JP5611710B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置は、磁気共鳴現象を利用して被検体内を画像化する装置である。かかる磁気共鳴イメージング装置は、撮像領域に静磁場を発生させる静磁場磁石や、静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加する送信コイル、高周波磁場の印加によって被検体から発せられる磁気共鳴信号を受信する受信コイルなどを備える。

そして、磁気共鳴イメージング装置において、一般的に受信コイルは送信コイルの内側に配置される。そのため、送信コイルによって被検体に高周波磁場および電場が印加されると、その高周波磁場および電場が受信コイルにも印加され、その結果、受信コイルに電流および電圧が誘起される。このように受信コイルに電流および電圧が誘起されると、送信コイルによって供給される電力のロスが生じたり、高周波磁場の空間分布が不均一になったり、受信コイルが発熱したり、受信コイルの部品が破損したりする場合がある。

そこで、磁気共鳴イメージング装置には、受信コイルに誘起される電流および電圧を抑制することを目的として、バラン（ＢＡＬＵＮ（BALanced UNbalanced）：平衡不平衡変換器）が備えられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１３６１４５号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、以下で説明するように、受信コイルに想定外の強い電流および電圧が誘起された場合に撮像の安全性が低下する可能性がある。

具体的には、送信コイルによる高周波磁場および電場の印加によって、受信コイルに想定外の強い電流および電圧が誘起されると、その電流および電圧によってバランが発熱する場合がある。そして、バランが過熱すると、バランが故障したり、バランの発熱によって被検者が火傷を負ったりする可能性がある。なお、この課題はバランに限られるものではなく、例えば、受信コイルの駆動／停止を切り替えるトラップ回路など、受信コイルに接続される他の電子回路にも同様に生じる課題である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、想定外の強い電流および電圧が受信コイルに誘起された場合でも、受信コイルに接続されている電子回路の過熱を防ぐことによって、撮像の安全性を高めることができる磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加する送信コイルと、前記送信コイルによる前記高周波磁場の印加によって前記被検体から発せられる磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、前記受信コイルに接続され、前記受信コイルに誘起される不平衡電流を抑制するバランと、前記バランの温度が所定の温度閾値を超えた場合に当該バランが異常であることを示す過熱保護回路と、前記過熱保護回路によって前記バランの異常が示された場合に撮像を中止する撮像制御手段とを備え、前記撮像制御手段は、前記過熱保護回路によって前記バランの異常が示された場合に、実行中の撮像プロトコルが完了した時点で撮像を中止することを特徴とする。

本発明によれば、想定外の強い電流および電圧が受信コイルに誘起された場合でも、受信コイルに接続されている電子回路の過熱を防ぐことによって、撮像の安全性を高めることができるという効果を奏する。

図１は、本実施例に係るＭＲＩ装置の全体構成を示す図である。 図２は、受信コイルの詳細を説明するための図である。 図３は、コイル回路部の構成を示すブロック図である。 図４は、バランおよび過熱保護回路の詳細を示す図である。 図５は、過熱保護回路の動作を説明するための図である。 図６は、受信部、シーケンス制御部および制御部の詳細な構成を示すブロック図である。 図７は、本実施例に係るＭＲＩ装置による撮像制御の処理手順を示すフローチャートである。 図８は、過熱保護回路の変形例を説明するための図（１）である。 図９は、過熱保護回路の変形例を説明するための図（２）である。 図１０は、過熱保護回路の変形例を説明するための図（３）である。 図１１は、過熱保護回路の変形例を説明するための図（４）である。 図１２は、トラップ回路の近傍に過熱保護回路を配置した場合を説明するための図である。 図１３は、複合ケーブルの一例を示す断面図である。 図１４は、トロイダルバランの構造を示す図である。 図１５は、トロイダルバランの回路図である。 図１６は、トロイダルバランに過熱保護回路を適用した場合の全体構成を示す図である。 図１７は、図１６に示したトロイダルバランの構成を示す図である。

以下に、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、磁気共鳴イメージング装置を「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」と呼ぶ。

まず、本実施例に係るＭＲＩ装置の全体構成について説明する。図１は、本実施例に係るＭＲＩ装置１００の全体構成を示す図である。図１に示すように、このＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、送信コイル６、送信部７、受信コイル８、受信部９、シーケンス制御部１０および計算機システム２０を備える。

静磁場磁石１は、中空の円筒形状に形成された磁石であり、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石１としては、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用される。

傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形状に形成されたコイルであり、静磁場磁石１の内側に配置される。この傾斜磁場コイル２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３つのコイルが組み合わされて形成されており、これら３つのコイルは、後述する傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けて、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。なお、Ｚ軸方向は、静磁場と同方向とする。傾斜磁場電源３は、傾斜磁場コイル２に電流を供給する装置である。

ここで、傾斜磁場コイル２によって発生するＸ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Ｇｓ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅおよびリードアウト用傾斜磁場Ｇｒにそれぞれ対応している。スライス選択用傾斜磁場Ｇｓは、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇｒは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。

