JP6991793B2 - Magnetic resonance imaging device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI:Magnetic Resonance Imaging)装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus.
MRI装置は、天板上の被検体を撮像し、被検体の内部情報を画像データとして取得する装置である。 The MRI apparatus is an apparatus that captures an image of a subject on a top plate and acquires internal information of the subject as image data.
MRI装置は、傾斜磁場コイルと、高周波パルス、即ち、RF(Radio Frequency)パルスを送信する送信コイル、例えばWB(Whole Body)コイルとを備える。WBコイルは、RF送信器からRFパルス信号を受信し、静磁場中に置かれた撮像部位の原子核スピンをラーモア周波数の高周波パルス、即ち、RFパルスで励起する。そして、MRI装置は、当該励起に伴って撮像部位から発生する磁気共鳴信号、即ち、MR(Magnetic Resonance)信号を受信コイル、例えばローカルコイルで受信し、MR信号に基づいて画像データを生成する。 The MRI apparatus includes a gradient magnetic field coil and a transmission coil that transmits a high frequency pulse, that is, an RF (Radio Frequency) pulse, for example, a WB (Whole Body) coil. The WB coil receives an RF pulse signal from the RF transmitter and excites the nuclear spin of the imaging site placed in a static magnetic field with a high frequency pulse of Larmor frequency, that is, an RF pulse. Then, the MRI apparatus receives a magnetic resonance signal generated from the imaging site in association with the excitation, that is, an MR (Magnetic Resonance) signal with a receiving coil, for example, a local coil, and generates image data based on the MR signal.
傾斜磁場コイルは、それぞれ異なる方向の傾斜磁場を発生させる複数のチャンネルを備える。MRI装置によるパルスシーケンスの実行中に、チャンネル間の意図しない電位差があった場合には、チャンネル間での放電や、空間放電が発生している可能性がある。放電の影響は、使用上全く問題の無い場合もあるが、画像上にノイズが発生する場合、絶縁破壊を起こして傾斜磁場を発生させることができなくなる場合、最悪は傾斜磁場コイルを破損しMRI装置が機能しなくなる場合もあり、放電の程度が大きくなるほど問題が大きくなる。 The gradient magnetic field coil includes a plurality of channels that generate gradient magnetic fields in different directions. If there is an unintended potential difference between channels during execution of a pulse sequence by the MRI apparatus, there is a possibility that discharge between channels or space discharge has occurred. The effect of electric discharge may not be a problem in use at all, but if noise is generated on the image, dielectric breakdown occurs and it becomes impossible to generate a gradient magnetic field, in the worst case, the gradient magnetic field coil is damaged and MRI. The device may not function, and the greater the degree of discharge, the greater the problem.
本発明が解決しようとする課題は、傾斜磁場コイルの異常を装置に影響が出るレベルまで悪化する前に認識することができるMRI装置を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide an MRI apparatus capable of recognizing an abnormality of a gradient magnetic field coil before it deteriorates to a level that affects the apparatus.
本実施形態に係るMRI装置は、傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルへの出力情報を検出するセンサと、特定シーケンスの実行中に、シーケンス出力情報と前記傾斜磁場コイルへの前記出力情報との差分を行って複数の差分値を求め、前記複数の差分値を積分して積分値を求め、前記積分値が所定の閾値を超えた際に異常ありと判定する判定手段と、を有する。 The MRI apparatus according to the present embodiment includes a gradient magnetic field coil, a sensor that detects output information to the gradient magnetic field coil, and sequence output information and the output information to the gradient magnetic field coil during execution of a specific sequence. It has means for determining that there is an abnormality when a plurality of difference values are obtained by performing a difference, the plurality of difference values are integrated to obtain an integrated value, and the integrated value exceeds a predetermined threshold value.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態に係るMRI装置の全体構成を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic view showing the overall configuration of the MRI apparatus according to the present embodiment.
