JP4726461B2

JP4726461B2 - 回転自在の陽極を有するｍｒ／ｘ線スキャナ

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Publication number: JP4726461B2
Application number: JP2004315271A
Authority: JP
Inventors: ウェイン・エフ・ブロック; ジェイ・スコット・プライス
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
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Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: US20050096532A1; JP2005131408A; DE102004052478A1; US6973162B2

Description

本発明は、全般的には診断用イメージング・システムに関し、さらに詳細には、回転自在の陽極を有する複合型磁気共鳴（ＭＲ）／Ｘ線スキャナに関する。

担当医、放射線医、その他の医療提供者、及び研究者が、解剖学的異常や病変に対する非侵襲性または侵襲を最小限にした検出及び治療を行うのを支援するためには、多数の診断用イメージング・システムが開発されている。これらのイメージング・システムには、Ｘ線撮像法、コンピュータ断層法（ＣＴ）、単光子放射形コンピュータ断層撮像法（ＳＰＥＣＴ）、陽電子放射形断層法（ＰＥＴ）、超音波法、磁気共鳴イメージング法（ＭＲＩ）、並びにこれらそれぞれに関する派生法が含まれる。これらの診断用イメージング・システム、並びに具体的には列挙していない別のシステムのそれぞれは、対象を透過したエネルギーに対する検出及び処理に基づいて医用画像やその他の臨床上有用な画像を作成するために使用される。放射線撮像法は最初に開発された医用撮像技術であり、Ｘ線管が対象に向けて放出したＸ線の投影に基づいている。次いで、均一分布のＸ線が対象に入射し、このＸ線は対象の組織の内部における散乱や吸収によってこのビームからＸ線が排除される程度に従った修正を受ける。患者の内部にある組織、骨、軟部組織、及び空気の減衰特性は様々であるため、結果として不均一分布のＸ線が対象から現れる。この不均一分布のＸ線は対象の反対側にある典型的にはフラットなＸ線検出器によって検出され、これを用いてこの不均一分布に対する放射線撮像画像が作成される。この放射線撮像画像は対象を透過したこの不均一Ｘ線分布を作画したものである。

ＭＲＩは、地球の磁場と比べて概ね１０，０００〜６０，０００倍強力な磁場を用いるまた別の診断用イメージング技法すなわちイメージング様式である。人体組織などの物質をこの極めて強力で均一な磁場にかけると、組織中のスピンの個々の磁気モーメントはこの偏向磁場と整列しようとして、この周りをラーモアの特性周波数によってランダムな秩序で歳差運動することになる。この物質や組織に、ｘ−ｙ平面内にありラーモア周波数に近い周波数をもつ磁場（励起磁場Ｂ₁）がかけられると、ｚ方向での正味の整列モーメント（すなわち、「縦磁化」）は、ｘ−ｙ平面内に来るように回転させられ（すなわち、「傾けられ（ｔｉｐｐｅｄ）」）、正味の横方向磁気モーメントＭ_tが生成される。励起信号Ｂ₁を停止させた後、励起したスピンにより信号が放出され、さらにこの信号を受信し処理して画像を形成することができる。

これらの信号を用いてＭＲ画像を作成する際には、磁場傾斜（Ｇ_x、Ｇ_y及びＧ_z）が利用される。典型的には、撮像しようとする領域は、使用する具体的な位置特定方法に従ってその傾斜が変更される一連の計測サイクルによりスキャンを受ける。結果として得られる受信ＮＭＲ信号の組はディジタル化されかつ処理され、よく知られている多くの再構成技法のうちの１つを用いてＭＲ画像が再構成される。

ＭＲＩは、対象を透過させた断層撮像スライスの組を、画像内の各点が当該点にある対応する組織の微小磁気特性に基づくように生成させる。脂肪、脳の白質及び灰白質、脳脊髄液、がんなどの様々なタイプの組織はいずれも異なる局所磁気特性を有しているため、ＭＲＩを用いて作成される画像は、解剖学的変動に対して高い感度、したがって、典型的には高いコントラストを示す。解剖学的変動に対するこの比較的高い感度の結果として、ＭＲＩは神経学的イメージング、筋肉骨格用途、並びに血流イメージングにおいて頻繁に使用される。

