JP6321818B2 - 磁気共鳴撮像用の無線周波数コイルを備えた真空スプリント - Google Patents

Description

真空スプリントは、負傷した身体部分を固定するための一時的な添え木として緊急事態で一般的に使用されている。磁気共鳴撮像は、患者が患うことがある多様な負傷を診断するために使用される一般的ツールである。磁気共鳴撮像の実行は、負傷した生体構造の近接した受信コイルの使用を必要とするが、これは、負傷した生体構造を固定する真空スプリント又はその他のタイプの添え木の存在によって困難にされることがある。

例示的な実施形態は、身体部分を支持する装置を記述する。当該装置は、前記身体部分を支持するように適応されたスリーブを含む。該スリーブはチャンバを収容し、該チャンバは、その中に含まれる空気の実質的に全てが抜かれるように構成される。当該装置はまた、上記チャンバの中に配置されたフレキシブル無線周波数サーフェス受信コイルを含む。

例示的な実施形態は更に、負傷身体部分の周りにスリーブを締め付けることを含む方法を記述する。上記スリーブはチャンバを収容しており、該チャンバは、その中に含まれる空気の実質的に全てが抜かれるように構成されている。上記チャンバの中にフレキシブル無線周波数サーフェスコイルが配置されている。当該方法は更に、上記チャンバから上記空気の実質的に全てを抜くことを含む。当該方法は更に、上記フレキシブル無線周波数サーフェスコイルを磁気共鳴撮像装置に結合することを含む。当該方法は更に、上記磁気共鳴撮像装置を用いて上記負傷身体部分を撮像することを含む。上記フレキシブル無線周波数サーフェスコイルが、この撮像のための受信コイルとして動作する。

従来技術の真空スプリントを示している。 無線周波数サーフェス受信コイルを患者に適用するための従来技術の装置の第１のビューを示している。 図２Ａの装置の第２のビューを示している。 例示的な一実施形態に従った、一体化された無線周波数サーフェス受信コイルを備えた真空スプリントを示している。 例えば図３の例示的真空スプリントなどの、一体化された無線周波数サーフェス受信コイルを備えた真空スプリントの例示的な使用方法を示している。 例示的な更なる一実施形態に従った、一体化された無線周波数サーフェス受信コイルを備えた真空スプリントを示している。

以下の説明及び関連する添付図面を参照することで、例示的な実施形態を更に理解することができる。図面において、同様の要素は同じ参照符号を備えている。具体的に、これらの例示的な実施形態は、固定を提供するとともに磁気共鳴撮像を支援する一体化された無線周波数サーフェス受信コイルを備えた真空スプリントに関する。

救急医療の施術者は一般的に、負傷した身体部分を一時的に固定するために真空スプリントを使用している。真空スプリントは、例えば関節脱臼、亜脱臼及び四肢の骨折などの外傷性の負傷を固定するために一般的に使用されている。真空スプリントは典型的に、直径２ミリメートル程度の多量のポリスチレンボールで充たされた外側のビニール敷きの層を有する。スリーブの内部から空気が抜かれると、スプリントが堅くなって負傷領域を固定する。

真空スプリントは如何なる形状にも合うように収縮するので、如何なるサイズの患者にも使用されることができ、その迅速且つ容易な適用が、それを特に小児の骨折の添え木固定に関して有効にしている。また、真空スプリントは、妨害的な金属部品を含有していないので、Ｘ線透過性であり、負傷した手足のＸ線画像と干渉しない。図１は、従来技術の真空スプリント１００を例示している。真空スプリント１００は、患者の生体構造の一領域を取り囲むように適応されたスリーブを形成する外張り（アウターシート）１１０の層を有し得る。真空スプリントの外張り１１０は、その中に、２ミリメートルの発泡ポリスチレンボール（図示せず）で充たされたチャンバを有する。真空スプリント１００は、面（フックアンドループ）ファスナで留めるストラップ１２０、１２２及び１２４によって、患者の生体構造の周りに締め付けられる。内室（チャンバ）からバルブ１３０を介して空気が抜かれ得る。真空スプリントについての更なる背景は、Letts等による“The Vacuum Splint：An Aid In Emergency Splinting of Fractures”，CMA Journal，1973年10月6日，第109巻，pp.599-600に見出し得る。

磁気共鳴撮像（“ＭＲＩ”）装置は、患者の多様な状態を診断するために一般的に使用されている。ＭＲＩ装置のコンポーネントの中に、患者の中に伝送される電磁場を生成する無線周波数（“ＲＦ”）送信コイルと、患者から得られた電磁放射線を検出するＲＦ受信コイルとがある。そして、検出された放射線が解析されることで、医療専門家が患者の診断を行うために調査し得る画像が生み出される。

