JP5631813B2 - 磁気共鳴イメージング装置用の受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）の静磁場中に置かれた被験者からの信号を受信する受信装置に関する。

ＭＲＩ装置では、静磁場中に被験者の頭部を置いて高周波パルスを照射することで、被験者中の原子核の核スピンを励起し、このときに発生した信号（ＭＲ信号）をコンピュータで処理することにより、頭部の断層像を得ている。このように、ＭＲＩ装置によって頭部を撮影するときには、被験者からの信号を受信する受信コイル（ＲＦコイル）が内設された受信装置を被験者の頭部に装着している。

脳外科手術は被験者の頭部を頭部固定具に固定して行われる。また、手術の成果を確認するために、手術中にＭＲＩ装置によって頭部を撮影している。このように、手術中に頭部を撮影するときには、オープン型のＭＲＩ装置を用いるのが主流となっている。そして、ＭＲＩ装置で頭部を撮影するときには、撮影前後で頭部の位置が移動しないように、頭部を頭部固定具に固定した状態で撮影する。したがって、頭部固定具に固定された頭部に受信装置を装着する必要がある。

従来の受信装置としては、頭部固定具に受信コイルの一部を内設し、上半円状に湾曲させた上部受信コイルを頭部固定具に連結することにより、ループ状の受信コイルによって頭部を囲むように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

他の受信装置としては、被験者の前頭部を覆う中央部分に対して、左後頭部を覆う左部分と右後頭部を覆う右部分とをヒンジ部によって連結し、各部分に受信コイルの分割コイルが内設されたものがある（例えば、特許文献２参照）。
この受信装置では、頭部固定具に固定された頭部の上方に中央部分を配置し、頭部の下方で左部分および右部分を閉じることで、頭部全体を覆うことができる。

特開２００５−２１８５３７号公報 特開２０１０−２１４０００号公報

受信コイルをループ状に形成した受信装置では、頭部を覆う面積が小さいため、撮影する範囲が狭くなるという問題がある。また、ＭＲＩ装置を使用しない手術においても、頭部固定具にカバーを被せて受信コイルの血液汚染を防ぐ必要がある。

また、中央部分に対して左部分と右部分をヒンジ部によって連結した受信装置では、左部分と右部分を頭部の下方で連結する作業が煩雑であるとともに、頭部固定具に対して受信装置がずれ易いという問題がある。

本発明は、前記した問題を解決し、頭部固定具に固定された頭部に簡単に装着することができ、頭部全体に十分な信号感度を確保するとともに、頭部固定具に対して安定させることができる磁気共鳴イメージング装置用の受信装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、磁気共鳴イメージング装置の静磁場中に置かれた被験者からの信号を受信する受信装置であって、前記被験者の頭部が固定される頭部固定具に着脱自在な複数の分割部材から構成され、前記各分割部材には、前記信号を受信する受信コイルを分割した分割コイルが内設され、前記各分割部材を連結することで、前記各分割コイルが電気的に接続されることを特徴としている。
なお、前記各分割部材は、前記被験者の頭部が固定される頭部固定具に着脱自在であり、前記被験者の後頭下部を覆う第一の分割部材と、前記第一の分割部材に着脱自在であり、前記被験者の後頭上部を覆う第二の分割部材と、前記第一の分割部材および前記第二の分割部材に着脱自在であり、前記被験者の前頭部を覆う第三の分割部材と、を備えている。

この構成では、頭部固定具に固定された頭部をＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）によって撮影するときに、各分割部材を頭部の周囲に配置して連結することで、頭部全体に受信装置を簡単に被せることができるため、受信装置は頭部全体に十分な信号感度を確保することができる。
また、分割部材は頭部固定具に固定されるため、頭部固定具に対して受信装置を安定させることができる。

前記した受信装置において、前記第二の分割部材および前記第三の分割部材は、前記頭部固定具に固定された前記第一の分割部材に対して、前記頭部固定具に前記被験者の頭部が固定された状態で連結可能であることが好ましい。