寝台４は、被検体Ｐが載置される天板４ａを備え、後述する寝台制御部５による制御のもと、被検体Ｐが載置された状態で天板４ａを傾斜磁場コイル２の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、この寝台４は、長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御部５は、制御部２６による制御のもと、寝台４を制御する装置であり、寝台４を駆動して、天板４ａを長手方向および上下方向へ移動する。

送信コイル６は、傾斜磁場コイル２の内側に配置され、送信部７から高周波パルスの供給を受けて高周波磁場を発生する。

送信部７は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信コイル６に送信する。具体的には、送信部７は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部、高周波電力増幅部（プリアンプ）などを有する。発振部は、静磁場中における対象原子核に固有の共鳴周波数の高周波信号を発生する。位相選択部は、上記高周波信号の位相を選択する。周波数変換部は、位相選択部から出力された高周波信号の周波数を変換する。振幅変調部は、周波数変換部から出力された高周波信号の振幅を例えばｓｉｎｃ関数に従って変調する。高周波電力増幅部は、振幅変調部から出力された高周波信号を増幅する。

受信コイル８は、傾斜磁場コイル２の内側に配置され、上記の高周波磁場の影響によって被検体Ｐから放射される磁気共鳴信号を受信する。この受信コイル８は、磁気共鳴信号を受信すると、その磁気共鳴信号を受信部９へ出力する。

受信部９は、受信コイル８から出力される磁気共鳴信号を入力して磁気共鳴データを生成する。具体的には、受信部９は、選択器、前段増幅器、位相検波器およびアナログデジタル変換器を有する。選択器は、受信コイル８から出力される磁気共鳴信号を選択的に入力する。前段増幅器は、選択器から出力される磁気共鳴信号を増幅する。位相検波器は、前段増幅器から出力される磁気共鳴信号の位相を検波する。アナログデジタル変換器は、位相検波器から出力される信号をデジタル変換することで磁気共鳴データを生成する。

シーケンス制御部１０は、計算機システム２０から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源３、送信部７および受信部９を駆動することで、被検体Ｐのスキャンを行う。そして、シーケンス制御部１０は、傾斜磁場電源３、送信部７および受信部９を駆動して被検体Ｐをスキャンした結果、受信部９から磁気共鳴信号データが送信されると、その磁気共鳴信号データを計算機システム２０へ転送する。

なお、ここでいう「シーケンス情報」とは、傾斜磁場電源３が傾斜磁場コイル２に供給する電源の強さや電源を供給するタイミング、送信部７が送信コイル６に送信する高周波信号の強さや高周波信号を送信するタイミング、受信部９が磁気共鳴信号を検出するタイミングなど、スキャンを行うための手順を定義した情報である。

計算機システム２０は、ＭＲＩ装置１００の全体制御や、データ収集、画像再構成などを行う。この計算機システム２０は、特に、インタフェース部２１、画像再構成部２２、記憶部２３、入力部２４、表示部２５および制御部２６を有している。

インタフェース部２１は、シーケンス制御部１０との間で授受される各種信号の入出力を制御する。例えば、このインタフェース部２１は、シーケンス制御部１０に対してシーケンス情報を送信し、シーケンス制御部１０から磁気共鳴信号データを受信する。磁気共鳴信号データを受信すると、インタフェース部２１は、受信した磁気共鳴信号データを被検体Ｐごとに記憶部２３に格納する。

画像再構成部２２は、記憶部２３によって記憶された磁気共鳴信号データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成処理を施すことによって、被検体Ｐ内における所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを生成する。

記憶部２３は、インタフェース部２１によって受信された磁気共鳴信号データと、画像再構成部２２によって生成された画像データなどを、被検体Ｐごとに記憶する。この記憶部２３には、Black Blood法や遅延造影法、Tagging法などの各種撮像方法によって撮像された画像が記憶される。

入力部２４は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。この入力部２４としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に利用可能である。

表示部２５は、制御部２６による制御のもと、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を表示する。この表示部２５としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。

制御部２６は、図示していないＣＰＵやメモリ等を有し、ＭＲＩ装置１００の全体制御を行う。具体的には、この制御部２６は、入力部２４を介して操作者から入力される撮像条件に基づいてシーケンス情報を生成し、生成したシーケンス情報をシーケンス制御部１０に送信することでスキャンを制御したり、スキャンの結果としてシーケンス制御部１０から送られる磁気共鳴信号データに基づく画像の再構成を制御したりする。

次に、受信コイル８の詳細について説明する。図２は、受信コイル８の詳細を説明するための図である。なお、ここでは１つの受信コイル８を例にあげて説明するが、ＭＲＩ装置１００は、頭部用受信コイル、腹部用受信コイル、脊椎用受信コイルなど、複数の受信コイル８を備えている。同図に示すように、受信コイル８は、コイルループ部８ａおよびコイル回路部８ｂを有する。

コイルループ部８ａは、送信コイル６による高周波磁場の印加によって被検体から発せられる磁気共鳴信号を検出する。このコイルループ部８ａは、コイル回路部８ｂを介して同軸ケーブル３１に接続されている。同軸ケーブル３１には、所定の箇所に複数のバラン３２が介挿されている。