図1は、本実施形態に係るMRI装置1を示す。MRI装置1は、磁石架台100、制御キャビネット300、コンソール400、及び寝台装置500を備える。磁石架台100、制御キャビネット300、及び寝台装置500は、一般的には、検査室に備えられる。検査室は、撮影室とも呼ばれる。コンソール400は、制御室に備えられる。制御室は、操作室とも呼ばれる。
FIG. 1 shows an
磁石架台100は、静磁場磁石10、傾斜磁場コイル11、及びWBコイル12を有する。これらの部材は円筒状の筐体に収納されている。寝台装置500は、寝台本体50及び天板51を有する。
The
制御キャビネット300は、傾斜磁場用電源31(X軸用31x、Y軸用31y、Z軸用31z)、RF送信器32、RF受信器33、及びシーケンスコントローラ34を備える。
The
コンソール400は、処理部(例えば、処理回路)40、記憶部(例えば、記憶回路)41、表示部(例えば、ディスプレイ)42、及び入力部(例えば、入力回路)43を備える。コンソール400は、ホスト計算機として機能する。
The
磁石架台100の静磁場磁石10は、磁石が円筒形状の磁石構造であるトンネルタイプと、撮像空間を挟んで上下に一対の磁石が配置された開放型(オープン型)とに大別される。ここでは、静磁場磁石10がトンネル型である場合について説明するが、その場合に限定されるものではない。
The static
静磁場磁石10は、概略円筒形状をなしており、被検体、例えば患者Uが搬送されるボア内に静磁場を発生させる。ボアとは、磁石架台100の円筒内部の空間のことである。静磁場磁石10は、例えば、液体ヘリウムを保持するための筐体と、液体ヘリウムを極低温に冷却するための冷凍機と、筐体内部の超伝導コイルとによって構成される。なお、静磁場磁石10は、永久磁石によって構成されてもよい。以下、静磁場磁石10が、超伝導コイルを有する場合について説明する。
The static
静磁場磁石10は、超伝導コイルを内蔵し、液体ヘリウムによって超伝導コイルが極低温に冷却されている。静磁場磁石10は、励磁モードにおいて静磁場用電源から供給される電流を超伝導コイルに印加することで静磁場を発生する。その後、永久電流モードに移行すると、静磁場用電源は切り離される。一旦永久電流モードに移行すると、静磁場磁石10は、長時間、例えば1年以上に亘って、静磁場を発生し続ける。
The static
傾斜磁場コイル11は、静磁場磁石10と同様に概略円筒形状をなし、静磁場磁石10の内側に設置されている。傾斜磁場コイル11は、傾斜磁場用電源31から供給される電力により傾斜磁場を患者Uに印加する。
The gradient
ここで、傾斜磁場の生成に伴って発生する渦電流がイメージングの妨げとなることから、傾斜磁場コイル11として、例えば、渦電流の低減を目的としたASGC(Actively Shielded Gradient Coil)が用いられてもよい。ASGCは、X軸、Y軸、及びZ軸方向の各傾斜磁場をそれぞれ形成するためのメインコイルの外側に、漏れ磁場を抑制するためのシールドコイルを設けた傾斜磁場コイルである。
Here, since the eddy current generated by the generation of the gradient magnetic field hinders the imaging, for example, ASGC (Actively Shielded Gradient Coil) for the purpose of reducing the eddy current is used as the gradient
WBコイル12は、全身用コイルとも呼ばれ、傾斜磁場コイル11の内側に患者Uを取り囲むように概略円筒形状に設置されている。WBコイル12は、送信コイルとして機能する。つまり、WBコイル12は、RF送信器32から伝送されたRFパルス信号に従ってRFパルスを患者Uに向けて送信する。一方、WBコイル12は、RFパルスを送信する送信コイルとしての機能に加え、受信コイルとしての機能を備える場合もある。その場合、WBコイル12は、受信コイルとして、原子核の励起によって患者Uから放出されるMR信号を受信する。
The WB
MRI装置1は、WBコイル12の他、ローカルコイル20を備える場合もある。ローカルコイル20は、患者Uの体表面に近接して配置される。ローカルコイル20は、複数のコイル要素を備えてもよい。これら複数のコイル要素は、ローカルコイル20の内部でアレイ状に配列されるため、PAC(Phased Array Coil)と呼ばれることもある。
The