ＭＲＩに関して指摘したように、患者の特徴、並びに診断用イメージング処理の目標に応じて診断様式のそれぞれが好ましいものとなり得る。例えば、放射線イメージングやＸ線イメージングは、典型的には、骨折などの骨格病変を検出するために利用される。超音波は成長中の胎児に対する害が電離放射線と比べてより小さいため、産科患者では典型的には超音波イメージングが好ましい。ＣＴは、がん、椎間板ヘルニア、硬膜下血腫、動脈瘤、並びに別の多くの病変を検出するために利用されることが多い。これらのイメージング様式のそれぞれの間にはこうした相対的な独立性があるため、診断用イメージング・システム設計の最近の開発形態は、単一のスキャナ内に複数のイメージング様式を組み合わせたものを含んでいる。例えば、ＭＲＩとディジタル差分血管撮像のハイブリッド型スキャナであって、これらの撮像ユニット間で単一のテーブルを利用して患者を転送するようにしたイメージング・システムの各々を別々の部屋に維持しているハイブリッド型スキャナが提唱されている。この複合型システムすなわちハイブリッド・システムでは、標準的な臨床撮像及び介入手技を、患者に対する再配置を最小限にして実施することができる。しかし、提唱されているこのハイブリッド・システムの欠点は、２つの別々で独立したスキャナを収容しかつ維持しなければならないことである。すなわち、ＭＲスキャナから血管撮像システムに及びこの反対に患者を転送するための共通のテーブルに関する相互依存性を最小限にしながら各スキャナの独立性が維持されている。

提唱されている別のハイブリッド・システムは、ＭＲとＸ線を単一のスキャナ内で組み合わせている。こうしたスキャナによれば、複合型システムすなわちハイブリッド・システムに対して要求されるのが典型的であったような患者の再配置を必要とせずに、単一の検査においてＸ線透視法とＭＲＩの両方が可能となる。提唱されているこのスキャナでは、フラットパネルＸ線検出器が患者寝台の下に配置されており、また固定陽極Ｘ線管がその陽極−陰極軸を主磁場と高周波Ｘ線発生装置と整列させた状態で頭上に位置決めされている。ＭＲシステムは、そのシステムが画像再構成のために正確な信号を収集できるように非常に安定で均一な高磁束の磁場を維持する必要があるため、上で言及したこのハイブリッド型ＭＲ／Ｘ線システムは固定式陽極すなわち静止型陽極を実装している。スタンドアロン式のＸ線スキャナでは回転陽極を利用するのが典型的である。この陽極は、典型的には誘導モータを用いて回転させている。しかし、誘導モータは有効なＭＲデータ収集に要求される実質的に均一な磁場を阻害する磁束を発生させており、このためこれによると、再構成画像内にアーチファクトが生じることになる。しかし、静止型すなわち固定式の陽極によると、放射線撮像データ収集に利用できるＸ線量が大幅に減少する。

一般によく知られているように、陽極は陰極に対して正の電位差に維持されている金属ターゲット電極である。陽極に衝突した電子は、わずかな部分がＸ線として放出されるがそのエネルギーの大部分を熱として預託する。この結果、受容可能な画質に必要となる量のＸ線を生成させると、陽極に大量の熱が発生する。静止型すなわち固定式の陽極構成では、銅ブロック内にタングステン埋金が植え込まれている。この銅ブロックはタングステン製ターゲットを支持すること、及びタングステン製ターゲットから熱を排除すること、という２重の役割を果たしている。しかし、ターゲット面積が小さいため熱散失は制限され、この結果その最大管電流が制限されしたがってＸ線フラックスが制限される。これに対して回転陽極は、熱負荷特性に優れており、この結果、静止型すなわち固定式の陽極構成と比べてより大きなＸ線出力能力を有する。電子はそのエネルギーを連続して回転するターゲット上に付与しており、このため熱エネルギーを陽極円盤の大きな面積及び質量にわたって分散させることができる。データ収集中に陽極を回転させるためには誘導モータを使用するのが一般的である。この回転によって、Ｘ線ビームが扇形に拡げられるだけでなく、タングステン製ターゲットからの熱が陽極円盤の表面及び質量の全体に放散される。このように熱放散特性を改善させた結果として、回転陽極構成における管電流は静止型の陽極構成において典型的に使用される管電流と比べてかなり大きくすることができる。Ｘ線量は管電流に正比例するため、管電流が増加するとデータ収集のために利用できるＸ線量の増加がもたらされる。しかし上で指摘したように、典型的な回転陽極アセンブリは回転を誘導するために誘導モータを利用している。しかし従来のＭＲスキャナに組み込むと、誘導モータは、ＭＲデータ収集に要求される均一な磁場を阻害することになるような磁束を発生させる。この点において、回転陽極構成は、ハイブリッド型すなわち複合型システムのＭＲ／Ｘ線スキャナには実用的でないと見なされてきた。
米国特許出願公開第２００３／０１２３６１２号