この構成では、手術前に頭部固定具に第一の分割部材を固定しておき、手術中にＭＲＩ装置によって頭部を撮影するときに、第一の分割部材に他の分割部材を連結することで、頭部全体に受信装置を簡単に装着することができるため、手術中にＭＲＩ装置の撮影に係る時間を短縮することができる。
なお、ＭＲＩ装置を使用しない手術においては、第一の分割部材を頭部固定具から取り外しておくことで、受信コイルを血液汚染から防ぐことができる。

前記した受信装置において、前記第一の分割部材を複数に分割し、前記頭部固定具に前記被験者の頭部が固定された状態で、前記第一の分割部材を前記頭部固定具に取り付け可能なように構成した場合には、ＭＲＩ装置によって撮影するときに、頭部固定具に第一の分割部材を取り付けることができ、第一の分割部材を血液汚染から防ぐことができる。

前記した受信装置において、前記第三の分割部材の前記被験者の鼻部に対応する位置に切り欠き部を形成した場合には、頭部への装着性を向上させることができる。

前記した受信装置において、前記各分割部材の少なくとも一つに、前記分割コイルに電気的に接続された電気回路を内設した場合には、ＭＲＩ装置で撮影するとき以外は、電気回路が内設された分割部材を頭部から取り外すができるため、電気回路を血液汚染から防ぐことができる。

本発明の磁気共鳴イメージング装置用の受信装置によれば、ＭＲＩ装置で撮影するときに、頭部に受信装置を簡単に装着することができるため、撮影時以外は受信装置が医師の視野や手技の妨げになるのを防ぐことができる。
また、頭部固定具に頭部が固定され、被験者の口に挿管チューブが装着された状態でも、頭部全体に受信装置を簡単に被せることができる。
また、分割部材は頭部固定具に固定されるため、頭部固定具に対して受信装置を安定させることができる。
そして、受信装置は頭部全体に十分な信号感度を確保することができるため、ＭＲＩ装置によって頭部の広範囲を撮影することができるとともに、頭部の断層像の解像度を高めることができる。

本実施形態の受信装置を頭部固定具に取り付けた状態を示した斜視図である。 本実施形態の受信装置および頭部固定具を示した分解斜視図である。 本実施形態の受信装置を示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本実施形態の受信装置を示した図で、（ａ）は底面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は正面図である。 本実施形態の第一の分割部材を頭部固定具に固定した状態を示した斜視図である。 本実施形態の各分割部材を連結する態様を示した斜視図である。 他の実施形態の受信装置を示した図で、第一の分割部材が分割可能な構成の斜視図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示す本実施形態の受信装置１は、被験者の頭部をＭＲＩ装置によって撮影するときに、頭部に装着するものである。
受信装置１には、ＭＲＩ装置の静磁場中に置かれた頭部からの信号（ＭＲ信号）を受信する受信コイル（図示せず）および信号を増幅する電気回路（図示せず）が内設されており、電気回路に接続されたケーブル（図示せず）を介して、外部のコンピュータに信号が伝達される。

頭部固定具１００は、図２に示すように、手術用ベッドに取り付けられる平板状のテーブル１１０と、テーブル１１０の先端縁部１１０ａに設けられた可傾式のホルダアーム１２０と、ホルダアーム１２０の先端部に設けられたホルダ１３０と、ホルダ１３０に取り付けられた頭部支持部１４０と、を備えている。

頭部支持部１４０は、手術用ベッドに寝かせられた被験者の頭部を固定する部位であり、頭部が載置される支持アーム１４１と、支持アーム１４１に設けられた複数の頭部固定用ピン１４２と、を備えている。
支持アーム１４１は、下半円状に湾曲した部材であり、両端部が左右に配置され、下端部がホルダ１３０に連結されている。支持アーム１４１には、半径方向に貫通した複数のねじ穴１４１ａが周方向に等間隔に形成されている。

頭部固定用ピン１４２は、支持アーム１４１の外側からねじ穴１４１ａに螺合されており、先端部は支持アーム１４１の内側に突出している。
各頭部固定用ピン１４２の先端部を、支持アーム１４１に載置した頭部に当接させることで、頭部支持部１４０に頭部を固定することができる。