ローカルコイル20には幾つかの種別がある。例えば、ローカルコイル20には、図1に示すように患者Uの胸部、腹部、又は脚部に設置されるボディコイル(Body Coil)や、患者Uの背側に設置されるスパインコイル(Spine Coil)といった種別がある。この他、ローカルコイル20には、患者Uの頭部を撮像するための頭部コイル(Head Coil)や、足を撮像するためのフットコイル(Foot Coil)といった種別もある。また、ローカルコイル20には、手首を撮像するためのリストコイル(Wrist Coil)、膝を撮像するためのニーコイル(Knee Coil)、肩を撮像するためのショルダーコイル(Shoulder Coil)といった種別もある。
There are several types of
ローカルコイル20は、受信コイルとして機能する。つまり、ローカルコイル20は、前述のMR信号を受信する。ただし、ローカルコイル20は、MR信号を受信する受信コイルとしての機能に加え、RFパルスを送信する送信コイルとしての機能を備える送受信コイルでもよい。例えば、ローカルコイル20としての頭部コイル及びニーコイルの中には、送受信コイルも存在する。つまり、ローカルコイル20は、送信専用、受信専用、送受信兼用の種別を問わない。
The
傾斜磁場用電源31は、X軸、Y軸、及びZ軸方向について傾斜磁場を発生するコイルそれぞれを駆動する各チャンネル用の傾斜磁場用電源31x,31y,31zを備える。傾斜磁場用電源31x、31y、31zは、シーケンスコントローラ34の指令により、必要な電流を各チャンネル独立に出力する。それにより、傾斜磁場コイル11は、X軸、Y軸、及びZ軸の方向における傾斜磁場を患者Uに印加することができる。なお、傾斜磁場用電源31の詳細構成については、図2及び図6を用いて後述する。
The gradient magnetic
RF送信器32は、シーケンスコントローラ34からの指示に基づいてRFパルス信号を生成する。RF送信器32は、生成したRFパルス信号をWBコイル12に伝送する。なお、RF送信器32の詳細構成については、図2を使って後述する。
The
ローカルコイル20で受信したMR信号、より具体的には、ローカルコイル20内の各コイル要素で受信したMR信号は、RF受信器33に伝送される。各コイル要素の出力線路や、WBコイル12の出力線路はチャンネルと呼ばれる。このため、各コイル要素やWBコイル12から出力される夫々のMR信号をチャンネル信号と呼ぶこともある。WBコイル12で受信したチャンネル信号もRF受信器33に伝送される。
The MR signal received by the
RF受信器33は、ローカルコイル20やWBコイル12からのチャンネル信号、即ち、MR信号をAD(Analog to Digital)変換して、シーケンスコントローラ34に出力する。デジタルに変換されたMR信号は、生データ(Raw Data)と呼ばれることもある。
The
シーケンスコントローラ34は、コンソール400による制御のもと、傾斜磁場用電源31、RF送信器32、及びRF受信器33をそれぞれ駆動することによって患者Uの撮像を行う。撮像によってRF受信器33から生データを受信すると、シーケンスコントローラ34は、その生データをコンソール400に送信する。
The
シーケンスコントローラ34は、処理回路(図示を省略)を具備する。この処理回路は、例えば所定のプログラムを実行するプロセッサや、FPGA(Field Programmable Gate Array)及びASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアで構成される。
The
コンソール400は、処理回路40、記憶回路41、ディスプレイ42、及び入力回路43を備える。
The
処理回路40は、専用又は汎用のCPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro Processor Unit)の他、特定用途向け集積回路(ASIC)、及び、プログラマブル論理デバイス等の処理回路を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス(SPLD:Simple Programmable Logic Device)、複合プログラマブル論理デバイス(CPLD:Complex Programmable Logic Device)、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)等の回路が挙げられる。処理回路40は、記憶回路41に記憶された、又は、処理回路40内に直接組み込まれたプログラムを読み出し実行することで、シーケンスコントローラ34の動作を制御し、パルスシーケンス(本明細書において、単に「シーケンス」と呼ぶ)に従った撮像を実行してMR画像を生成する機能を実現する。
The
また、処理回路40は、単一の処理回路によって構成されてもよいし、複数の独立した処理回路の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、複数の記憶回路41が複数の処理回路の機能に対応するプログラムをそれぞれ記憶するものであってもよいし、1個の記憶回路41が複数の処理回路の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。