したがって、ＭＲデータ収集に要求される実質的に均一な磁場を阻害することなくデータ収集中に回転させることができる回転自在の陽極を有するハイブリッド型ＭＲ／Ｘ線スキャナを設計できることが望ましい。さらに、それぞれの種類の診断データを収集するために患者の再配置が不要であるようなハイブリッド型スキャナがあることが望ましい。

本発明は、上述の欠点を克服した回転自在の陽極を有するＭＲ／Ｘ線スキャナを目的としている。

Ｘ線及びＭＲデータを患者再配置を必要とせずに単一の検査で収集できるハイブリッド型ＭＲ／Ｘ線スキャナを開示する。このハイブリッド・システムは、ＭＲスキャナとしては、軟部組織コントラストを有する画像、優れた３Ｄ描出、複数のスキャン面で撮像する能力、並びに生理学的情報の提供の可能性を提供することが可能である。この単一ハイブリッド型スキャナのＸ線機能には、カテーテル、ステント、白金コイル、及びその他の金属製デバイスを誘導し配置させるために優れたコントラストを有する高分解能のリアルタイム２Ｄ投影を提供することが含まれる。Ｘ線画像とＭＲ画像の両方を作成するために開示したスキャナを用いることによって多くの介入手技が恩恵を受けることができる。例えば、経頚静脈性肝内門脈大循環短絡術は門脈圧亢進による出血性食道静脈瘤の治療に使用される一般的な臨床手技である。肝腫瘍に対する化学塞栓法も、開示したハイブリッド型スキャナによる恩恵を受けることができる。別の多くの用途も、開示したハイブリッド型ＭＲ／Ｘ線システムによる恩恵を受けることができる。これらの手技には、血管用途、胆汁ドレナージ、膿瘍ドレナージ、胆石除去、経皮的腎瘻造設術、及び腎臓結石除去が含まれる。その他の介入手技、並びに侵襲を最小限にした手技も本発明による恩恵を受けることができる。

開示したＭＲ／Ｘ線システムは、ＭＲデータ収集で必要な比較的均一な磁場が放射線撮像データの収集中に乱されないようにしてモータによって駆動させた回転自在の陽極を含む。この回転陽極は、固定式すなわち静止型陽極の場合と比較してより大きな熱負荷と、これによるより大きなＸ線出力能力と、を有している。

したがって、本発明の一態様では、対象のＭＲデータを収集するためのＭＲイメージング装置、並びにこの対象の放射線撮像データを収集するためにＭＲイメージング装置内に一体に配置された回転自在の陽極を有するＸ線イメージング装置を含むイメージング・システムを開示する。

本発明の別の態様では、偏向磁場を印加するようにマグネットのボアの周りに位置決めした複数の傾斜コイルを有するＭＲイメージング・システムと、ＭＲ画像を収集するためにＲＦコイル・アセンブリにＲＦ信号を送信するようにパルスモジュールによって制御を受けるＲＦ送受信器システム及びＲＦスイッチと、を含んだＭＲ装置を開示する。このＭＲ装置はさらに、マグネットのボア内に配置させた回転自在の陽極の回転を制御するように構成したモータ・アセンブリを含む。

本発明の別の態様では、診断用イメージングの方法は、対象の周りに実質的に均一な磁場を印加する工程と、対象に高周波電磁エネルギーを投射する工程と、を含む。本方法はさらに、投射の間に磁場内で高周波電磁エネルギー管アセンブリの陽極を回転させる工程と、この対象からＭＲ及び放射線撮像データを収集する工程と、を含む。