ＲＦコイルは、ボリューム（体積）コイル及びサーフェス（表面）コイルという、２つの大まかなカテゴリーに分類され得る。サーフェスコイルは典型的に、関心ある患者の生体構造の上に直接的に置かれる単巻き又は複数巻きのループである。サーフェスコイルは、コイルに近い信号に敏感であり、故に、より効率的に関心器官内の信号を検出するので、ＲＦ受信コイルとして使用されることが多い。サーフェスコイルは、信号を増幅するのと同じく効率的に雑音を増幅してしまうが、サーフェスコイルの局在性により、患者の残りの部分からの雑音が抑制される。また、サーフェスコイルは、患者の表面の上又は周りに置かれるが、深い身体構造を撮像するように最適化され得る。しかしながら、サーフェスコイルは典型的に、全ての患者に対する最良の適合（ベストフィット）を常には提供しない剛体の中に収容されている。

図２Ａ及び２Ｂは、一体化されたＲＦ受信素子を備えた従来技術のＲＦコイル２００を例示している。図２Ａ及び２Ｂに示されるＲＦコイル２００は、患者の足及び足首に適用されるように適応されているが、当業者に明らかになるように、異なる身体部分に適用されるように異なるタイプのＲＦコイルが適応されてもよい。図２Ａは、ＲＦコイル２００の硬い外殻構造２１０を例示しており、これは例えば、硬質プラスチック又はその他の適切な非導電性材料から製造され得る。図２Ｂは、外殻構造２１０を透過的にした同じＲＦコイル２００を示している。図２Ｂはまた、上述のように医療撮像を可能にするために放射線を検出する働きをする受信コイル２２０、２２２及び２２４を例示している。当業者に更に明らかになるように、受信素子２２０、２２２及び２２４の数、形状、及び配置は、単に例示的なものであり、これらの様相は、異なる身体部分に適用されるように適応されるＲＦコイルや、同じ身体部分に適用されるように適応された異なるバージョンのＲＦコイルでは異なったものとなり得る。

ここに記載される例示的な実施形態は、ＲＦ受信コイルを真空スプリントにインテグレートする。図３は、例示的な一実施形態に従った真空スプリント３００を例示している。従来技術の真空スプリント１００のように、例示的な真空スプリント３００は、ビニール又はその他の適切材料とし得る外張り（アウターシート）３１０を含み得る。外張り３１０は、固定することが望ましくあり得る患者の生体構造の何らかの部分に適合するようにサイズ及び形状を定められたスリーブを形成し得る。図３は、患者の足及び足首を固定するように適応された真空スプリント３００を例示しているが、当業者に理解することになるように、これは単に例示的なものである。他の実施形態において、真空スプリント３００は、手首、腕若しくはその一部、肩、足首、脚、臀部、骨盤、胴、頸部、又は患者の生体構造のその他の所望部分を固定するように適応され得る。

真空スプリント３００の外張り３１０は、その中に、２ミリメートルの発泡ポリスチレンボールで充たされたチャンバを有し得る。当業者に明らかになるように、ボールの正確なサイズ及び材料は、異なる実施形態では異なるものとなることができ、また、後述するように働くことが可能である限り、その他のタイプの粒子が使用されてもよい。真空スプリント３００はまた、固定されるべき領域の周りに真空スプリント３００を締め付けるためのストラップ３２０、３２２及び３２４を含み得る。例示的な一実施形態において、ストラップ３２０、３２２及び３２４は、面ファスナによって閉じ得るが、他の実施形態は、固定された領域の撮像と干渉しないように非金属にしたまま、固定される領域の周りに真空スプリント３００を締め付けるのに十分な、異なるタイプのストラップ及びファスナを使用してもよい。当業者に更に明らかになるように、使用されるストラップの正確な個数及び配置は、異なる実施形態では異なったものとなることができ、例えば、患者の体のいっそう大きい領域を固定するように適応されるスプリントは、より多くのストラップを含み得る。

真空スプリント３００はまた、外張り３１０を通り抜けるバルブ３３０を含み得る。バルブ３３０は、真空チューブ３４０に結合されることができ、あるいは代替として、外張り３１０の中から空気が抜かれることを可能にするその他の吸引力に結合され得る。好ましくは、真空スプリント３００から空気を抜くために真空チューブ３４０中に吸引力を生成するコンプレッサ又はその他のドライバは、患者の画像を記録するために生成される磁場と干渉しないよう、ＭＲＩ機器から十分大きく離れた距離に置かれ得る。