Further, the
記憶回路41は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)等の半導体メモリ素子、ハードディスク、及び光ディスク等を備える。記憶回路41は、USB(Universal Serial bus)メモリ及びDVD(Digital Video Disk)等の可搬型メディアを備えてもよい。記憶回路41は、処理回路40において用いられる各種処理プログラム(アプリケーションプログラムの他、OS(Operating System)等も含まれる)や、プログラムの実行に必要なデータや、医用画像を記憶する。また、OSに、操作者に対するディスプレイ42への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力回路43によって行うことができるGUI(Graphical User Interface)を含めることもできる。
The
ディスプレイ42は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、及び有機EL(Electro Luminescence)パネル等の表示デバイスである。
The
入力回路43は、操作者によって操作が可能な入力デバイスからの信号を入力する回路であり、ここでは、入力デバイス自体も入力回路43に含まれるものとする。入力デバイスは、ポインティングデバイス(例えばマウス)、キーボード、及び各種ボタン等を含む。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路43はその操作に応じた入力信号を生成して処理回路40に出力する。なお、MRI装置1は、入力デバイスがディスプレイ42と一体に構成されたタッチパネルを備えてもよい。
The
コンソール400は、処理回路40による制御の下、シーケンスコントローラ34から送信されるMR信号を収集し、収集したMR信号を記憶回路41に記憶する。コンソール400は、処理回路40による制御の下、記憶回路41に記憶されたMR信号に対して、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、患者U内の所望のMR画像を生成する。そして、コンソール400は、処理回路40による制御の下、生成した各種MR画像を記憶回路41に格納する。
The
寝台装置500は、寝台本体50及び天板51を備える。寝台本体50は、天板51を例えば、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向に移動可能なように配置する。天板51のX軸方向の移動は、天板51の左右方向、つまり、天板51の短手方向の移動である。天板51のY軸方向の移動は、天板51の上下方向、つまり、天板51の厚み方向の移動である。天板51のZ軸方向の移動は、天板51の前後方向、つまり、天板51の長手方向の移動である。撮像前に天板51に配置された患者Uを所定の高さまでY軸方向に移動させる。その後、寝台本体50は、天板51をZ軸方向に走行させて患者Uを磁石架台100内部に移動させる。
The
図2は、MRI装置1に備えられる傾斜磁場用電源31の詳細構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of a gradient magnetic
図2は、傾斜磁場用電源31と、傾斜磁場用電源31を制御するシーケンスコントローラ34と、傾斜磁場用電源31から供給される電力により傾斜磁場を患者Uに印加する傾斜磁場コイル11とを示す。ここで、傾斜磁場コイル11は、X軸方向について傾斜磁場を発生させるXチャンネル11xと、Y軸方向について傾斜磁場を発生させるYチャンネル11yと、Z軸方向の傾斜磁場を発生させるZチャンネル11zとを備える。
FIG. 2 shows a gradient magnetic
傾斜磁場用電源31は、交流-直流変換器61と、平滑コンデンサ62と、傾斜磁場アンプ63x,63y,63zと、電流センサ64x,64y,64zと、本実施形態に係る判定手段とを備える。図2に示す構成において、判定手段は、差分回路65x,65y,65zと、積分回路66x,66y,66zと、A/D(Analog to Digital)変換回路67x,67y,67zと、判定回路68と、を含む。傾斜磁場用電源31は、三相交流電源Sから電力が供給され、負荷である傾斜磁場コイル11に接続して電流を供給するように構成される。
The gradient magnetic
交流-直流変換器61は、三相交流電源Sに接続された三相交流電圧を、例えば2000Vの直流電圧に昇圧する機能を備える。
The AC-
平滑コンデンサ62は、交流-直流変換器61の出力側に接続され、直流電圧を平滑する。