受信装置１は、図１に示すように、頭部固定具１００に固定された頭部全体に被せられるヘルメット形状の部材である。この受信装置１は、頭部固定具１００に着脱自在な第一の分割部材１０と、第一の分割部材１０に着脱自在な第二の分割部材２０と、第一の分割部材１０および第二の分割部材２０に着脱自在な第三の分割部材３０と、を連結することで構成されている（図２参照）。

受信装置１の各分割部材１０，２０，３０は、プラスチックなどの絶縁体によって形成されている。また、受信装置１の内部には、線状の受信コイル（図示せず）が張り巡らされている。

第一の分割部材１０は、図５に示すように、頭部支持部１４０に着脱自在であり、ホルダ１３０および支持アーム１４１に嵌合される嵌合部１１と、嵌合部１１に形成された基端下壁部１２と、を備えている。嵌合部１１および基端下壁部１２には、受信コイルを分割した分割コイル（図示せず）が内設されている。

嵌合部１１は、板状の部位であり、その上面にはホルダ１３０および支持アーム１４１に嵌合される凹溝１１ａが形成されている。また、嵌合部１１には、先端面１１ｂから凹溝１１ａの内面に貫通した左右の固定用ねじ穴（図示せず）が形成されており、各固定用ねじ穴には先端面１１ｂ側から固定用ボルト１１ｃが螺合されている。
嵌合部１１の凹溝１１ａをホルダ１３０に嵌合させ、各固定用ボルト１１ｃを締め込んでホルダ１３０に押し付けることで、第一の分割部材１０が頭部支持部１４０に固定される。

嵌合部１１の先端面１１ｂには、分割コイル（図示せず）に電気的に接続された接続端子１１ｄが設けられている。また、先端面１１ｂには、後記する連結用ボルト２４が螺合される左右の連結用ねじ穴１１ｅが形成されている。

基端下壁部１２は、被験者の後頭下部を覆う部位であり、図２に示すように、嵌合部１１において凹溝１１ａよりも基端側の部位から左右上方に向けて板状に形成され、下半円状に湾曲した内面が形成されている（図４（ｃ）参照）。
基端下壁部１２の左右両端面には、分割コイル（図示せず）に電気的に接続された接続端子１２ａが設けられている。
なお、嵌合部１１を頭部支持部１４０に取り付けた状態では（図５参照）、基端下壁部１２の内面は支持アーム１４１の内面よりも半径方向の外側に配置される。

第二の分割部材２０は、第一の分割部材１０に着脱自在であり、図３（ｂ）および図４（ａ）に示すように、連結部２１と、連結部２１に形成された中間下壁部２２と、連結部２１の先端縁部に形成された先端下壁部２３と、を備えている。連結部２１、中間下壁部２２および先端下壁部２３には、受信コイルを分割した分割コイル（図示せず）が内設されている。

連結部２１は、板状の部位であり、図２に示すように、先端面２１ａから基端面２１ｂに貫通した左右の連結用貫通穴２１ｃが形成されている。
各連結用貫通穴２１ｃは、連結部２１の基端面２１ｂを第一の分割部材１０の嵌合部１１の先端面１１ｂに接合させたときに、各連結用ねじ穴１１ｅ（図５参照）に連通するように形成されている。
連結部２１の基端面２１ｂには、分割コイル（図示せず）に電気的に接続された接続端子（図示せず）が設けられている。

図６に示すように、各連結用貫通穴２１ｃに連結用ボルト２４を挿入し、連結用ボルト２４の先端部を、嵌合部１１の連結用ねじ穴１１ｅに螺合させることで、連結部２１を嵌合部１１に取り付けることができる。また、連結部２１の接続端子は、嵌合部１１の接続端子１１ｄに電気的に接続される。

また、連結部２１には、受信コイルで受信した信号を増幅する電気回路（図示せず）が内設されている。電気回路には、外部のコンピュータに接続されたケーブルの一端が接続されており、電気回路からケーブルを介してコンピュータに信号が伝達されるように構成されている。