コイル回路部８ｂは、コイルループ部８ａによる磁気共鳴信号の検出を制御する。このコイル回路部８ｂは、同軸ケーブル３１を介して、受信信号用プリアンプ３３およびＰＩＮドライブ信号用プリアンプ３４に接続されている。なお、同軸ケーブル３１では、受信信号およびＰＩＮドライブ信号が重畳されて伝送される。なお、本実施形態は、同軸ケーブルに限られず、例えば図１３に示す複合ケーブルなどのシールドを含むケーブルであればよい。

受信信号用プリアンプ３３およびＰＩＮドライブ信号用プリアンプ３４は、それぞれ受信部９に備えられている。そして、図２では図示を省略しているが、受信信号用プリアンプ３３は、受信コイル８によって受信された受信信号（磁気共鳴信号）を処理する受信回路に接続されている。また、ＰＩＮドライブ信号用プリアンプ３４は、ＰＩＮドライブ信号を用いて受信コイル８の駆動を制御するＰＩＮドライブ回路に接続されている。

ここで、コイル回路部８ｂについて詳細に説明する。図３は、コイル回路部８ｂの構成を示すブロック図である。同図に示すように、具体的には、コイル回路部８ｂは、トラップ回路４１、ＰＩＮダイオード４２、同調回路４３、整合回路４４、バラン４５および過熱保護回路４６を有する。

トラップ回路４１は、能動トラップ回路および受動トラップ回路を有しており、これらの回路を動作させることで、高周波磁場の送信時に受信回路を保護する。ＰＩＮダイオード４２は、ＰＩＮドライブ回路からＰＩＮドライブ信号が流れた場合に、トラップ回路４１の能動トラップ回路を動作させる。ここで、受信コイル８は、高周波磁場の送信時に、能動トラップ回路が動作していない場合でも、受動トラップ回路が動作して受信回路を保護することができるようになっている。同調回路４３は、受信コイル８の共振周波数をラーモア周波数に合わせる。整合回路４４は、受信コイル８と受信信号用プリアンプ３３とのインピーダンス整合を行う。

バラン４５は、受信コイル８に誘起される不平衡電流を抑制する。過熱保護回路４６は、バラン４５の温度が所定の温度閾値を超えた場合に、バラン４５が異常であることを示す。図４は、バラン４５および過熱保護回路４６の詳細を示す図である。なお、ここでは、コイル回路部８ｂが有するバラン４５および過熱保護回路４６を例にあげて説明するが、同軸ケーブル３１に介挿されていた複数のバラン３２にもそれぞれ過熱保護回路４６が設けられている。

図４に示すように、具体的には、バラン４５は、同軸ケーブルを巻いて形成されたコイル４５ａと、コイル４５ａと並列に接続されたコンデンサ４５ｂとを有している。ここで、コイル４５ａは、平衡電流が流れた場合には、ＧＮＤ側および芯線側それぞれを流れる電流によって生じる磁束が互いに打ち消されるため、コイルとして動作せず、ＧＮＤ側のみに不平衡電流が流れた場合には、コイルとして動作する。したがって、ＧＮＤ側のみに不平衡電流が流れた場合には、コイル４５ａおよびコンデンサ４５ｂは並列共振回路として動作する。そして、コイル４５ａおよびコンデンサ４５ｂは、並列共振回路として動作する場合に、送信コイル６による高周波磁場の送信時に受信コイル８に生じる誘起電圧の周波数に合わせて、高インピーダンスとなるように調整されている。これにより、同軸ケーブル３１のＧＮＤ側に流れる不平衡電流を抑制することができる。

一方、過熱保護回路４６は、並列に接続された温度ヒューズ４６ａおよびコンデンサ４６ｂを有している。この過熱保護回路４６は、同軸ケーブル３１の芯線側に介挿され、かつ、バラン４５の近傍に配置されている。温度ヒューズ４６ａは、バラン４５によって発生する熱の温度が所定の温度閾値を超えた場合に、溶断して、開放状態となる。また、コンデンサ４６ｂは、温度ヒューズ４６ａと並列に接続されている。

ここで、過熱保護回路４６の動作について説明する。図５は、過熱保護回路４６の動作を説明するための図である。受信コイル８によって受信される受信信号は高周波信号であり、ＰＩＮドライブ回路によって送信されるＰＩＮドライブ信号は直流信号である。そのため、温度ヒューズ４６ａが導通状態である場合には、図５に示すように、受信信号は、温度ヒューズ４６ａおよびコンデンサ４６ｂをそれぞれ流れ、ＰＩＮドライブ信号は、温度ヒューズ４６ａのみを流れる。

一方、バラン４５の過熱によって温度ヒューズ４６ａが開放状態となった場合には、ＰＩＮドライブ信号の流れが断たれる。なお、前述したように、ＰＩＮドライブ信号の流れが断たれた場合でも、送信時には受動トラップ回路によって受信回路が保護される。そのため、温度ヒューズ４６ａが開放状態となった場合には、受信信号のみがコンデンサ４６ｂを介して流れるようになる。すなわち、バラン４５の過熱によって温度ヒューズ４６ａが導通状態から開放状態となった場合には、ＰＩＮドライブ信号が受信コイル８に流れないようになる一方で、受信信号は受信回路に流れるようになる。

