装置の電子機器は、図には示されていない。

図２は、ＭＲＩ磁気システム１４の垂直方向、および床面９０に対する進退運動を受け持つキャリッジ１００を示す。キャリッジ１００は、フレーム６０を備え、その中にＭＲＩ磁気システム１４の永久磁石は、フレームのネジ穴（図示されず）により取り付けられている。フレーム６０は、ベースフレーム２７の前面コーナに固定された垂直ガイドバーに取り付けられた直線運動ベアリング２５により摺動することができる。

ＭＲＩ磁気システム１４は、ベースフレーム２７に取り付けられたドライブスクリュー１７により上下に移動することのできる底板１６により支持されている。底板１６に取り付けられているスラストナット（図示されず）は、底板をドライブスクリューに固定し、上記ドライブスクリューは、ベースフレーム２７に取り付けられている電動モータ１８、ギアボックス１９、プーリー２０、ドライブベルト２１およびプーリー２２により回転運動を行なう。

垂直運動の領域は、大型の馬の脚から飛節に及ぶ範囲の検査を可能にするために、例えば７０ｃｍ又はそれ以上である。

キャリッジ１００は、設備の長軸方向に延びる２本の平行なトラック又はレール３３に取り付けられた直線運動ベアリング３２により、床面の自由端９１に対して往復摺動を行なうことができる。レール３３は、矩形フレーム２８を含むサブキャリッジに取り付けられている。

キャリッジ１００のベースフレーム２７には、モータ２９およびギアボックス３０が取り付けられていて、レール３３に沿ってキャリッジ１００を動かすためにサブキャリッジのフレーム２８に取り付けられているラック３１と噛み合うピニオン（図示されず）を駆動する。

前後方向の運転の可能範囲は、例えば５０ｃｍ又はそれ以上である。このような可動範囲によりＭＲＩ磁気システム１４を、検査の前および後に、馬の脚の近傍から完全に撤去され、検査中にはマグネット１の中央ギャップ３の中に患部が存在するように位置決めでき、かつ、馬８を移動させることなく左脚又は右脚の検査のために移動させ、再度位置決めすることが出来る。

サブキャリッジは、本設備を横断する方向に延びる２本の平行レール６１上に取り付けられた直線運動ベアリング３８により、側方にスライドすることができる。レールは、設置面１０上に設けられた矩形の取り付けフレーム３４に固定される。モータ３５およびギアボックス３６が矩形フレーム２８の側辺に取り付けられて、フレーム３４に固定されているラック３７に噛み合うピニオン（図示されず）を駆動する。側方運動の可能範囲は、５０ｃｍ又はそれ以上であり、これによりＭＲＩ磁気システムを、馬８を移動させることなく左脚又は右脚の周りに位置決めすることができる。

キャリッジ１００によりＭＲＩ磁気システム１４は、画像撮影空間、即ちマグネット１の２つの極の間のギャップ３の中心を、足４から手首（膝）５までの前下肢の任意の部分、又は足６から足首（飛節）７までの後下肢の任意の部分の周りに位置決めするために垂直方向に動かすことができる。更にキャリッジによりＭＲＩ磁気システム１４を左又は右肢体の周りに位置決めするために左右方向、並びに馬８の位置決めを容易にするために前後にも動かすことができる。

マグネット１は、その中央ギャップ３における画像撮影空間に置かれたサンプルから画像を得ることができるように、磁界を磁気共鳴画像のための公知の方法で調節することを可能にする電気コイル（図示されず）の配列のためのスペース１５を備えている。

ＭＲＩ磁気システム１４をスペクトロメータに接続する電気ケーブルは、フレーム構造の適当な位置に設置される。

電動モータ１８、２９、３５は、操作ボタンを持つリモートコントロールパネル、又は他の適切な手段を用いてＭＲＩ装置のオペレータにより操作されるコントロールシステムによりコントロールされる。電気回路スイッチは、その公称中央位置から最大可能距離を移動するマグネット１４、フレーム２７、又は２８の動作に応じて操作されるようにフレーム２７、２８、３４上に位置する。マグネット１４、フレーム２７、又は２８およびその他のコンポネントがデザイン限界を越えて移動することによる損傷を防止するためにモータ１８、２９、３５を停止させることのできるリミットスイッチがコントロールシステムに電気的に接続されている。