本発明に関する別の様々な特徴、目的及び利点は以下の説明及び図面から明らかとなろう。

図面は本発明を実施するように目下のところ企図されている好ましい一実施形態を図示したものである。

ハイブリッド型ＭＲ／Ｘ線スキャナを開示する。このスキャナは、データ収集中に比較的均一なＢ₀磁場内にその磁束が導入されないようにモータによって駆動させた回転自在の陽極を有している。開示したスキャナは、Ｘ線データとＭＲデータの両方を患者再配置を必要とせずに単一の検査で収集することを可能にする。

図１を参照すると、本発明を組み込んでいるハイブリッド型磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）／Ｘ線システム１０の主要構成要素を表している。このＭＲＩシステムの動作は、キーボードその他の入力デバイス１３、制御パネル１４及び表示スクリーン１６を含むオペレータ・コンソール１２から制御を受けている。コンソール１２は、オペレータが画像の作成及び表示スクリーン１６上への画像表示を制御できるようにする独立のコンピュータ・システム２０と、リンク１８を介して連絡している。コンピュータ・システム２０は、バックプレーン２０ａを介して互いに連絡している多くのモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像プロセッサ・モジュール２２、ＣＰＵモジュール２４、並びに当技術分野でフレーム・バッファとして知られている画像データ・アレイを記憶するためのメモリ・モジュール２６が含まれる。コンピュータ・システム２０は、画像データ及びプログラムを記憶するためにディスク記憶装置２８及びテープ駆動装置３０とリンクしており、さらに高速シリアル・リンク３４を介して独立のシステム制御部３２と連絡している。入力デバイス１３は、マウス、ジョイスティック、キーボード、トラックボール、タッチ作動スクリーン、光学読取り棒、音声制御器、あるいは同様な任意の入力デバイスや同等の入力デバイスを含むことができ、また入力デバイス１３は対話式幾何学指定のために使用することができる。

システム制御部３２は、バックプレーン３２ａにより互いに接続させたモジュールの組を含んでいる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール３６や、シリアル・リンク４０を介してオペレータ・コンソール１２に接続させたパルス発生器モジュール３８が含まれる。システム制御部３２は、実行すべきスキャンシーケンスを指示するオペレータからのコマンドをこのリンク４０を介して受け取っている。パルス発生器モジュール３８は、各システム・コンポーネントを動作させて所望のスキャンシーケンスを実行させると共に、発生させるＲＦパルスのタイミング、強度及び形状、並びにデータ収集ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生させている。パルス発生器モジュール３８は、スキャン中に発生させる傾斜パルスのタイミング及び形状を指示するために一組の傾斜増幅器４２と接続させている。パルス発生装置モジュール３８はさらに、生理学的収集制御器４４から患者データを受け取ることができ、この生理学的収集制御器４４は、患者に装着した電極からのＥＣＧ信号など患者に接続した異なる多数のセンサからの信号を受け取っている。また最終的には、パルス発生器モジュール３８はスキャン室インタフェース回路４６と接続させており、スキャン室インタフェース回路４６はさらに、患者及びマグネット系の状態に関連付けした様々なセンサからの信号を受け取っている。このスキャン室インタフェース回路４６を介して、患者位置決めシステム４８はスキャンのために患者を所望の位置に移動させるコマンドを受け取っている。

パルス発生器モジュール３８が発生させる傾斜波形は、Ｇ_x増幅器、Ｇ_y増幅器及びＧ_z増幅器を有する傾斜増幅器システム４２に加えられる。各傾斜増幅器は、収集した信号の空間エンコードに使用する磁場傾斜を生成させるように全体を番号５０で示す傾斜コイル・アセンブリ内の物理的に対応する傾斜コイルを励起させている。傾斜磁場コイル・アセンブリ５０は、偏向用マグネット５４及び全身用ＲＦコイル５６を含むマグネット・アセンブリ５２の一部を形成している。システム制御部３２内の送受信器モジュール５８は、ＲＦ増幅器６０により増幅を受け送信／受信スイッチ６２によりＲＦコイル５６に結合されるようなパルスを発生させている。患者内の励起された原子核が放出して得られた信号は、同じＲＦコイル５６により検知し、送信／受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４に結合させることができる。増幅したＭＲ信号は、送受信器５８の受信器部分で復調され、フィルタ処理され、さらにディジタル化される。送信／受信スイッチ６２は、パルス発生器モジュール３８からの信号により制御し、送信モードではＲＦ増幅器６０をコイル５６と電気的に接続させ、受信モードでは前置増幅器６４をコイル５６に接続させている。送信／受信スイッチ６２によりさらに、送信モードと受信モードのいずれに関しても独立のＲＦコイル（例えば、表面コイル）を使用することが可能となる。

