JP6018185B2 - Mri放射線治療装置の静磁場補正 - Google Patents
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Description
Lagendijk等、“MRI/linac integration”、RADIOTHERAPY AND ONCOLOGY、第86巻、第1号、2007年、第25-29頁は、MRI/Linac(線形加速器)統合に関する。この文献は、回転するlinac構造内に、更なる磁気源を、それらが組み合わさった磁気効果がlinacの位置に独立であるように付加することによって、linac部分からの残留磁場寄与が補償され得ることに言及している。
国際公開第2007/045076号はMRI/放射線治療システムに言及しており、そこでは、MRIと放射線治療システムとが、例えば放射線源とMRI装置とを調和して動かすことによって結合されている。
ST AUBIN J等、“Magnetic decoupling of the linac in a low field biplanar linac-MRI system”、MEDICAL PHYSICS、第37巻、第9号、第4755-4761頁は、低磁場の2平面磁気共鳴イメージャと線形加速器との統合に関する。この統合は、MRフリンジ磁界によるlinacでの磁気干渉を引き起こす。この干渉を排除するために、受動的及び能動的な磁気遮蔽設計が調べられている。
米国特許第6198957号は、統合されたMRI/放射線治療システムに関する。
1.ガントリー上の各磁性部品の等価磁気モデル(等価な磁気双極子の位置及び強度)を生成する。これは、部品の詳細な磁気的なモデリングによって(関連する全ての詳細が分かっている場合)、あるいは研究室環境での磁気的な特徴付けによって、の何れかで行われることができる;
2.それらの適正位置での磁性部品の等価磁気双極子を有するガントリーのシミュレーションモデルを作成する;
3.複数の磁気源の組み合わせセットの撮像ボリューム内での磁場マップをを計算する;
4.上記モデルに補償手段(本発明のように、磁性物体、コイル)を追加し、要求される許容値より小さい正味の磁場乱れがモデルによって予測されるまで、補償手段の強さ及び位置を変化させる;
5.設計通りに全てを構築し最終的な補正を経験的に行う;
ものである。
1)磁場のゼロ交差に対する攪乱物体の専用位置決めを用いたゼロ交差を特徴とする特別な形状にされたB0磁場、
2)ゼロ交差を特徴とする特別な形状にされたB0磁場、及び各攪乱物体に対して1つの強磁性補償素子、
3)攪乱物体の周囲のアクティブ補償コイル
を使用する上記問題の3つの異なる解決策で構成され得る。
a)静止した補償素子により、上述の回転する物体と同様にして、静的な磁場乱れを補償することができる。この手順はガントリー上の素子が搭載される前に行われなければならない;
b)補償コイルが使用されるとき(上述の第3の方法)、角度依存の磁化を不具にするように電流が角度依存にされ得る。この場合、角度位置φでの補償電流Iの関数I(φ)を決定するために、異なる角度の数だけ後述の配備手順を繰り返さなければならない。
方法1:攪乱素子が半径方向で移動される
方法2:補償素子が半径方向で移動される
方法3:補償コイルを流れる電流が変化される
という、選択された磁場補償方法に依存する。
302 磁気共鳴撮像システム
304 放射線治療システム
306 磁石
308 磁石のボア
310 傾斜磁場コイル
312 傾斜磁場コイル電源
314 無線周波数コイル
316 送受信器
318 撮像ゾーン
320 被検体
322 被検体支持台
324 クライオスタット
326 超電導コイル
328 補償コイル
330 低減磁場領域
332 ガントリー
333 回転軸
334 放射線治療源
335 回転アクチュエータ
336 コリメータ(強磁性部品)
338 放射線ビーム
340 支持台位置決めシステム
342 標的ゾーン
344 放射状経路
346 ゼロ交差
348 磁気補正素子
350 コンピュータシステム
352 プロセッサ
354 ハードウェアインタフェース
356 ユーザインタフェース
358 コンピュータストレージ
360 コンピュータメモリ