これにより、バラン４５が過熱して温度ヒューズ４６ａが開放状態となった場合でも、受信コイル８によって受信された磁気共鳴信号が処理されるようになる。すなわち、バラン４５が過熱して温度ヒューズ４６ａが開放状態となった後でも、スキャンを継続することができる。

次に、受信部９、シーケンス制御部１０および制御部２６の詳細について説明する。図６は、受信部９、シーケンス制御部１０および制御部２６の詳細な構成を示すブロック図である。同図に示すように、受信部９は、前述した機能に加えて、受信回路９ａおよびＰＩＮドライブ回路９ｂを有する。

受信回路９ａは、受信コイル８によって受信された受信信号（磁気共鳴信号）を処理する。ＰＩＮドライブ回路９ｂは、ＰＩＮドライブ信号を用いて受信コイル８の駆動を制御する。

シーケンス制御部１０は、前述した機能に加えて、第１撮像制御部１０ａを有する。第１撮像制御部１０ａは、計算機システム２０から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源３、送信部７および受信部９を駆動することで、スキャンを実行する。

その後、第１撮像制御部１０ａは、過熱保護回路４６によってＰＩＮドライブ信号の異常が発生した場合に、ＰＩＮドライブ信号の異常が発生した受信コイル８が特定の受信コイルであったときには、即時にスキャンを中止する。なお、ここでいう特定の受信コイルは、例えば、短時間で温度が上昇する恐れのある受信コイルである。また、本実施例では、いずれの受信コイル８を特定の受信コイルとするかは、あらかじめ装置に設定されていることとする。

また、第１撮像制御部１０ａは、スキャンを中止した際には、スキャンを中止した旨を計算機システム２０に通知し、ＰＩＮドライブ信号の異常が発生した際には、ＰＩＮドライブ信号の異常が発生した旨を計算機システム２０に通知する。

計算機システム２０の制御部２６は、前述した機能に加えて、第２撮像制御部２６ａを有する。第２撮像制御部２６ａは、入力部２４を介して操作者から入力される撮像条件に基づいてシーケンス情報を生成し、生成したシーケンス情報をシーケンス制御部１０に送信することでスキャンを実行させる。この第２撮像制御部２６ａは、１回の撮像プロトコルで、受信信号のレベルなどを測定するためのプレスキャンと、撮像データを収集するための本スキャンとを続けて実行する。

また、第２撮像制御部２６ａは、撮像中に、スキャンを中止した旨、または、ＰＩＮドライブ信号の異常が発生した旨がシーケンス制御部１０から通知された場合には、通知された内容を示すエラーメッセージを表示部２５に表示する。また、第２撮像制御部２６ａは、条件によってはスキャンを中止する。

次に、本実施例に係るＭＲＩ装置１００による撮像制御の処理手順について説明する。図７は、本実施例に係るＭＲＩ装置１００による撮像制御の処理手順を示すフローチャートである。なお、同図に示す処理は１回の撮像プロトコルで行われるプレスキャンおよび本スキャンに関する一連の処理を示しており、複数の撮像プロトコルが繰り返し行われる場合には、この一連の処理が繰り返し実行される。また、ここでは、撮像を即時に停止する対象となる特定の受信コイルを「即時停止コイル」と呼ぶ。

本実施例に係るＭＲＩ装置１００では、図７に示すように、まず、計算機システム２０の第２撮像制御部２６ａが、シーケンス制御部１０にプレスキャンのシーケンス情報を送信することで、プレスキャンを開始する（ステップＳ０１）。

また、シーケンス制御部１０では、プレスキャン実施前およびプレスキャン実施中、第１撮像制御部１０ａが、ＰＩＮドライブ回路９ｂからＰＩＮドライブ信号を受信すると、受信したＰＩＮドライブ信号が正常であるか否かを判定する（ステップＳ０２）。

そして、ＰＩＮドライブ信号が正常であった場合には（ステップＳ０２，Ｙｅｓ）、第１撮像制御部１０ａは、シーケンス制御部１０に本スキャンのシーケンス情報を送信することで、本スキャンを開始する（ステップＳ０４）。

一方、ＰＩＮドライブ信号が異常であった場合には（ステップＳ０２，Ｎｏ）、第１撮像制御部１０ａは、本スキャンを行うことなく、撮像を中止する（ステップＳ０３）。

また、本スキャン実行中、第１撮像制御部１０ａは、ＰＩＮドライブ回路９ｂからＰＩＮドライブ信号を受信すると、受信したＰＩＮドライブ信号が正常であるか否かを判定する（ステップＳ０５）。