ＲＦコイル５６により取り込まれたＭＲ信号は送受信器モジュール５８によりディジタル化され、システム制御部３２内のメモリ・モジュール６６に転送される。未処理のｋ空間データのアレイをメモリ・モジュール６６内に収集し終わると１回のスキャンが完了となる。この未処理のｋ空間データは、各画像を再構成させるように別々のｋ空間データ・アレイの形に配置し直しており、これらの各々は、データをフーリエ変換して画像データのアレイにするように動作するアレイ・プロセッサ６８に入力される。この画像データはシリアル・リンク３４を介してコンピュータ・システム２０に送られ、コンピュータ・システム２０において画像データはディスク記憶装置２８内などの記憶装置内に格納される。この画像データは、オペレータ・コンソール１２から受け取ったコマンドに応じて、テープ駆動装置３０上などの長期記憶内にアーカイブしたり、画像プロセッサ２２によりさらに処理してオペレータ・コンソール１２に伝達しディスプレイ１６上に表示させたりすることができる。

スキャナ１０はさらに、放射線撮像データ収集のためにＸ線管アセンブリ７０及び検出器アセンブリ７２を含む。このＸ線管アセンブリ７０はマグネット・アセンブリ５２のボアの内部に位置決めされていると共に、データ収集中に均一な磁場に対する外乱が回避されるようにして駆動かつ制御を受ける回転自在の陽極を含んでいる。回転陽極を利用すると、静止型すなわち固定式の陽極と比較して利用可能なＸ線量を多くすることができる。フラットパネル検出器７２は、システム制御部３２その他の中央制御部によって制御されたＸ線データ収集システム７６と動作可能に接続されている。このシステム制御部は、ハイブリッド型スキャナのＸ線構成要素の動作を調節するように設計されたＸ線制御装置７４を含む。

ここで図２を参照すると、Ｘ線管アセンブリ７０の各構成要素を表している。Ｘ線システム７０は、一緒になってＸ線発生デバイスすなわちＸ線管８２を形成している陽極７８及び陰極８０を含む。流体チェンバ８４が設けられており、鉛裏打ちしたケーシング８６内に収容されている。流体チェンバ８４は、典型的には、Ｘ線発生デバイス８２の内部で熱を放散するために使用される冷却剤８８で満たされている。冷却剤８８は誘電性オイルであるのが典型的であるが、空気を含め別の冷却剤が実装されることもある。Ｘ線システム７０を通過するようにこの冷却剤をオイル・ポンプ（図示せず）によって循環させ、Ｘ線発生用構成要素８２を冷却すると共に、真空容器９０の内部に見いだされる大きな電気的チャージからケーシング８６を絶縁している。冷却剤を適正な温度まで冷却するためにラジエータ（図示せず）が設けられている。誘電性オイルがその内部を通過して循環する際にこのラジエータの上に冷却用の気流を提供するために、ラジエータの近傍にファン（図示せず）を装着することもある。陽極差し込み口９２及び陰極差し込み口９４内には、Ｘ線システム７０を通過する電子９６の流れを可能にする電気接続が設けられている。

ケーシング８６は、アルミニウムベースの材料から形成され、かつ漏れＸ線の放出を防止するために鉛が裏打ちされるのが典型的である。真空容器９０に隣接したケーシング８６の内部にはモータ・アセンブリ９８も設けられている。好ましい一実施形態では、モータ・アセンブリはラジアル・フラックス・モータである。システム７０内には、診断用撮像のためにシステム７０を出て患者などの対象に向けて投射されるように生成させたＸ線の放出を可能にするウィンドウ１００が設けられている。ウィンドウ１００は、典型的には、ケーシング８６内に形成されている。ケーシング８６は、発生したＸ線１０２の大部分がウィンドウ１００を通過する以外では放出が阻止されるように設計されている。