370 磁気共鳴データ
372 磁気共鳴画像
374 治療計画
376 画像レジストレーション
378 パルスシーケンス
380 磁場測定結果
382 制御モジュール
384 コマンド生成モジュール
386 磁気共鳴制御モジュール
388 画像再構成モジュール
390 画像セグメンテーションモジュール
400 半径方向距離
402 磁束密度
404 ゼロ交差
500 座標系の原点
502 X軸
504 Y軸
506 Z軸
508 磁石コイル
510 強磁性部品
600 原点に対する強磁性部品の位置
602 磁場強度
604 磁場寄与範囲
606 ゼロ交差
700 鉄ブロック
800 磁場寄与範囲
802 低減磁場領域
900 永久磁石
1000 コイル
1100 電流密度
1102 磁場寄与範囲
1104 低減磁場領域
Claims (17)
- 医療装置の磁場を補正する方法であって、前記医療装置は、撮像ゾーンから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴撮像システムを有し、前記磁気共鳴撮像システムは、前記撮像ゾーン内に前記磁場を生成する磁石を有し、前記磁石は更に、前記磁場が前記撮像ゾーンの外側にゼロ交差を有するように前記磁場を生成するよう適応され、前記医療装置は更に、前記撮像ゾーンの周りを回転するように構成されたガントリーを有し、前記ガントリーは回転軸の周りを回転するように構成され、前記医療装置は更に、前記ゼロ交差の一方側に位置する強磁性部品を有し、前記ガントリーは更に、前記強磁性部品を前記回転軸の周りで回転させるように構成され、
当該方法は、前記回転軸に垂直な放射状経路上に、前記ゼロ交差の反対側に位置させて、磁気補正素子を配設するステップを有し、
前記放射状経路は、前記強磁性部品の所定の距離の範囲内を通り、前記磁気補正素子は、前記強磁性部品による前記撮像ゾーン内の前記磁場の変化が抑制されるように前記放射状経路上で位置決めされ、
当該方法は更に、
少なくとも1つの回転位置で前記撮像ゾーン内の前記磁場を測定するステップと、
前記測定された磁場を用いて、前記強磁性部品による前記撮像ゾーン内の前記磁場の前記変化を決定するステップと、
前記磁場の前記変化が所定の閾値を上回る場合に、前記放射状経路に沿って前記磁気補正素子の位置を調整するステップと、
を繰り返し行って、前記磁場の前記変化を繰り返し低減することを有する、
方法。 - 医療装置の磁場を補正する方法であって、前記医療装置は、撮像ゾーンから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴撮像システムを有し、前記磁気共鳴撮像システムは、前記撮像ゾーン内に前記磁場を生成する磁石を有し、前記医療装置は更に、前記撮像ゾーンの周りを回転するように構成されたガントリーを有し、前記ガントリーは回転軸の周りを回転するように構成され、前記医療装置は更に強磁性部品を有し、前記ガントリーは更に、前記強磁性部品を前記回転軸の周りで回転させるように構成され、
当該方法は、前記回転軸に垂直な放射状経路上に位置させて、前記強磁性部品を包囲する補償コイルを配設するステップを有し、
当該方法は更に、
複数の異なる回転位置で前記撮像ゾーン内の前記磁場を測定するステップと、
前記測定された磁場を用いて、複数の異なる回転位置での前記強磁性部品による前記撮像ゾーン内の前記磁場の変化を決定するステップと、
前記強磁性部品による前記撮像ゾーン内の前記磁場の前記変化を抑制する回転位置φでの補償電流Iの関数I(φ)を決定するステップと、
を有する、
方法。 - 当該方法は更に、前記強磁性部品による前記撮像ゾーン内の前記磁場の前記変化を繰り返し低減するよう、前記磁場を測定した後に前記強磁性部品を前記放射状経路に沿って繰り返し再位置決めするステップを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記放射状経路に沿った前記強磁性部品の位置が経験的に選定される、請求項3に記載の方法。
- 前記医療装置は更に電源を有し、前記医療装置は更に、前記電源によって電流を供給されたときに補償磁場を生成するように構成されたコイルを有し、当該方法は更に、前記強磁性部品による前記撮像ゾーン内の前記磁場の前記変化を低減するよう、前記撮像ゾーン内の前記磁場を測定した後に、前記電源によって前記コイルに供給される前記電流を反復的に調整するステップを有する、請求項1又は3に記載の方法。