そして、ＰＩＮドライブ信号が正常であった場合には（ステップＳ０５，Ｙｅｓ）、第１撮像制御部１０ａは、撮像を継続して本スキャンを終了する（ステップＳ０６）。

一方、ＰＩＮドライブ信号が異常であった場合には（ステップＳ０５，Ｎｏ）、第１撮像制御部１０ａは、ＰＩＮドライブ信号の異常を検出した受信コイルを特定したうえで（ステップＳ０７）特定した受信コイルが即時停止コイルであるか否かを判定する（ステップＳ０８）。

そして、特定した受信コイルが即時停止コイルであった場合には（ステップＳ０８、Ｙｅｓ）、第１撮像制御部１０ａは、即時に撮像を中止する（ステップＳ０３）。

一方、特定した受信コイルが即時停止コイルでなかった場合には（ステップＳ０８、Ｎｏ）、第１撮像制御部１０ａは、第２撮像制御部２６ａを介して、表示部２５にエラーメッセージを表示し（ステップＳ０９）、撮像を継続して本スキャンを終了する（ステップＳ０６）。なお、この場合には、ＰＩＮドライブ信号は異常となるので、第２撮像制御部２６ａによって次の撮像プロトコルが実行されないようになる。

このように、ＭＲＩ装置１００では、シーケンス制御部１０が有する第１撮像制御部１０ａが、過熱保護回路４６によってＰＩＮドライブ信号の異常が発生した場合に、ＰＩＮドライブ信号の異常が発生した受信コイルが即時停止コイルであったときには、即時に撮像を中止する。また、計算機システム２０が有する第２の撮像制御部２６ａが、ＰＩＮドライブ信号の異常が発生した受信コイルが即時停止コイルでなかった場合に、実行中の撮像プロトコルが完了した時点で撮像を中止する。

上述してきたように、本実施例に係るＭＲＩ装置１００は、静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加する送信コイル６と、送信コイル６による高周波磁場の印加によって被検体から発せられる磁気共鳴信号を受信する受信コイル８と、受信コイル８に接続されたバラン４５とを備える。そして、ＭＲＩ装置１００は、さらに、バラン４５の温度が所定の温度閾値を超えた場合に、そのバラン４５が異常であることを示す過熱保護回路４６と、過熱保護回路４６によってＰＩＮドライブ信号の異常が発生した場合に、撮像を中止する第１の撮像制御部１０ａおよび第２の撮像制御部２６ａとを備える。したがって、本実施例によれば、想定外の強い電流および電圧が受信コイルに誘起された場合でも、受信コイルに接続されている電子回路の過熱を防ぐことによって、撮像の安全性を高めることができる。

なお、本実施例では、特定した受信コイルが即時停止コイルのとき、ＰＩＮドライブ信号に異常が生じた際に撮像を即時に中止する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、残撮像時間や、撮像法の種類に応じて、撮像を即時に中止するか、または、実行中の撮像プロトコルが完了した時点で撮像を中止するかを決めるようにしてもよい。

その場合には、例えば、シーケンス制御部１０が有する第１撮像制御部１０ａが、過熱保護回路４６によってＰＩＮドライブ信号の異常が発生した場合に、実行中の撮像が特定の撮像法によるものであったときには、即時に撮像を中止する。また、計算機システム２０が有する第２の撮像制御部２６ａが、実行中の撮像が特定の撮像法以外の撮像法によるものであったときや、プロトコル終了時の推定温度が所定の温度閾値を超えないときに、実行中の撮像プロトコルが完了した時点で撮像を中止する。なお、ここでいう「推定温度」は、例えば、「高周波出力×残撮像時間×係数」で算出される。また、ここでいう「高周波出力」は、例えば、受信信号用プリアンプ３３から出力される電力の大きさ（Ｗ）や、送信コイル６に供給される電力の大きさ（Ｗ）などである。

これにより、例えば、過熱によって異常が発生した箇所を交換するなどして対処した後に撮像を再実行することができるような撮像法については、即時に撮像を中止することができるようになる。また、その一方で、例えば、造影剤を用いた撮像などで、撮像時間が短い場合（撮像終了時の予想温度が閾値より低い）場合のように、すぐは撮像を再実行できないような撮像法については、撮像プロトコルが完了するまで撮像を継続することができるようになる。

なお、本実施例では、過熱保護回路４６が、並列に接続された温度ヒューズ４６ａおよびコンデンサ４６ｂを有する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。そこで、以下では、図８〜１１を用いて、過熱保護回路の変形例について説明する。

まず、例えば、図８に示すように、コンデンサ４６ｂを取り除いて温度ヒューズ４６ａのみとした回路を過熱保護回路として用いることもできる。この場合には、温度ヒューズ４６ａが動作すると、ＰＩＮドライブ制御信号のみならず受信信号も断たれることになるので、撮像は即時に停止させる。

また、例えば、図９に示すように、温度ヒューズ４６ａの代わりにＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子４６ｃを有する回路を過熱保護回路として用いることもできる。ここでいうＰＴＣ素子４６ｃとしては、例えば、ポリスイッチ（登録商標）などが用いられる。ＰＴＣ素子４６ｃには磁性体を使用している場合もあるが、磁性体の影響が少ない小型のＰＴＣ素子４６ｃは直流抵抗値が大きくなる。ＰＴＣ素子４６ｃの直流抵抗値が大きい場合には、高容量のコンデンサ４６ｂを並列接続することで受信信号がコンデンサを流れることになる。それにより、受信信号の損失を軽減することが可能になる。ＰＩＮドライブ信号は、受信信号に比べて比較的電流および電圧に余裕があるので、ある程度抵抗値が高くても使用可能である。