中間下壁部２２は、被験者の後頭上部の側部を覆う部位であり、図４（ｂ）に示すように、連結部２１から左右上方に向けて板状に形成され、下半円状に湾曲した内面が形成されている。
中間下壁部２２の左右両端面には、分割コイル（図示せず）に電気的に接続された接続端子２２ａが設けられている。

図１に示すように、連結部２１を嵌合部１１に取り付けた状態では、中間下壁部２２と基端下壁部１２との間に支持アーム１４１が配置される。また、中間下壁部２２の内面は、支持アーム１４１の内面よりも半径方向の外側に配置される。

先端下壁部２３は、被験者の後頭部の頂部を覆う部位であり、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、連結部２１の先端縁部から上方に向けて板状に形成されている。
先端下壁部２３の上端面には、分割コイル（図示せず）に電気的に接続された接続端子２３ａが設けられている。

第三の分割部材３０は、図１および図３（ｂ）に示すように、第一の分割部材１０および第二の分割部材２０に着脱自在であり、中央壁部３１と、中央壁部３１の基端部に形成された基端上壁部３２と、中央壁部３１の先端部に形成された中間上壁部３３と、中央壁部３１の先端縁部に形成された先端上壁部３４と、を備えている。
中央壁部３１、基端上壁部３２、中間上壁部３３および先端上壁部３４には、受信コイル（図示せず）を分割した分割コイル（図示せず）が内設されている。

中央壁部３１は、被験者の顔部中央を覆う板状の部位である。図３（ａ）に示すように、中央壁部３１の基端縁部には、被験者の鼻部に対応する位置に切り欠き部３１ａが形成されている。

基端上壁部３２は、被験者の前頭下部を覆う部位であり、図４（ｃ）に示すように、中央壁部３１の基端部から左右下方に向けて板状に形成され、上半円状に湾曲した内面が形成されている。
基端上壁部３２の左右両端面には、分割コイル（図示せず）に電気的に接続された接続端子（図示せず）が設けられている。
基端上壁部３２の左右両端部は、第一の分割部材１０の基端下壁部１２の左右両端部に嵌合される部位であり、基端上壁部３２の接続端子は、基端下壁部１２の接続端子１２ａ（図２参照）に電気的に接続される。

中間上壁部３３は、被験者の前頭上部の側部を覆う部位であり、図４（ｂ）に示すように、中央壁部３１の先端部から左右下方に向けて板状に形成され、上半円状に湾曲した内面が形成されている。
中間上壁部３３の左右両端面には、分割コイル（図示せず）に電気的に接続された接続端子（図示せず）が設けられている。
中間上壁部３３の左右両端部は、第二の分割部材１０の中間下壁部２２の左右両端部に嵌合される部位であり、中間上壁部３３の接続端子は、中間下壁部２２の接続端子２２ａ（図２参照）に電気的に接続される。

図１に示すように、第三の分割部材３０を、第一の分割部材１０および第二の分割部材２０に連結したときには、基端上壁部３２と中間上壁部３３との間に形成された左右の隙間３５，３５に支持アーム１４１の左右両端部がそれぞれ配置される。

先端上壁部３４は、被験者の前頭上部の頂部を覆う部位であり、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、中央壁部３１の先端縁部から下方に向けて板状に形成された部位である。
先端上壁部３４の下端面には、分割コイル（図示せず）に電気的に接続された接続端子（図示せず）が設けられている。
先端上壁部３４の下端部は、第二の分割部材２０の先端下壁部２３の上端部に嵌合される部位であり、先端上壁部３４の接続端子は、先端下壁部２３の接続端子２３ａ（図２参照）に電気的に接続される。

以上のような受信装置１を用いて脳外科手術を行う場合には、図５に示すように、手術前に第一の分割部材１０を頭部固定具１００の頭部支持部１４０に取り付ける。そして、頭部支持部１４０に被験者の頭部を固定して手術を行う。このとき、第一の分割部材１０に内設された分割コイル（図示せず）の血液汚染を防ぐため、第一の分割部材１０にカバーを被せて保護する。