The smoothing
傾斜磁場アンプ63x,63y,63zは、チャンネル11x,11y,11zにそれぞれ対応する。傾斜磁場アンプ63x,63y,63zは、平滑コンデンサ62にそれぞれ接続され、平滑された直流電圧を受電する。傾斜磁場アンプ63x,63y,63zは、チャンネル11x,11y,11zにそれぞれ電流を供給する。
The gradient
傾斜磁場アンプ63x,63y,63zは、マルチレベルインバータ回路71x,71y,71zを設ける。マルチレベルインバータ回路71x,71y,71zは、チャンネル11x,11y,11zにそれぞれ対応する。マルチレベルインバータ回路71x,71y,71zは、入力の直流電圧源を構成する平滑コンデンサ62に並列にそれぞれ接続されるフルブリッジ回路である。マルチレベルインバータ回路71x,71y,71zの出力は、負荷であるチャンネル11x,11y,11zにそれぞれ供給される。
The gradient
電流センサ64x,64y,64zは、チャンネル11x,11y,11zにそれぞれ対応する。電流センサ64x,64y,64zは、マルチレベルインバータ回路71x,71y,71zの出力がチャンネル11x,11y,11zにそれぞれ供給されると、チャンネル11x,11y,11zに流れる電流をそれぞれ検出する。
The
図3は、MRI装置1において、電流センサ64x,64y,64zが検出した電流の推移の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the transition of the current detected by the
図3は、電流センサ64xによる検出電流Pxの推移と、電流センサ64yによる検出電流Pyの推移と、電流センサ64zによる検出電流Pzの推移とを示す。図3に示すように、シーケンスコントローラ34からのシーケンス出力情報Rx,Ry,Rz(図2に図示)に応じ、チャンネル11x,11y,11zにはそれぞれ、異なる波形の電流が供給される。図3に示す例では、チャンネル11x,11z間の電位差に起因して、電流センサ64xによる検出電流Pxに放電出力が観測されている。
FIG. 3 shows the transition of the detected current Px by the
図2の説明に戻って、差分回路65x,65y,65zは、チャンネル11x,11y,11zにそれぞれ対応する。差分回路65x,65y,65zは、パルスシーケンス(本明細書において、単に「シーケンス」と呼ぶ)の実行中に、シーケンスの種類に応じたシーケンス出力情報(例えば、指令電流)Rx,Ry,Rzと、実際の出力情報(例えば、検出電流)Sx,Sy,Szとの差分を行って、チャンネル毎に複数の差分値を求める。
Returning to the description of FIG. 2, the
図4は、MRI装置1に備えられる傾斜磁場コイル11における差分値の時間推移の一例をグラフとして示す図である。
FIG. 4 is a graph showing an example of the time transition of the difference value in the gradient
図4に示すように、一検査で複数、例えば、2個のシーケンスを実行した場合の、Xチャンネル11xに対応する差分値の時間推移を示す。
As shown in FIG. 4, the time transition of the difference value corresponding to the
図4に示すように、第1のシーケンスの実行中は、Xチャンネル11xにおける差分値の上昇の度合は小さい。一方で、第2のシーケンスの実行中は、Xチャンネル11xにおける差分値の上昇の度合は大きい。差分値の上昇の度合が大きい第2のシーケンスとしては、例えば、k空間データを傾斜磁場の極性反転を繰り返しながら収集する、エコープラナーイメージング(EPI)に分類されるシーケンスが挙げられる。拡散強調画像(DWI)を取得するシーケンスは第2のシーケンスの一例である。このような特定シーケンスは、チャンネルに印加される電圧の変動が大きく、チャンネルの放電を伴い易いからである。
As shown in FIG. 4, the degree of increase in the difference value in the
図2の説明に戻って、積分回路66x,66y,66zは、チャンネル11x,11y,11zにそれぞれ対応する。積分回路66x,66y,66zは、差分回路65x,65y,65zによって求められた複数の差分値を積分して、チャンネル毎に積分値を求める。各チャンネルの積分値は、チャンネルの放電量と推定される。また、差分値を取ることによって、放電ノイズ成分のみを抽出できる。積分値は、図4に示す差分値の推移を示すグラフと横軸とに挟まれる斜線部分、即ち、閉曲線の面積として定義される。