また、本実施例では、過熱保護回路４６を同軸ケーブル３１の芯線側に介挿した場合について説明したが、ＧＮＤ側に介挿してもよい。しかし、同軸ケーブル３１のＧＮＤ側には不平衡電流が流れるので、温度ヒューズを有する過熱保護回路を設けた場合に、不平衡電流が温度ヒューズの定格値を超えてしまう可能性がある。

そこで、温度ヒューズを有する過熱保護回路を同軸ケーブル３１のＧＮＤ側に接続する場合には、例えば、図１０に示すように、温度ヒューズ４６ａにコイル４６ｄを直列に接続する。または、図１１に示すように、温度ヒューズ４６ａに並列共振回路４６ｅを接続する。これにより、高周波である不平衡電流はコンデンサ４６ｂ側を通過することになるので、温度ヒューズ４６ａ側に不平衡電流が流れることを抑制できる。なお、ＰＩＮドライブ信号については、直流電流であるのでインピーダンスの増加は無視することができる。

なお、本実施例では、バラン４５の過熱を検出することを目的として、バラン４５の近傍に過熱保護回路４６を配置する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、バラン４５ではなく、トラップ回路の近傍に過熱保護回路を配置してもよい。

図１２は、トラップ回路の近傍に過熱保護回路を配置した場合を説明するための図である。同図に示すように、トラップ回路５０の近傍に過熱保護回路５０ａを配置する場合には、例えば、ＰＩＮドライブ回路からＰＩＮドライブ信号を入力する入力端に過熱保護回路５０ａを設ける。なお、同図に示す例では、温度ヒューズのみを有する過熱保護回路を用いた場合を示している。

そして、トラップ回路５０に過熱保護回路５０ａを設ける場合には、シーケンス制御部１０の第１撮像制御部１０ａが、過熱保護回路５０ａによって異常が検出された時点で即時に撮像を停止させるようにする。これにより、想定外の強い電圧が受信コイル８に誘起されることによってトラップ回路５０が過熱した場合でも、トラップ回路５０が故障したり、トラップ回路５０の発熱によって被検者が火傷を負ったりすることを防ぐことが可能になる。

なお、本発明は、バランおよびトラップ回路以外でも、例えば、過電圧保護に使われるクロスダイオードや、バランと同じ目的で使われるチョークコイルなどにも同様に適用することが可能である。

また、近年では、受信コイルとして、複数のコイルエレメントから構成されるフェイズドアレイコイル（Phased Array Coil）が用いられることもある。このフェイズドアレイコイルでは、複合ケーブルが使われることが多い。ここで、複合ケーブルとは、シールドの内側に複数の同軸ケーブルや単線などが収納されたケーブルである。

図１３は、複合ケーブルの一例を示す断面図である。図１３に示すように、複合ケーブル６０は、例えば、複数の同軸ケーブル６１と、複数の単線６２と、シールド６３とを有する。シールド６３は、円筒状に形成され、筒内に複数の同軸ケーブル６１および複数の単線６２を内包する。なお、図１３では一例として、２本の同軸ケーブル６１と４本の単線６２とを有する複合ケーブル６０を示したが、複合ケーブル６０に収納される同軸ケーブル６１および単線６２の本数はこれに限られない。また、同軸ケーブル６１のみが収納されていてもよいし、単線６２のみが収納されていてもよい。

そして、このような複合ケーブルが用いられる場合には、ケーブルに流れる不平衡電流の対策として、トロイダルバランが使用されることが多い。トロイダルバランは、不平衡電流によって発生する磁場を抑制することで、不平衡電流を抑制するものである。

図１４は、トロイダルバランの構造を示す図である。また、図１５は、トロイダルバランの回路図である。図１４に示すように、例えば、トロイダルバラン７０は、周壁内が中空又はテフロン（登録商標）等が充填されて形成された円筒状の導体７１を有する。この導体７１の外周の一部には、周方向にスリット７２が形成され、スリット７２に架け渡されるように所定数のコンデンサ７３が設けられる。かかるトロイダルバラン７０は、複合ケーブル６０の一部を導体７１で囲むように取り付けられる。そして、複合ケーブル６０のシールド６３と導体７１とが半田付けされて電気的に接続される。

ここで、複合ケーブル６０のシールド６３に不平衡電流８１が流れると、この不平衡電流８１によって磁場（図１４に示す磁束８２）が発生する。トロイダルバラン７０は、不平衡電流８１の周波数と共振するように調整されている。この磁場が発生すると、相互誘導によってトロイダルバラン７０の導体７１に電流が流れ、その電流を打ち消すように逆向きの電流が発生する。この結果として、磁場が打ち消され、不平衡電流が流れなくなる。すなわち、図１５に示すように、トロイダルバラン７０では、導体７１がインダクタとなり、導体７１とコンデンサ７３との共振回路によって磁束８２が阻止されることで、不平衡電流が抑制される。