ＭＲＩ画像の作成中モータコントローラにより生じる電気ノイズがＭＲＩ画像の均一性を損なうことを防止するために、スペクトロメータからの電気信号は、モータ１８、２９、３５およびモータドライブエレクトロニクスの機能を停止する目的でコントロールシステムに接続される。

この実施形態では、動物検査のための獣医界の慣習である木製の棒（図示されず）がフロア表面９および床面９０の周りに取り付けられて、検査中の動物の動きをゆるやかに抑制している。台の前の木製の棒は、動物が前に歩き、トロリーから落下するのを妨げる。

マグネット１に関連して固定されている構成、例えば底板１６、プレート２４および直線運動ベアリング２５は、磁性材料を使用することができる。然し、この実施形態では、これらの構成には非磁性材料が使用される。マグネットに関連して動く構成は、備品装具を含めできる限り非磁性材料が用いられる。例えば、電動モータ１８、２９、３５のように非磁性の構成を使用することができない場合には、マグネット１が動かされる時に画像撮影空間３の中の磁界均一性に有意な変化を生じさせないように、上記の構成は、マグネット１から充分な距離を隔てた位置に設置される。この実施形態では、例えば磁性の構成は、マグネット１が磁性の構成に最も近い位置にある時にマグネット１の最も近い部分から５０ｃｍ以上隔たっていることにより、磁界の均一性に変化を与えないようにされている。

この設備の運転は次の通りである。検査の前にキャリッジ１００は、プラットフォーム９から引き離され、馬８は全床面９０を含むプラットフォーム上に自由に立たされる。次に馬８は、その左右の前脚がそれぞれ２つの固定されたフロアメンバ３９の上に来るように位置決めされる。

キャリッジ１００を用いてＭＲＩ磁気システム１４は、床面９０に接近させられる。キャリッジ１００に取り付けられた２本のロッド１２は、左脚の乗っている固定されたフロアメンバに直接接している２つのフロアメンバ４１の突起体４２に当たる。

ＭＲＩ磁気システムが床面９０に近付くと、ロッド１２は２つのフロアメンバ４１を付勢手段の力に抗して前面端９１からギャップ４３の中に押し込むことにより、ＭＲＩシステム１４のマグネット１の２つのアームを所要位置に配置するためスロット５０を開口させる。同時にマグネット１のアームは、左脚がマグネット１のギャップ３の中に入るまで開口したスロット５０の中に進められる。

スロット５０を開口するためにフロアメンバ４１を動かすことにより、マグネット１のアームは、馬８が立ったままで、脚に隣接する開口したスロットの中に配置されることができる。馬を麻酔することなしに、ＭＲＩ装置により馬８の脚を断層撮影することができる。

断層撮影が完了すると、マグネット１は、トロリー１００を用いてスロット５０から引き戻される。マグネット１が後退すると、フロアメンバ４１は、付勢手段の力により床面９０の前面端９１に向かって押し戻される。

次に、馬を動かすことなくマグネット１は、右脚に直接隣接するスロット５０を開口するために、ロッド１２が２つのスライド可能フロアメンバ４１を押し込むよう、床面９０に向かって進められる。同時にマグネット１のアームは、右脚がマグネット１のギャップ３に入るように開口されたスロット５０の中に進められる。断層撮影が完了するとマグネット１のアームは、キャリッジ１００の後退によりスロット５０から引き戻され、スライド可能なフロアメンバ４１は、付勢手段によりその最初の位置に戻されてスロット５０は覆われる。