Returning to the description of FIG. 2, the integrating
A/D変換回路67x,67y,67zは、チャンネル11x,11y,11zにそれぞれ対応する。A/D変換回路67x,67y,67zは、積分回路66x,66y,66zによる積分値をデジタル変換する。
The A /
判定回路68は、A/D変換回路67x,67y,67zから出力されたチャンネル毎の積分値が所定の閾値を超えた際に異常ありと判定する。なお、判定回路68は、チャンネル11x,11y,11zにそれぞれ対応するように3個設けられても良い。
The
図4に示す第1及び第2のシーケンスを用いて判定回路68の動作を説明すると、判定回路68は、第2のシーケンスの実行中、略連続的、又は、断続的(例えば、繰り返し時間TRの自然数倍の周期)に、Xチャンネル11xに関する積分値と所定の閾値との比較を行う。そして、判定回路68は、第2のシーケンスの実行中に当該積分値が所定の閾値を超えた時点で異常あり、つまり、放電量が過大であると判定して、シーケンスコントローラ34を介して操作者にその旨を報知(例えば、警告表示)する。
Explaining the operation of the
又は、判定回路68は、第2のシーケンスの実行中、略連続的、又は、断続的に、Xチャンネル11xに関する積分値と所定の閾値との比較を行う。そして、判定回路68は、第2のシーケンスの実行中に当該積分値が所定の閾値を超えた場合に、第1及び第2のシーケンスを含む検査の終了後に異常ありと判定して、シーケンスコントローラ34を介して操作者にその旨を報知する。
Alternatively, the
なお、図4を用いてXチャンネル11xに関する積分値と所定の閾値との比較を行う場合を説明したが、チャンネル11y,11zに関しても同様に積分値と所定の閾値との比較をそれぞれ行うことができる。複数のチャンネルに関する積分値と所定の閾値との比較をそれぞれ行う場合、判定回路68は、1個のチャンネルでも積分値が所定の閾値を超えた際に異常ありと判定しても良いし、全てのチャンネルに関する積分値が所定の閾値を超えた際に異常ありと判定しても良い。
Although the case where the integrated value for the
このように、MRI装置1は、パルス幅変調制御を伴わない検出信号Sx,Sy,Szに基づいてチャンネル毎に積分値を求め、シーケンスの実行中に積分値と所定の閾値を比較する。
As described above, the
図5は、従来技術に係るMRI装置の傾斜磁場用電源の詳細構成を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a detailed configuration of a power supply for a gradient magnetic field of the MRI apparatus according to the prior art.
図5は、傾斜磁場用電源131と、傾斜磁場用電源131を制御するシーケンスコントローラ134と、傾斜磁場用電源131から供給される電力により傾斜磁場を患者に印加する傾斜磁場コイル111とを示す。傾斜磁場コイル111の構成及び機能については、図2に示す傾斜磁場コイル11と同等であるので説明を省略する。
FIG. 5 shows a gradient magnetic
傾斜磁場用電源131は、交流-直流変換器161と、平滑コンデンサ162と、傾斜磁場アンプ163x,163y,163zと、電流センサ164x,164y,164zとを備える。傾斜磁場用電源131は、三相交流電源Sから電力が供給され、負荷である傾斜磁場コイル111に接続して電流を供給するように構成される。交流-直流変換器161と、平滑コンデンサ162と、電流センサ164x,164y,164zとの構成及び機能については、図2に示す交流-直流変換器61と、平滑コンデンサ62と、電流センサ64x,64y,64zと同等であるので説明を省略する。
The gradient magnetic
傾斜磁場アンプ163x,163y,163zは、マルチレベルインバータ回路171x,171y,171zに加え、スイッチング制御回路172x,172y,172zを設ける。
The gradient
スイッチング制御回路172x,172y,172zは、チャンネル111x,111y,111zにそれぞれ対応する。スイッチング制御回路172x,172y,172zは、シーケンスコントローラ134からの指令電流Rx,Ry,Rzと電流センサ164x,164y,164zの検出電流Tx,Ty,Tzとをそれぞれ入力し、両者の差が0になるようにスイッチング波形をそれぞれ算出する。そして、スイッチング制御回路172x,172y,172zは、各チャンネルにおけるスイッチング波形に基づいて、制御信号線Lx,Ly,Lzを介してマルチレベルインバータ回路171x,171y,171zをそれぞれパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)制御する。