このようなトロイダルバラン７０についても、過熱保護回路を適用することが可能である。トロイダルバラン７０では、不平衡電流の抑制時には、コンデンサ７３が最も発熱する。そこで、例えば、コンデンサ７３の近傍に過熱保護回路を設けることで、コンデンサ７３の過熱、すなわちトロイダルバラン７０の過熱を検出する。

図１６は、トロイダルバラン７０に過熱保護回路を適用した場合の全体構成を示す図である。図１６に示すように、例えば、フェイズドアレイコイル９０は、複数のコイルループ部９１と、送受信切替回路９２とを有する。ここで、送受信切替回路９２には、例えば、図３に示したバラン４５および過熱保護回路４６が設けられる。そして、送受信切替回路９２は、複合ケーブル６０を介して、プリアンプ９３、送受信切替ドライブ回路９４、および故障検出回路９５に接続される。

複合ケーブル６０は、例えば、同軸ケーブル６１と、単線６２ａおよび６２ｂと、シールド６３とを有する。同軸ケーブル６１は、コイルループ部９１によって受信された受信信号（ＲＦ：Radio Frequency）をプリアンプ９３へ伝送する。単線６２ａは、コイルループ部９１の送受信の切り替えを制御するための切替信号を送受信切替ドライブ回路９４から送受信切替回路９２へ伝送する。シールド６３は、同軸ケーブル６１、単線６２ａおよび６２ｂを内包するする。なお、図１６では図示を省略しているが、同軸ケーブル６１および送受信切替ドライブ回路９４は、コイルループ部９１ごとに設けられる。そして、複合ケーブル６０には、所定の数のトロイダルバラン７０が取り付けられる。

図１７は、図１６に示したトロイダルバラン７０の構成を示す図である。図１７に示すように、トロイダルバラン７０は、周壁内が中空又はテフロン（登録商標）等が充填されて形成されたプリント基板７４を有し、このプリント基板７４の表面に導体７１として銅箔が成膜される。また、導体７１の外周の一部にはプリント基板７４の周方向（ケーブルと垂直な面）にスリット７２が形成され、このスリット７２に架け渡されるように、コンデンサ７３が設けられる。そして、導体７１は、プリント基板７４の内周側で複合ケーブル６０のシールド６３と半田付けされて電気的に接続される。

このようなトロイダルバラン７０において、不平衡電流の抑制時には、コンデンサ７３が最も発熱する。そこで、図１７に示すように、コンデンサ７３の近傍に過熱保護素子として温度ヒューズ９６が設置される。この温度ヒューズ９６は、例えば、トロイダルバラン７０の磁束の影響を受けにくくするために、ツイストペアケーブルなどで配線される。そして、例えば、シールド６３で保護された電線のうち１本が温度ヒューズ９６に接続され、過熱検出用として用いられる。図１７に示す例では、例えば、複合ケーブル６０に含まれる単線６２ｂが過熱検出用の電線として用いられる。

図１６に戻って、単線６２ｂは、送受信切替回路９２に設けられた過熱保護回路に一端が接続され、２つのトロイダルバラン７０に設けられた温度ヒューズ９６を介して、故障検出回路９５に他端が接続される。これにより、故障検出回路９５が単線６２ｂを用いて温度ヒューズ９６の切断を検知することで、トロイダルバラン７０が有するコンデンサ７３の過熱を検出することができる。

なお、ここでは、温度ヒューズ９６に接続される電線は、トロイダルバラン７０の過熱を検出するための専用である場合について説明したが、コイルの切替信号を伝送する電線と兼用であってもよい。

以上のように、本実施例によれば、トロイダルバランの過熱に対しても、過熱保護を行うことが可能である。

１００ ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
１ 静磁場磁石
２ 傾斜磁場コイル
３ 傾斜磁場電源
４ 寝台
４ａ 天板
５ 寝台制御部
６ 送信コイル
７ 送信部
８ 受信コイル
８ａ コイルループ部
８ｂ コイル回路部
９ 受信部
９ａ 受信回路
９ｂ ＰＩＮドライブ回路
１０ シーケンス制御部
１０ａ 第１撮像制御部
２０ 計算機システム
２１ インタフェース部
２２ 画像再構成部
２３ 記憶部
２４ 入力部
２５ 表示部
２６ 制御部
２６ａ 第２撮像制御部
３１ 同軸ケーブル
３２，４５ バラン
３３ 受信信号用プリアンプ
３４ ＰＩＮドライブ信号用プリアンプ
４１ トラップ回路
４２ ＰＩＮダイオード
４３ 同調回路
４４ 整合回路
４５ バラン
４５ａ コイル
４５ｂ コンデンサ
４６，５０ａ 過熱保護回路
４６ａ 温度ヒューズ
４６ｂ コンデンサ
４６ｃ ＰＴＣ素子
４６ｄ コイル
４６ｅ 並列共振回路
５０ トラップ回路