陽極７８は、回転する円盤状の陽極円盤１０４を含んでいる。陰極７８及び陽極８０に接続された電気回路が付勢されると、陽極７８に向かうように導かれかつ加速を受けた電子９６がこの陽極円盤１０４の表面に衝突し、これによりＸ線スペクトルの形の高周波電磁波１０２が発生する。次いでこのＸ線は透過性ウィンドウ１００を通り対象に向ってＸ線システム７０を出るように導かれる。陽極円盤１０４の回転によって陽極の熱負荷が改善され、これによりより大きな管電流が可能となる。管電流が大きいとデータ収集のために利用可能な線量を多くすることができる。

ここで図３を参照すると、陽極７８は、心棒１０６を介してモータ・アセンブリ９８の回転子１０８及び軸受け１０９に取り付けられた陽極円盤１０４を含んでいる。陽極円盤を回転子／軸受けアセンブリに取り付けるには熱伝導性が低い材料を使用することが好ましい。熱伝導特性が低く陽極円盤から軸受けへの熱伝達が小さいため、回転陽極構成ではモリブデンが一般に使用される。軸受け装着の回転子１０８は排気したＸ線管の内部で陽極円盤１０４を支持している。図示した実施形態では、この回転子１０８を取り囲んで、陽極円盤１０４の回転を誘導する固定子アセンブリ１１０が位置決めされている。陽極円盤１０４は毎分１０，０００回転までの速度の回転を受けることがある。

さらに図３を参照すると、一実施形態では陽極７８はさらに、回転子１０８と動作可能に接続されると共に軸受けカートリッジ１０９の内部に収容されたスプリング１１２などのエネルギー蓄積デバイスを含んでいる。スプリング１１２は、回転子に取り付けられると共に、陽極円盤１０４が逆回転したときにスプリング内にエネルギーが蓄積されるように構成されている。この点に関して、回転子１０８の逆回転を誘導するために固定子１１０には交流電流を供給することがある。この逆回転によってスプリング１１２が有効に締め付けられる、すなわちスプリング１１２内にエネルギーが蓄積される。

データ収集の前に、回転子はスプリング１１２内にエネルギーを蓄積するために逆回転を受ける。スプリング内に十分な量のエネルギーが蓄積された後、回転子上にかけられた逆回転変位が解除される。その結果、スプリング１１２に蓄積されたエネルギーを解放することができ、これにより回転子１０８の回転が生じる。モータはオフとなっており、かつ陽極円盤はスプリング１１２だけによって回転させているため、磁場の外乱は生じない。したがって、ＭＲ及びＸ線データの収集をより大きなＸ線量レベル並びに比較的均一な磁場で実施することができる。ＭＲスキャンの大部分は６０分以内に完了するため、スプリング１１２は陽極円盤１０４の６０分間の回転に対応するように製作し、ＭＲデータ収集期間の全体にわたってより大きな線量レベルを利用できるようにすることが好ましい。

別の実施形態では、陽極７８はスプリング１１２を用いずに製作されている。この実施形態では、１分あたり十分な周波数すなわち回転数で回転子１０８の回転を生じさせ、回転変位が解除された後に回転子１０８内に発生する惰力が撮像検査の全体にわたる陽極円盤の回転に対応するようにしている。例えば、陽極円盤１０４は２００Ｈｚの周波数で回転させることがある。２００Ｈｚ以上の周波数を達成しかつ維持した後にモータ９８をオフにしており、これによりもはや円盤１０４の回転を誘導していない。しかし、モータ９８がその上に加える変位が解除されても、惰力によって陽極円盤１０４に対する連続した回転が生じる。回転子及び軸受けアセンブリは、陽極円盤１０４の巻き戻り時間（wind-down time）が概ね６０分、すなわち従来のＭＲスキャンの長さとなるように製作することが好ましい。