この実施形態の設備は、馬８を動かすことなく、ＭＲＩ装置により断層撮影することを可能にする点で有利である。

ＭＲＩ磁気システムが床面９０から引き離されると、馬８は自由に動くことが可能であり、スライド可能なフロアメンバ４１並びに床面９０のその他の場所に立つことができる。

本発明は、上記に図示および記載された電気的および機械的構成に限定されるものではない。また、この分野の熟練者ならば、馬以外の動物および脚以外の肢体のＭＲＩ装置による断層撮影を可能にするための設備を、本発明の範囲を逸脱することなく使用することができるものと理解される。

Claims (7)

1. 磁気共鳴画像（ＭＲＩ）装置を用いて動物（８）の脚又は他の肢体（４、５）の断層撮影を可能にする設備であって、
   自由端（９１）を有する互いに間隔を隔てた少なくとも二つの可動フロアメンバ（４１）と、
   前記可動フロアメンバ（４１）の間に位置する固定フロアメンバ（３９）とを備えた、
   断層撮影される肢体（４、５）によって動物（８）が立つ床面（９０）を有し、
   前記ＭＲＩ装置を支える設置面（１０）を有し、
   前記床面（９０）は該ＭＲＩ装置のための前記設置面（１０）の側方に設置され、
   前記固定フロアメンバ（３９）及び前記可動フロアメンバ（４１）は前記ＭＲＩ装置に隣接する位置の前記床面（９０）の前記自由端（９１）を定義するために互いに揃えて位置する自由端を各々有し、
   前記固定フロアメンバ（３９）の両側の前記可動フロアメンバ（４１）の前記自由端（９１）によって各スロット（５０）を形成させるように、前記可動フロアメンバ（４１）は前記固定フロアメンバ（３９）の平面にほぼ平行に内方へスライド可能であり、
   断層撮影するべき肢体に隣接して上記ＭＲＩ装置の磁気走査エレメント（１）のアームを配置するため、前記スロット（５０）は前記アームを収容することを特徴とする
   動物（８）の脚又は他の肢体（４、５）の断層撮影を可能にする設備。
2. 各可動フロアメンバ（４１）は、前記ＭＲＩ装置の床面（９０）に対する進退運動に対応してスライド移動が可能な
   請求項１に記載の動物（８）の脚又は他の肢体（４、５）の断層撮影を可能にする設備。
3. 前記床面（９０）は、間隔を隔てた３つのスロット（５０）を形成させるスライド移動可能な３つの可動フロアメンバ（４１）を有し、
   かつ、何れかの隣接する一対の可動フロアメンバ（４１）は、ある一対のスロット（５０）の間の固定フロアメンバ（３９）上に支持された肢体の両側に磁気走査エレメント（１）の各アームを配置するために、該当する一対のスロット（５０）を形成させるべくスライド移動できる
   請求項１又は２に記載の動物（８）の脚又は他の肢体（４、５）の断層撮影を可能にする設備。
4. 前記ＭＲＩ装置の床面から離れる動作に応じてスロット（５０）が閉じられる位置にスライド移動可能な各可動フロアメンバ（４１）を戻すための付勢手段を有する
   請求項１から３のいずれか１つに記載の動物（８）の脚又は他の肢体（４、５）の断層撮影を可能にする設備。
5. 前記ＭＲＩ装置の前記磁気走査エレメント（１）のアームを、前記スロット（５０）に出し入れし、かつ、前記床面（９０）に対して進退運動の操作のためのトロリー又はキャリッジ（１００）を有する
   請求項１から４のいずれか１つに記載の動物（８）の脚又は他の肢体（４、５）の断層撮影を可能にする設備。
6. 前記トロリー又は前記キャリッジ（１００）は、前記ＭＲＩ装置の前記磁気走査エレメント（１）を水平および垂直平面内で動かすための手段を有する
   請求項５に記載の動物（８）の脚又は他の肢体（４、５）の断層撮影を可能にする設備。
7. 前記磁気走査エレメント（１）は、ほぼ直交する３つの軸心に沿って移動することのできる
   請求項６に記載の動物（８）の脚又は他の肢体（４、５）の断層撮影を可能にする設備。

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