手術の成果を確認するために、手術中にＭＲＩ装置によって頭部を撮影する場合には、頭部を頭部支持部１４０に固定した状態で、第一の分割部材１０からカバーを取り外し、図６に示すように、各連結用ボルト２４によって、第二の分割部材２０を第一の分割部材１０に連結する。さらに、第三の分割部材３０を第一の分割部材１０および第二の分割部材２０に連結して、頭部全体に受信装置１を被せる。
各分割部材１０，２０，３０を連結することで、各分割部材１０，２０，３０に内設された各分割コイルが電気的に接続され、頭部全体が受信コイルに囲まれた状態となる。

そして、受信装置１を装着した頭部を、ＭＲＩ装置の静磁場中に配置して、高周波パルスを照射することで、被験者中の原子核の核スピンを励起し、このときに発生した信号を受信装置１の受信コイルで受信する。この信号が受信装置１からコンピュータに送信されて処理されることで、頭部の断層像を得ることができる。

本実施形態の受信装置１では、図５に示すように、手術前に頭部固定具１００に第一の分割部材１０を固定しておき、手術中にＭＲＩ装置によって頭部を撮影するときに、図１に示すように、第一の分割部材１０に他の分割部材２０，３０を連結することで、頭部全体に受信装置１を簡単に装着することができる。したがって、手術中にＭＲＩ装置の撮影に係る時間を短縮することができるとともに、撮影時以外は受信装置１が医師の視野や手技の妨げになるのを防ぐことができる。

また、受信装置１は、図２に示すように、各分割部材１０，２０，３０を頭部の周囲で連結する構成であるため、頭部固定具１００に頭部が固定され、被験者の口に挿管チューブが装着された状態でも、頭部に全体に受信装置１を簡単に被せることができる。
また、図３（ａ）に示すように、被験者の鼻部に対応する位置に切り欠き部３１ａが形成されているため、受信装置１の頭部への装着性が向上している。

また、図１に示すように、第一の分割部材１０は頭部固定具１００に固定されるため、頭部固定具１００に対して受信装置１を安定させることができる。

そして、本実施形態の受信装置１では、頭部全体が受信コイルに囲まれた状態となり、頭部全体に十分な信号感度を確保することができるため、頭部の広範囲を撮影するとともに、頭部の断層像の解像度を高めることができる。

なお、ＭＲＩ装置を使用しない手術においては、第一の分割部材１０を頭部固定具１００から取り外しておくことで、受信コイルを血液汚染から防ぐことができる。
また、電気回路およびケーブルは、第二の分割部材２０に内設されており、ＭＲＩ装置によって頭部を撮影するとき以外は、第二の分割部材２０は頭部から取り外されるため、電気回路およびケーブルを血液汚染から防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、図１に示す受信装置１の形状、大きさ、各分割部材１０，２０，３０を分割する個数および連結手段は限定されるものではない。

図７に示す受信装置１Ａの第一の分割部材１０´は、左右の分割部材１０Ａ，１０Ｂに分割されている。この構成では、頭部固定具１００に頭部を固定した状態で、左右の分割部材１０Ａ，１０Ｂを頭部の後頭部側で連結して、第一の分割部材１０´を頭部固定具１００に取り付けることができる。したがって、受信装置１Ａでは、手術中に医師が頭部を切開して処置するときには、左右の分割部材１０Ａ，１０Ｂを頭部固定具１００から取り外しておき、ＭＲＩ装置によって頭部を撮影するときに、第一の分割部材１０´を頭部固定具１００に取り付けることができるため、第一の分割部材１０´を血液汚染から防ぐことができる。

なお、図７に示す受信装置１Ａでは、左右の分割部材１０Ａ，１０Ｂの先端面に連結用ボルト２５が設けられており、この連結用ボルト２５を第二の分割部材２０の連結用貫通穴２１ｃに挿通させ、連結用ボルト２５の先端部に連結用ナット２６を螺合させることで、第二の分割部材２０を第一の分割部材１０´に取り付けるように構成されている。

