JP5951951B2 - 医用装置および磁気共鳴装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検体を撮影する医用装置および磁気共鳴装置に関する。

近年、日本では、地震などの影響で、電力事情が悪化しており、病院でも節電対策を取らざるを得ない状況となっている。病院では、患者さんの画像診断を行うに当たって、磁気共鳴装置を使用しているところも多い。しかし、磁気共鳴装置は消費電力が大きく、節電対策の上で大きな問題となっている。磁気共鳴装置の消費電力を低減する方法として、例えば、特許文献１の方法がある。

特開２００２−１５９４６５号公報

節電の方法として、磁気共鳴装置の使用頻度を減らすことも考えられるが、磁気共鳴装置は、患者さんの診断には、もはや欠かすことができない装置であるので、使用頻度を減らすことは現実的ではない。したがって、磁気共鳴装置の使用頻度を減らさずに、節電できることが望まれている。

本発明の第１の態様は、被検体を撮影する医用装置であって、
前記医用装置の消費電力が閾値を超えた場合、前記消費電力が低下するように動作する、医用装置である。

本発明の第２の態様は、被検体を撮影する磁気共鳴装置であって、
前記磁気共鳴装置の消費電力が閾値を超えた場合、前記消費電力が低下するように動作する、磁気共鳴装置である。

消費電力が閾値を超えた場合、消費電力を低下させるので、撮影を続行したままで省電力化を実現することができる。

本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。 本形態で実行されるスキャンの説明図である。 ＭＲ装置１００の動作フローを示す図である。 被検体を撮影しているときのＭＲ装置全体の消費電力の時間変化を概略的に示す図である。 勾配パルスＧ_ｆの調整方法の一例の説明図である。

以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

図１は、本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。
磁気共鳴装置（以下、「ＭＲ装置」と呼ぶ。ＭＲ：Magnetic Resonance）１００は、マグネット２、テーブル３、受信コイル４、クーリング装置５などを有している。

マグネット２は、被検体１４が収容されるボア２１と、超伝導コイル２２と、勾配コイル２３と、ＲＦコイル２４とを有している。超伝導コイル２２は静磁場を印加し、勾配コイル２３は勾配パルスを印加し、ＲＦコイル２４はＲＦパルスを送信する。尚、超伝導コイル２２の代わりに、永久磁石を用いてもよい。

テーブル３は、クレードル３ａを有している。クレードル３ａは、ボア２１内に移動できるように構成されている。クレードル３ａによって、被検体１４はボア２１に搬送される。

受信コイル４は、被検体１４の頭部に取り付けられている。受信コイル４は、被検体１４からの磁気共鳴信号を受信する。

クーリング装置５は、勾配コイル２３などを一定の温度に冷却する。
ＭＲ装置１００は、更に、シーケンサ６、送信器７、勾配磁場電源８、受信器９、電力算出装置１０、中央処理装置１１、操作部１２、表示部１３、などを有している。

シーケンサ６は、中央処理装置１１の制御を受けて、パルスシーケンスの情報を送信器７および勾配磁場電源８に送る。

送信器７は、シーケンサ６から送られた情報に基づいて、ＲＦコイル２４を駆動する駆動信号を出力する。

勾配磁場電源８は、シーケンサ６から送られた情報に基づいて、勾配コイル２３を駆動する駆動信号を出力する。

受信器９は、受信コイル４で受信された磁気共鳴信号を信号処理し、中央処理装置１１に出力する。

電力算出装置１０は、ＭＲ装置１００の消費電力を計算する。
中央処理装置１１は、シーケンサ６および表示部１３に必要な情報を伝送したり、受信器９から受け取ったデータに基づいて画像を再構成するなど、ＭＲ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲ装置１００の各部の動作を制御する。中央処理装置１１は、例えばコンピュータ（computer）によって構成される。中央処理装置１１は、消費電力算出手段１１Ａおよび調整手段１１Ｂなどを有している。

消費電力算出手段１１Ａは、勾配コイル２３の消費電力Ｗｇを計算する。
調整手段１１Ｂは、電力算出装置１０が計算した消費電力が閾値を超えた場合、パルスシーケンスを調整する。