- 前記コイルは、前記強磁性部品の周囲の位置、及び前記放射状経路から所定の距離内の位置のうちの何れか一方に位置付けられる、請求項5に記載の方法。
- 前記磁気補正素子は、電源によって電流を供給されたときに補償磁場を生成するように構成されたコイル、強磁性素子、及び永久磁石のうちの何れか1つである、請求項1、3及び4の何れか一項に記載の方法。
- 当該方法は更に、少なくとも1つの更なる磁気補正素子を配設し、前記少なくとも1つの更なる磁気補正素子に対して前記補正の方法を反復することを有する、請求項1及び3乃至7の何れか一項に記載の方法。
- 前記磁場は、磁力計及び磁気共鳴撮像システムのうちの何れか一方を用いて測定される、請求項1及び3乃至8の何れか一項に記載の方法。
- 前記放射状経路に沿った前記磁気補正素子の配置は経験的に決定される、請求項1及び3乃至9の何れか一項に記載の方法。
- 前記放射状経路に沿った前記磁気補正素子の配置は解析及びシミュレーションによって決定される、請求項1及び3乃至9の何れか一項に記載の方法。
- 撮像ゾーンから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴撮像システムであり、当該磁気共鳴撮像システムは、前記撮像ゾーン内に磁場を生成する磁石を有し、前記磁石は更に、前記磁場が前記撮像ゾーンの外側にゼロ交差を有するように前記磁場を生成するよう適応される、磁気共鳴撮像システムと、
前記撮像ゾーンの周りを回転するように構成されたガントリーであり、回転軸の周りを回転するように構成されたガントリーと、
前記ゼロ交差の一方側に位置する強磁性部品であり、前記ガントリーが更に、当該強磁性部品を前記回転軸の周りで回転させるように構成される、強磁性部品と、
前記回転軸に垂直な放射状経路上に前記ゼロ交差の反対側で配置される磁気補正素子であり、前記放射状経路は、前記強磁性部品の所定の距離の範囲内を通り、当該磁気補正素子は、前記強磁性部品による前記撮像ゾーン内の前記磁場の変化が抑制されるように前記放射状経路上で位置決めされる、磁気補正素子と、
を有する医療装置。 - 撮像ゾーンから磁気共鳴データを収集する磁気共鳴撮像システムであり、当該磁気共鳴撮像システムは、前記撮像ゾーン内に磁場を生成する磁石を有する、磁気共鳴撮像システムと、
前記撮像ゾーンの周りを回転するように構成されたガントリーであり、回転軸の周りを回転するように構成されたガントリーと、
強磁性部品であり、前記ガントリーが更に、当該強磁性部品を前記回転軸の周りで回転させるように構成される、強磁性部品と、
電源と、
前記回転軸に垂直な放射状経路上に配置されて前記強磁性部品を包囲する補償コイルであり、当該補償コイルは、前記電源によって補償電流を供給されたときに補償磁場を生成するように構成され、前記補償電流は前記強磁性部品の回転位置に依存し、前記補償磁場は、前記強磁性部品による前記撮像ゾーン内の前記磁場の変化を抑制する、補償コイルと、
を有する医療装置。 - 前記強磁性部品は、前記強磁性部品による前記撮像ゾーン内の前記磁場の前記変化を低減するよう、前記放射状経路上で位置決めされる、請求項12に記載の医療装置。
- 当該医療装置は更に電源を有し、当該医療装置は更に、前記電源によって電流を供給されたときに補償磁場を生成するように構成されたコイルを有し、前記補償磁場は、前記強磁性部品による前記撮像ゾーン内の前記磁場の前記変化を低減する、請求項12又は14に記載の医療装置。
- 前記コイルは、前記強磁性部品の周囲の位置、及び前記放射状経路から所定の距離内の位置のうちの何れか一方に位置付けられる、請求項15に記載の医療装置。
- 前記強磁性部品は、放射線治療装置、線形加速器、荷電粒子ビーム送達システム、荷電粒子光学系、屈曲磁石、集束磁石、コリメータ、シャッター、減衰器、冷却システム、電源、制御ハードウェア、及びビームダンパーのうちの何れか1つの部品である、請求項12及び14乃至16の何れか一項に記載の医療装置。
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