Claims (13)

1. 静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加する送信コイルと、
   前記送信コイルによる前記高周波磁場の印加によって前記被検体から発せられる磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、
   前記受信コイルに接続され、前記受信コイルに誘起される不平衡電流を抑制するバランと、
   前記バランの温度が所定の温度閾値を超えた場合に当該バランが異常であることを示す過熱保護回路と、
   前記過熱保護回路によって前記バランの異常が示された場合に撮像を中止する撮像制御手段とを備え、
   前記撮像制御手段は、前記過熱保護回路によって前記バランの異常が示された場合に、実行中の撮像プロトコルが完了した時点で撮像を中止する、
   磁気共鳴イメージング装置。
2. 静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加する送信コイルと、
   前記送信コイルによる前記高周波磁場の印加によって前記被検体から発せられる磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、
   前記受信コイルに接続され、前記受信コイルに誘起される不平衡電流を抑制するバランと、
   前記バランの温度が所定の温度閾値を超えた場合に当該バランが異常であることを示す過熱保護回路と、
   前記過熱保護回路によって前記バランの異常が示された場合に、当該異常が示されたバランが特定の受信コイルに接続されているものであるか否かに応じて、撮像を制御する撮像制御手段と
   を備える、磁気共鳴イメージング装置。
3. 静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加する送信コイルと、
   前記送信コイルによる前記高周波磁場の印加によって前記被検体から発せられる磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、
   前記受信コイルに接続され、前記受信コイルに誘起される不平衡電流を抑制するバランと、
   前記バランの温度が所定の温度閾値を超えた場合に当該バランが異常であることを示す過熱保護回路と、
   前記過熱保護回路によって前記バランの異常が示された場合に、実行中の撮像が特定の撮像法によるものであるか否かに応じて、撮像を制御する撮像制御手段と
   を備える、磁気共鳴イメージング装置。
4. 静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加する送信コイルと、
   前記送信コイルによる前記高周波磁場の印加によって前記被検体から発せられる磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、
   前記受信コイルに接続され、前記受信コイルに誘起される不平衡電流を抑制するバランと、
   前記バランの温度が所定の温度閾値を超えた場合に当該バランが異常であることを示す過熱保護回路と、
   前記過熱保護回路によって前記バランの異常が示された場合に、実行中の撮像の残撮像時間に応じて、撮像を制御する撮像制御手段と
   を備える、磁気共鳴イメージング装置。
5. 静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加する送信コイルと、
   前記送信コイルによる前記高周波磁場の印加によって前記被検体から発せられる磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、
   前記受信コイルに接続され、前記受信コイルに誘起される不平衡電流を抑制するバランと、
   前記バランの温度が所定の温度閾値を超えた場合に当該バランが異常であることを示す過熱保護回路とを備え、
   前記過熱保護回路は、過熱検出素子を有し、前記過熱検出素子が開放状態もしくは高抵抗状態となった後に前記受信コイルによって受信された磁気共鳴信号については当該磁気共鳴信号を処理する受信回路に導通させる、
   磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記過熱保護回路は、前記過熱検出素子と直列に接続されたインダクタまたは並列共振回路を有する、
   請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記過熱検出素子は、温度ヒューズ又はＰＴＣ素子である、
   請求項６記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加する送信コイルと、
   前記送信コイルによる前記高周波磁場の印加によって前記被検体から発せられる磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、
   前記受信コイルに接続され、前記受信コイルに誘起される不平衡電流を抑制するバランと、
   前記バランの温度が所定の温度閾値を超えた場合に当該バランが異常であることを示す過熱保護回路とを備え、
   前記バランは、コンデンサ及びインダクタを用いた共振回路を備え、
   前記インダクタは、シールドを含むケーブルの外側に前記ケーブルの少なくとも一部を取り囲むように配置され、かつ、前記シールドに両端が接続された外部導体にスリットが形成されており、
   前記コンデンサは、前記スリットに架け渡されるように接続される、
   磁気共鳴イメージング装置。
9. 静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加する送信コイルと、
   前記送信コイルによる前記高周波磁場の印加によって前記被検体から発せられる磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、
   前記受信コイルに接続され、前記受信コイルに誘起される不平衡電流を抑制するバランと、
   前記バランの温度が所定の温度閾値を超えた場合に当該バランが異常であることを示す過熱保護回路とを備え、
   前記過熱保護回路は、ＧＮＤ以外の線に設けられる、磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記過熱保護回路によって前記バランの異常が示された場合に撮像を中止する撮像制御手段をさらに備える、請求項９に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記撮像制御手段は、前記過熱保護回路によって前記バランの異常が示された場合に、即時に撮像を中止する、
    請求項１０に記載の磁気共鳴イメージング装置。
12. 前記バランは、コンデンサ及びインダクタを用いた共振回路を備える、
    請求項９〜１１のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
13. 前記インダクタは、コイル状に巻かれ、シールドを含むケーブルであり、
    前記コンデンサは、前記シールドの両端を結合する、
    請求項１２に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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