真空スプリント３００はまた、外張り３１０の中に配置されたフレキシブルＲＦサーフェス受信コイル素子３５０、３５２及び３５４を含み得る。フレキシブルＲＦサーフェス受信コイル３５０、３５２及び３５４は、真空スプリント３００が開かれたり閉じられたりするときに屈曲することが可能であり且つＲＦサーフェス受信コイルとして機能することが可能な、如何なる適切な金属材料から製造されてもよい。コイル素子３５０、３５２及び３５４は、典型的には銅から製造され得るが、他の例では、ここに記載するように働くことが可能なその他の金属又は非金属の導電材料から製造されてもよい。これらの例示的な実施形態は、３つのフレキシブルＲＦサーフェス受信コイル素子３５０、３５２及び３５４を用いた真空スプリント３００を参照して説明されるが、他の実施形態においては、単一のフレキシブルＲＦサーフェス受信コイル又は様々な素子数が使用され得る。フレキシブルＲＦサーフェス受信コイル素子３５０、３５２及び３５４は、真空スプリント３００が使用中のときに外張り３１０が気密のままであることを可能にするように外張り３１０を横切っているポート３８０を通じて、コイル電源３６０及び伝送ケーブル３７０によってＭＲＩ装置に接続され得る。

図４は、真空スプリント３００を用いて患者の体の関心領域を固定し、且つそれに続いて、ＭＲＩ装置を用いて該領域を撮像する例示的な方法４００を示している。方法４００は、単一の個人による実行を参照して説明されるが、明らかになるように、複数の異なる医療専門家又はその他の適切な個人が、方法４００の様々なステップを実行してもよい。ステップ４１０にて、救急医療隊員、その他の医療専門家、又はその他関連する個人が、真空スプリント３００を患者の体の該当領域に適用し得る。ステップ４２０にて、スプリントを適用した人が、ストラップ３２０、３２２及び３２４を閉じることによって、負傷領域の周りにスプリントを締め付け得る。

ステップ４３０にて、上記の人が、バルブ３３０を真空源に結合し得る。上述のように、これは例えば、ＭＲＩ装置又はその付近にインテグレートされた真空ポートとすることができ、必要なコンプレッサ又は真空ポンプが、撮像プロセスと干渉しないよう、真空チューブのみをＭＲＩ装置それ自体の近くにして、ＭＲＩ装置から安全な距離に配置され得る。ステップ４４０にて、真空源が外張り３１０の内側から空気を抜く。これは、真空スプリント３００を患者の生体構造の周りで収縮させて堅くならせ、関心領域の安定性及び固定をもたらす。患者に適用されるこの適合は、他のタイプのスプリントよりも良好になり得るが、外張り３１０の表面が僅かにでこぼこになって、皮膚への空気循環を可能にしてもよい。フレキシブルＲＦサーフェス受信コイル３５０も、患者の生体構造の周りに圧縮されて、やはり患者の生体構造にカスタマイズされた硬いコイルを作り出し得る。

ステップ４５０にて、フレキシブルＲＦサーフェス受信コイル３５０が、ポート３８０を介してＭＲＩ装置に結合される。フレキシブルＲＦサーフェス受信コイル３５０が患者の生体構造の近傍で用意が整うので、撮像を行うために外付けの受信コイルを使用する必要はない。ステップ４６０にて、ＭＲＩ装置を用いて、技術的に知られているようにして、患者の生体構造のＭＲＩ撮像が始まり得る。撮像が完了した後、真空スプリント３００は、技術的に知られているようにして、負傷した生体構造に安定性を提供し続け得る。その後、ステップ４７０にて、真空スプリント３００が、適切なときに、患者の生体構造から取り外され得る。当業者に明らかになるように、この取外しは、患者の状態の性状に基づいて、ＭＲＩ撮像の直後、診断が為された後、又は何らかのその他の適時とし得る。ステップ４７０の後、この方法は終了する。

図５は、例示的な更なる一実施形態に従った真空スプリント５００を示している。例示的な真空スプリント５００は、患者の肩に適用されるように適応されたものであるが、上述の例示的な真空スプリント３００と同じ要素を数多く含み得る。故に、真空スプリント５００は、上述のようにポリスチレンボールで充たされ得る外張り５１０を含んでいる。真空スプリント５００は、例えば面ファスナ留めによって固定され得るストラップ５２０及び５２２によって、関心領域（例えば、肩）の周りに締め付けられるように適応され得る。真空スプリント５００はまた、外張り５１０を通り抜けるバルブ５３０を含み得る。バルブ５３０は、真空チューブ５４０に結合されることができ、あるいは代替として、外張り５１０の中から空気が抜かれることを可能にするその他の吸引力に結合され得る。