中央処理装置１１は、消費電力算出手段１１Ａおよび調整手段１１Ｂの一例であり、所定のプログラムを実行することにより、これらの手段として機能する。

操作部１２は、オペレータにより操作され、種々の情報を中央処理装置１１に入力する。表示部１３は種々の情報を表示する。

ＭＲ装置１００は、上記のように構成されている。尚、図２に、本形態で実行されるスキャンを示す。本形態では、スキャンＳＣ１およびＳＣ２が実行される。スキャンＳＣ１では、スピンエコー法のパルスシーケンスＰＳ１が繰り返し実行され、スキャンＳＣ２では、グラディエントエコー法のパルスシーケンスＰＳ２が繰り返し実行される。尚、使用されるパルスシーケンスは、図２に示されるパルスシーケンスに限定されることはなく、種々のパルスシーケンスを使用することができる。

本形態では、ＭＲ装置１００は、被検体１４の撮影中におけるＭＲ装置１００の消費電力を計算し、消費電力が一定値を超えると、ＭＲ装置１００の消費電力が低下するように動作する。以下に、ＭＲ装置１００の消費電力をどのようにして制御するかについて説明する。

図３は、ＭＲ装置１００の動作フローを示す図、図４は、被検体を撮影しているときのＭＲ装置全体の消費電力の時間変化を概略的に示す図である。

ステップＳＴ１では、電力算出装置１０が、ＭＲ装置１００の消費電力Ｗを計算する。ここでは、時点ｔ_１における消費電力Ｗ＝Ｗ_１を計算したとする。消費電力Ｗ_１を計算したら、ステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、電力算出装置１０が、消費電力Ｗ_１と閾値Ｗ_ｔｈとを比較し、消費電力Ｗ_１が閾値Ｗ_ｔｈを超えたか否かを判断する。閾値Ｗ_ｔｈは、ＭＲ装置１００の消費電力として許容されている値を表している。

消費電力Ｗ_１が閾値Ｗ_ｔｈを超えていないと判断された場合、ステップＳＴ１に戻る。一方、消費電力Ｗ_１が閾値Ｗ_ｔｈを超えたと判断された場合、ステップＳＴ３に進む。ここでは、消費電力Ｗ_１は閾値Ｗ_ｔｈを超えていないので、ステップＳＴ１に戻る。そして、再び、消費電力Ｗを計算する。図４では、スキャンＳＣ１の間（時間ｔ_１〜ｔ_２）は、消費電力Ｗは閾値Ｗ_ｔｈを超えていないので、ステップＳＴ１およびステップＳＴ２のループが繰り返し実行される。また、スキャンＳＣ１が終了した後の時間ｔ_２〜ｔ_３の間も、消費電力Ｗは閾値Ｗ_ｔｈを超えていないので、ステップＳＴ１およびステップＳＴ２のループが繰り返し実行される。

しかし、次のスキャンＳＣ２が開始されると（開始時点ｔ_３）、消費電力Ｗは増加し、閾値Ｗ_ｔｈを超える。したがって、電力算出装置１０は、消費電力Ｗが閾値Ｗ_ｔｈを超えたと判断し、ステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、電力算出装置１０は、中央処理装置１１に、消費電力Ｗが閾値Ｗ_ｔｈを超えたことを知らせる。そして、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４では、中央処理装置１１の消費電力算出手段１１Ａ（図１参照）が、スキャンＳＣ２においてパルスシーケンスＰＳ２を実行したときに消費される勾配コイル２３の消費電力Ｗｇを計算する。勾配コイル２３の消費電力Ｗｇを計算したら、ステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、ＭＲ装置１００の消費電力Ｗを閾値Ｗ_ｔｈよりも小さくするための処理が行われる。以下に、この処理の手順の一例について説明する。