また、図７に示す受信装置１Ａのように、各分割部材１０，２０，３０を機械的に結合させるロック機構を設けてもよい。具体的には、第三の分割部材３０の基端上壁部３２および中間上壁部３３の両端部にフック３６を形成するとともに、第一の分割部材１０´の基端下壁部１２および第二の分割部材２０の中間下壁部２２の両端部に爪部１２ｂ，２２ｂを形成している。そして、フック３６を爪部１２ｂ，２２ｂに引っ掛けて重ね合わせ、さらに、フック３６を爪部１２ｂ，２２ｂ側に押し込むことで、フック３６の突起部が爪部１２ｂ，２２ｂの穴部に嵌め込まれる。このように、フック３６と爪部１２ｂ，２２ｂとを嵌め合わせることで、各分割部材１０，２０，３０を簡単かつ確実に連結することができる。

また、本実施形態の受信装置１では、図５に示すように、嵌合部１１に設けられた固定用ボルト１１ｃによって、第一の分割部材１０を頭部支持部１４０に取り付けているが、第一の分割部材１０を頭部固定具１００に取り付ける手段は限定されるものではなく、各種の頭部固定具に対応させて適宜に構成することができる。

また、本実施形態の受信装置１では、図２に示す第二の分割部材２０に電気回路およびケーブルが設けられているが、第一の分割部材１０または第三の分割部材３０に設けてもよい。

さらに、本実施形態の受信装置１は、ＭＲＩ装置の静磁場中に置かれた頭部からの信号を受信する装置であるが、頭部に高周波パルスを照射するための送信コイルを受信装置１に内設し、送受信兼用の装置としてもよい。この構成では、ＭＲＩ装置内に送信コイルを別途配置する必要がなくなるため、ＭＲＩ装置内の撮影空間を広く使用することができる。また、送信コイルが小型化され、送信効率が向上するため、送信出力を抑えることができる。

１ 受信装置
１０ 第一の分割部材
１１ 嵌合部
１１ａ 凹溝
１１ｃ 固定用ボルト
１２ 基端下壁部
２０ 第二の分割部材
２１ 連結部
２２ 中間下壁部
２３ 先端下壁部
２４ 連結用ボルト
３０ 第三の分割部材
３１ 中央壁部
３１ａ 切り欠き部
３２ 基端上壁部
３３ 中間上壁部
３４ 先端上壁部
１００ 頭部固定具
１１０ テーブル
１３０ ホルダ
１４０ 頭部支持部
１４１ 支持アーム
１４２ 頭部固定用ピン

Claims (5)

1. 磁気共鳴イメージング装置の静磁場中に置かれた被験者からの信号を受信する受信装置であって、
   前記被験者の頭部が固定される頭部固定具に着脱自在な複数の分割部材から構成され、
   前記各分割部材は、
   前記被験者の頭部が固定される前記頭部固定具に着脱自在であり、前記被験者の後頭下部を覆う第一の分割部材と、
   前記第一の分割部材に着脱自在であり、前記被験者の後頭上部を覆う第二の分割部材と、
   前記第一の分割部材および前記第二の分割部材に着脱自在であり、前記被験者の前頭部を覆う第三の分割部材と、を備え、
   前記各分割部材には、前記信号を受信する受信コイルを分割した分割コイルが内設され、前記各分割部材を連結することで、前記各分割コイルが電気的に接続されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用の受信装置。
2. 前記第二の分割部材および前記第三の分割部材は、
   前記頭部固定具に取り付けられた前記第一の分割部材に対して、前記頭部固定具に前記被験者の頭部が固定された状態で連結可能であることを特徴とする請求項１に記載の磁気イメージング装置用の受信装置。
3. 前記第一の分割部材は、複数に分割されており、
   前記頭部固定具に前記被験者の頭部が固定された状態で、前記第一の分割部材を前記頭部固定具に取り付け可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気イメージング装置用の受信装置。
4. 前記第三の分割部材には、前記被験者の鼻部に対応する位置に切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置用の受信装置。
5. 前記各分割部材の少なくとも一つには、前記分割コイルに電気的に接続された電気回路が内設されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置用の受信装置。

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