ここで図４を参照すると、本発明で利用可能な圧電セラミック・モータを図示している。圧電セラミック・モータ１１４は、ＭＲデータ収集で必要な比較的均一なＢ₀磁場を乱すことななく陽極円盤に回転を誘導している。圧電セラミック・モータ１１４は、摺動子構成要素１１６及び圧電セラミック振動子構成要素１１８を含んでいる。摺動子１１６と圧電セラミック振動子１１８の間には弾性振動子構成要素１２０が挟み込まれている。一般によく知られているように、圧電セラミック・モータは電圧や電荷を力や運動に変換する。この点において、圧電特性を介して摺動子構成要素１１６に運動を誘導するように交流電流が供給される。摺動子１１６は、十分な電圧及び電流が供給されたときに陽極心棒の回転が生じるようにして陽極心棒に動作可能に接続させている。すなわち、発動行程では摺動子は陽極心棒を脱係合しており、また推力行程では摺動子が心棒を係合しその上に力を与えている。発動・推力のサイクルが十分な周波数で反復されると、心棒の回転を生じさせることができる。当業者であれば、ある方向に誘導される運動及び力が別の方向と比べてより大きくなるように電圧及び電流レベルを制御することができることを理解されよう。その結果、所望の方向での陽極円盤の回転を有効に達成することができる。さらに、当業者であれば、本発明で等価的に利用可能な別の圧電モータや超音波モータを容易に理解されよう。

したがって、本発明の一実施形態では、対象のＭＲデータを収集するためのＭＲイメージング装置、並びにこの対象の放射線撮像データを収集するためにＭＲイメージング装置内に一体に配置された回転自在の陽極を有するＸ線イメージング装置を含むイメージング・システムを開示する。

本発明の別の実施形態では、偏向磁場を印加するようにマグネットのボアの周りに位置決めした複数の傾斜コイルを有するＭＲイメージング・システムと、ＭＲ画像を収集するためにＲＦコイル・アセンブリにＲＦ信号を送信するようにパルスモジュールによって制御を受けるＲＦ送受信器システム及びＲＦスイッチと、を含んだＭＲ装置を開示する。このＭＲ装置はさらに、マグネットのボア内に配置させた回転自在の陽極の回転を制御するように構成したモータ・アセンブリを含む。

本発明の別の実施形態では、診断用イメージングの方法は、対象の周りに実質的に均一な磁場を印加する工程と、対象に高周波電磁エネルギーを投射する工程と、を含む。本方法はさらに、投射の間に磁場内で高周波電磁エネルギー管アセンブリの陽極を回転させる工程と、この対象からＭＲ及び放射線撮像データを収集する工程と、を含む。

本発明を好ましい実施形態について記載してきたが、明示的に記述した以外に等価、代替及び修正が可能であり、これらも添付の特許請求の範囲の域内にあることを理解されたい。

本発明で使用するための複合型ＭＲ／Ｘ線イメージング・システムのブロック概要図である。Ｘ線管アセンブリの断面図である。図２に示す陽極アセンブリの部分断面図である。本発明で使用するための圧電セラミック・モータの斜視図である。

符号の説明

１０磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム
１２オペレータ・コンソール
１３入力デバイス
１４制御パネル
１６表示スクリーン
１８リンク
２０コンピュータ・システム
２０ａバックプレーン
２２画像プロセッサ・モジュール
２４ＣＰＵモジュール
２６メモリ・モジュール
２８ディスク記憶装置
３０テープ駆動装置
３２システム制御部
３２ａバックプレーン
３４シリアル・リンク
３６ＣＰＵモジュール
３８パルス発生器モジュール
４０シリアル・リンク
４２傾斜増幅器
４４生理学的収集制御器
４６スキャン室インタフェース回路
４８患者位置決めシステム
５０傾斜磁場コイル・アセンブリ
５２マグネット・アセンブリ
５４偏向用マグネット
５６ＲＦコイル
５８送受信器モジュール
６０ＲＦ増幅器
６２送信／受信スイッチ
６４前置増幅器
６６メモリ・モジュール
６８アレイ・プロセッサ
７０Ｘ線管アセンブリ
７２検出器アセンブリ
７６Ｘ線データ収集システム
７８陽極
８０陰極
８２Ｘ線発生デバイス
８４流体チェンバ
８６ケーシング
８８冷却剤
９０真空容器
９２陽極差し込み口
９４陰極差し込み口
９６電子
９８モータ・アセンブリ
１００ウィンドウ
１０２Ｘ線
１０４陽極円盤
１０６心棒
１０８回転子
１０９軸受け
１１０固定子アセンブリ
１１２スプリング
１１４圧電セラミック・モータ
１１６摺動子
１１８圧電セラミック振動子
１２０弾性振動子