調整手段１１Ｂ（図１参照）は、先ず、スキャンＳＣ２で使用されるパルスシーケンスＰＳ２に基づいて、スキャンＳＣ２におけるＭＲ装置１００の消費電力Ｗを計算する。そして、調整手段１１Ｂは、ＭＲ装置１００の消費電力Ｗを閾値Ｗ_ｔｈよりも小さくするには、ステップＳＴ４で計算された勾配コイル２３の消費電力Ｗｇをどれだけ削減すればよいかを計算する。

次に、調整手段１１Ｂは、計算した勾配コイル２３の消費電力の削減量に基づいて、ＭＲ装置１００の消費電力Ｗが閾値Ｗ_ｔｈよりも小さくなるように、パルスシーケンスＰＳ２（図２参照）を調整する。以下に、パルスシーケンスＰＳ２の調整方法の一例について説明する。

図５は、パルスシーケンスＰＳ２の調整方法の一例の説明図である。
図５（ａ）は、調整前のパルスシーケンスＰＳ２を示す図、図５（ｂ）は、調整後のパルスシーケンスＰＳ２を示す図である。

調整手段１１Ｂは、パルスシーケンスＰＳ２の勾配パルスＧ_ｆの高さＨおよび幅Ｗを調整する。図５（ｂ）には、調整前の勾配パルスＧ_ｆを破線で示し、調整後の勾配パルスＧ_ｆ′を実線で示してある。図５（ｂ）に示すように、調整前の勾配パルスＧ_ｆの高さＨをΔＨだけ低くし、幅ＷをΔＷだけ広げることによって、調整後の勾配パルスＧ_ｆ′が得られる。調整後の勾配パルスＧ_ｆ′の高さおよび幅は、それぞれ、符号「Ｈ′」および「Ｗ′」で示されている。調整後の勾配パルスＧ_ｆ′の幅Ｗ′は広くなっているので、パルスシーケンスＰＳ２の繰り返し時間ＴＲ２′も、ΔＴＲだけ長くなっている。尚、本形態では、調整後の勾配パルスＧ_ｆ′は、調整前の勾配パルスＧ_ｆと同じ面積Ｓになるように調整されている。

調整後の勾配パルスＧ_ｆ′の高さＨ′は、調整前の勾配パルスＧ_ｆよりも、ΔＨだけ低くなっているので、勾配コイル２３に流れるコイル電流が低下する。したがって、勾配コイル２３の消費電力Ｗｇが低下するので、ＭＲ装置１００の消費電力Ｗを低下させることができる。

また、調整手段１１Ｂは、調整後の勾配パルスＧ_ｆ′の幅Ｗ′を、調整前の勾配パルスＧ_ｆよりもΔＷだけ広くして、勾配パルスの面積がＳのままで変化しないようにしている。したがって、調整後の勾配パルスＧ_ｆ′の中心時点ｔ_２でスピンを収束させることができる。

本形態では、調整手段１１Ｂは、ＭＲ装置１００の消費電力Ｗが閾値Ｗ_ｔｈよりも小さくなるように、調整後の勾配パルスＧ_ｆ′の高さＨ′および幅Ｗ′を設定する。したがって、図４に示すように、時点ｔ_５において、ＭＲ装置１００の消費電力Ｗを、閾値Ｗ_ｔｈよりも小さくすることができる。このように勾配パルスを調整し、スキャンを続行する。そして、ステップＳＴ６に進む。

ステップＳＴ６では、被検体の撮影が終了したか否かを判断する。撮影が終了していない場合は、ステップＳＴ１に戻り、ステップＳＴ１〜ＳＴ６を繰り返し実行する。一方、撮影が終了した場合は、フローを終了する。

本形態では、勾配パルスの高さを小さくすることによって、ＭＲ装置１００の消費電力を低減することができるので、省電力化を図ることができる。

また、ＭＲ装置１００は、時点ｔ_５以降も、ＭＲ装置１００の消費電力Ｗを計算し続け、消費電力Ｗが閾値Ｗ_ｔｈを超えた場合は、図３に示すフローに従って、勾配パルスを調整する。したがって、スキャンＳＣ２の間に、ＭＲ装置１００の消費電力Ｗが再び閾値Ｗ_ｔｈを超えても、ＭＲ装置１００の消費電力Ｗを閾値Ｗ_ｔｈ以下に戻すことができる。