真空スプリント５００はまた、真空スプリント３００の中に配置されたコイル素子３５０、３５２及び３５４を参照して上述したのと同様に、外張り５１０の中に配置されたフレキシブルＲＦサーフェス受信コイル素子５５０及び５５２を含み得る。真空スプリント５００はまた、患者の背後の、図５では見て取れない、１つ以上の後部コイル素子を含んでいてもよい。真空スプリント３００の場合もそうであったように、真空スプリント５００の中のコイル素子の正確な個数及び配置は、単に例示的なものであり、当業者に明らかになるように、これらの様相は異なる実施形態の間で異なり得る。フレキシブルＲＦサーフェス受信コイル素子５５０及び５５２は、真空スプリント５００が使用中のときに外張り５１０が気密のままであることを可能にするように外張り５１０を横切っているポート５８０を通じて、コイル電源５６０及び伝送ケーブル５７０によってＭＲＩ装置に接続され得る。真空スプリント５００の使用の仕方は、真空スプリント３００を参照して上述した方法４００と実質的に同様とし得る。

これらの例示的な実施形態は、従来技術の真空スプリントによって提供されるものと実質的に同等の安定性及び固定を患者に提供し得る。スプリントから空気が真空引きされると、これらの例示的な真空スプリントの中に収容されたコイル素子が硬くなり得るので、患者の動きを制限する助けとなり得る。加えて、スプリントから空気が真空引きされると、コイル形状が患者の生体構造に従うので、ＲＦサーフェス受信コイルを患者に適用するための既存の装置よりも、患者にとって快適であり得る。これら例示的な実施形態のＲＦサーフェス受信コイルの、患者の生体構造への近接適合の、更なる１つの利点として、患者の生体構造の周りでの正確なフィットによって、より良い信号対雑音比が達成され得る。さらに、これらの例示的な真空スプリントによって提供される高度な安定性は、得られるＭＲＩスキャンにおいて動きアーチファクトを最小化するのに役立ち得る。

当業者に明らかになるように、これらの例示的な実施形態には、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な変更が為され得る。故に、意図されることには、本発明は、添付の請求項の範囲及びそれらの均等範囲に入る限りにおいて本発明の変更及び変形に及ぶものである。

Claims (15)

1. 身体部分を支持する装置であって、
   前記身体部分を支持するように適応されたスリーブであり、該スリーブはチャンバを収容し、該チャンバは、その中に含まれる空気の実質的に全てが抜かれるように構成される、スリーブと、
   前記チャンバの内部に配置された磁気共鳴撮像用のフレキシブル無線周波数サーフェス受信コイルと、
   を有する装置。
2. 前記身体部分は、腕、手首、肩、脚、足首、臀部、骨盤、胴及び頸部のうちの１つである、請求項１に記載の装置。
3. 当該装置は更に、前記チャンバの内部に置かれた複数の粒子を有し、前記粒子はボールを含む、請求項１に記載の装置。
4. 前記ボールは、２ミリメートルに略等しい直径を有する、請求項３に記載の装置。
5. 前記ボールはポリスチレンを有する、請求項３に記載の装置。
6. 前記身体部分の周りに前記スリーブを締め付けるＸ線透過性のストラップ、
   を更に有する請求項１に記載の装置。
7. 前記Ｘ線透過性のストラップは、面ファスナにより締め付ける、請求項６に記載の装置。
8. 前記フレキシブル無線周波数サーフェス受信コイルを磁気共鳴撮像装置に接続するためのポート、
   を更に有する請求項１に記載の装置。
9. 前記フレキシブル無線周波数サーフェス受信コイルは銅を有する、請求項１に記載の装置。
10. 前記フレキシブル無線周波数サーフェス受信コイルは、複数のコイル素子を有する、請求項１に記載の装置。
11. 負傷身体部分の周りにスリーブを締め付け、前記スリーブは、チャンバと、前記チャンバの内部に配置された磁気共鳴撮像用のフレキシブル無線周波数サーフェスコイルとを収容しており、前記チャンバは、その中に含まれる空気の実質的に全てが抜かれるように構成されており、
    前記チャンバから前記空気の実質的に全てを抜き、
    前記フレキシブル無線周波数サーフェスコイルを磁気共鳴撮像装置に結合し、且つ
    前記磁気共鳴撮像装置を用いて前記負傷身体部分を撮像し、前記フレキシブル無線周波数サーフェスコイルが当該撮像用の受信コイルとして動作する、
    ことを有する方法。
12. 前記負傷身体部分は、腕、手首、肩、脚、足首、臀部、骨盤、胴及び頸部のうちの１つである、請求項１１に記載の方法。
13. 前記スリーブは、Ｘ線透過性のストラップで、前記負傷身体部分の周りに締め付けられる、請求項１１に記載の方法。
14. 前記フレキシブル無線周波数サーフェスコイルは、前記スリーブを横切っているポートによって、前記磁気共鳴撮像装置に結合される、請求項１１に記載の方法。
15. 前記フレキシブル無線周波数サーフェスコイルは、複数のコイル素子を有する、請求項１１に記載の方法。

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