Claims

対象のＭＲデータを収集するためのＭＲイメージング装置（１０）と、
対象の放射線撮像データを収集するために前記ＭＲイメージング装置（１０）内に一体に配置された回転自在の陽極（１０４）を有するＸ線イメージング装置（７０）と、
データ収集中に前記ＭＲイメージング装置（１０）のマグネット・ボア内に発生させた磁場内で前記陽極（１０４）を回転させるように構成したモータ・アセンブリ（９８）と、
を備え、
前記モータ・アセンブリ（９８）は、ラジアル・フラックス・モータと、前記ラジアル・フラックス・モータによる前記陽極（１０４）の回転によりエネルギー蓄積状態に変位させるように前記陽極（１０４）に動作可能に接続した変位スプリング（１１２）と、を含み、
前記データ収集の間、前記モータ・アセンブリ（９８）が前記磁場に磁束を導入しないように前記スプリング（１１２）はさらに、前記スプリング（１１２）上にかけられた変位が取り除かれたときに前記陽極（１０４）を回転させるように構成されているイメージング・システム。
前記モータ・アセンブリ（９８）は圧電セラミック・モータ（１１４）を含む、請求項１に記載のイメージング・システム。
前記モータ・アセンブリ（９８）はＭＲデータの収集前にある特定の周波数で陽極（１０４）を回転させるように設計されたラジアル・フラックス・モータを含む、請求項１に記載のイメージング・システム。
前記陽極（１０４）は、ＭＲデータの収集中に前記ラジアル・フラックス・モータによりその上に力が加わることなくマグネット・ボア内で前記特定の周波数からこれより低い周波数までの回転をするように構成されている、請求項３に記載のイメージング・システム。
前記ＭＲイメージング装置は分割コイルＭＲマグネットを含む、請求項１に記載のイメージング・システム。
Ｘ線データ収集用のＸ線ビームを生成するＸ線管アッセンブリ（７０）と、偏向磁場を印加するようにマグネットのボアの周りに位置決めした複数の傾斜コイルと、ＭＲ画像を収集するためにＲＦコイル・アセンブリにＲＦ信号を送信するようにパルスモジュールによって制御を受けるＲＦ送受信器システム及びＲＦスイッチと、を含むＭＲイメージングシステムと、
前記Ｘ線管アッセンブリ（７０）の回転自在の陽極（１０４）を回転させるように構成した前記マグネットの前記ボア内に配置されたモータ・アセンブリ（９８）とを備え、
前記モータ・アセンブリ（９８）は、前記回転自在の陽極をデータ収集前の回転速度に回転させ、Ｘ線データとＭＲデータの同時の収集の間、前記回転自在の陽極から解放されるラジアル・フラックス・モータを含み、
前記Ｘ線データとＭＲデータの同時の収集の前に、前記回転自在の陽極に発生した惰力により、前記Ｘ線データとＭＲデータの同時の収集の間、前記回転自在の陽極は回転するＭＲ装置。
偏向磁場を印加するようにマグネットのボアの周りに位置決めした複数の傾斜コイルと、
ＭＲ画像を収集するためにＲＦコイル・アセンブリにＲＦ信号を送信するようにパルスモジュールによって制御を受けるＲＦ送受信器システム及びＲＦスイッチと、
前記マグネットの前記ボア内に配置された回転自在の陽極（１０４）の回転を制御するように構成したモータ・アセンブリ（９８）とを備え、
前記モータ・アセンブリ（９８）は、前記陽極（１０４）に動作的に接続したエネルギー蓄積部を含み、
前記モータ・アセンブリ（９８）はさらに、前記エネルギー蓄積部にエネルギーを蓄積するように前記陽極（１０４）を逆回転させるように構成されているＭＲイメージングシステム。