尚、本形態では、ＭＲ装置１００の消費電力Ｗが閾値Ｗ_ｔｈを超えた場合、勾配コイル２３の消費電力を削減しているので、勾配コイル２３に流れるコイル電流が小さくなり、この結果、勾配コイル２３における発熱量が低下する。したがって、勾配コイル２３の冷却に使用されるクーリング装置５の冷却能力を下げても、勾配コイル２３を十分に冷却することが可能となる。そこで、勾配コイル２３の消費電力だけでなく、クーリング装置５の消費電力を低下させてもよい。この場合、クーリング装置５の消費電力を下げることができるので、勾配コイル２３の消費電力のみを下げる場合と比較して、勾配コイル２３における消費電力の削減量が少なくて済む。したがって、勾配パルスの高さの減少分ΔＨ（図５（ｂ）参照）を小さくすることができる。勾配パルスの高さの減少分ΔＨを小さくすることができれば、勾配パルスの幅の増加分ΔＷ（図５（ｂ）参照）を狭めることができるので、パルスシーケンスＰＳ２の繰り返し時間の延長分ΔＴＲを短くすることができる。したがって、スキャン時間の延長を最小限に抑えることができる。

また、本形態では、勾配コイル２３の消費電力を削減しているが、勾配コイル２３の消費電力を削減する代わりに、ＲＦコイル２４の消費電力を削減してもよいし、勾配コイル２３の消費電力と、ＲＦコイル２４の消費電力との両方を削減してもよい。

尚、本形態では、ＭＲ装置を取り上げて、消費電力を低下させる方法について説明しているが、本発明は、ＭＲ装置だけでなく、消費電力の大きい他の医用装置にも適用することができる。

２ マグネット
３ テーブル
３ａ クレードル
４ 受信コイル
５ クーリング装置
６ シーケンサ
７ 送信器
８ 勾配磁場電源
９ 受信器
１０ 電力計測装置
１１ 中央処理装置
１２ 操作部
１３ 表示部
１００ ＭＲ装置

Claims (9)

1. 被検体を撮影するためのスキャンにおいて、勾配パルスを含むパルスシーケンスを実行する磁気共鳴装置であって、
   前記勾配パルスを印加する勾配コイルと、
   前記磁気共鳴装置の消費電力を計算する第１の算出手段と、
   前記スキャン中において、前記第１の算出手段が計算した消費電力が閾値を超えた場合、前記勾配コイルの消費電力が低下するように、前記パルスシーケンスを調整する調整手段と、
   を有する、磁気共鳴装置。
2. 前記第１の算出手段が計算した消費電力が閾値を超えた場合、前記勾配コイルの消費電力を計算する第２の算出手段を有し、
   前記調整手段は、
   前記勾配コイルの消費電力に基づいて、前記パルスシーケンスの勾配パルスを調整する、請求項１に記載の磁気共鳴装置。
3. 前記調整手段は、前記勾配パルスの高さを調整する、請求項２に記載の磁気共鳴装置。
4. 前記調整手段は、前記勾配パルスの幅を調整する、請求項３に記載の磁気共鳴装置。
5. 前記調整手段は、調整前の勾配パルスの面積と、調整後の勾配パルスの面積が等しくなるように、勾配パルスの高さおよび幅を調整する、請求項４に記載の磁気共鳴装置。
6. 前記勾配コイルを冷却するためのクーリング装置を有し、
   前記磁気共鳴装置の消費電力が閾値を超えた場合、前記勾配コイルの消費電力と、前記クーリング装置の消費電力とを低下させる、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
7. 前記パルスシーケンスはＲＦパルスを含む、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
8. 前記ＲＦパルスを送信するＲＦコイルを有する、請求項７に記載の磁気共鳴装置。
9. 前記第１の算出手段が計算した消費電力が閾値を超えた場合、前記ＲＦコイルの消費電力を低下させる、請求項８に記載の磁気共鳴装置。
   

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