The switching
図5に示す従来技術のMRI装置は、スイッチング制御回路172x,172y,172zを設け、パルス幅変調制御後のパルス幅変化後の検出電流Tx,Ty,Tzに基づく複数の差分値を求めるものである。そのため、従来技術のMRI装置によると、スイッチング制御回路172x,172y,172zへの指令電流Rx,Ry,Rzの入力が必要になることに加え、傾斜磁場コイル111における製造上の品質のばらつきを考慮した傾斜磁場コイル111の状態を判定できない。
The conventional MRI apparatus shown in FIG. 5 is provided with switching
MRI装置1によると、パルス幅変調制御を伴わない検出信号Sx,Sy,Szに基づいてチャンネル11x,11y,11zの放電量を推定することで、傾斜磁場コイル11における製造上の品質のばらつきに起因する傾斜磁場コイル11の異常を事前に認識することができる。
According to the
(変形例)
図1及び図2に示すMRI装置1では、アナログ回路としての積分回路66x,66y,66zが複数の差分値を積分するものとして説明した。しかし、その場合に限定されるものではない。例えば、MRI装置1は、処理回路、例えば、シーケンスコントローラ34がプログラムを実行することによって複数の差分値を積分する構成であっても良い。
(Modification example)
In the
図6は、MRI装置1に備えられる傾斜磁場用電源31の変形例の詳細構成を示す図である。なお、MRI装置1の全体構成については図1を用いて説明したとおりであるので、説明を省略する。
FIG. 6 is a diagram showing a detailed configuration of a modified example of the gradient magnetic
図6は、傾斜磁場用電源31と、傾斜磁場用電源31を制御するシーケンスコントローラ34と、傾斜磁場用電源31から供給される電力により傾斜磁場を患者Uに印加する傾斜磁場コイル11とを示す。傾斜磁場用電源31は、交流-直流変換器61と、平滑コンデンサ62と、傾斜磁場アンプ63x,63y,63zと、電流センサ64x,64y,64zと、判定手段とを備える。図6に示す構成において、判定手段は、差分回路65x,65y,65zと、A/D変換回路69x,69y,69zと、積分機能34Aと、判定機能34Bと、を含む。図6において、図2と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 6 shows a gradient magnetic
A/D変換回路69x,69y,69zは、チャンネル11x,11y,11zにそれぞれ対応する。A/D変換回路69x,69y,69zは、差分回路65x,65y,65zによって求められた複数の差分値をデジタル変換する。
The A /
シーケンスコントローラの処理回路は、プログラムを実行することによって、積分機能34A及び判定機能34Bとして機能する。
The processing circuit of the sequence controller functions as the
積分機能34Aは、A/D変換回路69x,69y,69zから出力された複数の差分値を積分して、チャンネル毎に積分値を求める。積分機能34Aは、差分値の推移を関数として表現できない場合は、モンテカルロ法等の積分計算を採用して積分値を求めることができる。
The
判定機能34Bは、積分機能34Aによって求められたチャンネル毎の積分値が所定の閾値を超えた際に異常ありと判定する。
The
図4に示す第1及び第2のシーケンスを用いて判定機能34Bの動作を説明すると、判定機能34Bは、第2のシーケンスの実行中、略連続的、又は、断続的に、Xチャンネル11xに関する積分値と所定の閾値との比較を行う。そして、判定機能34Bは、第2のシーケンスの実行中に当該積分値が所定の閾値を超えた時点で異常あり、つまり、放電量が過大であると判定して操作者にその旨を報知する。
Explaining the operation of the
又は、判定機能34Bは、第2のシーケンスの実行中、略連続的、又は、断続的に、Xチャンネル11xに関する積分値と所定の閾値との比較を行う。そして、判定機能34Bは、第2のシーケンスの実行中に当該積分値が所定の閾値を超えた場合に第1及び第2のシーケンスを含む検査の終了後に異常ありと判定して操作者にその旨を報知する。
Alternatively, the
図7(A),(B)は、MRI装置1に備えられる傾斜磁場コイル11における積分値の推移の一例をグラフとして示す図である。即ち、図7(A),(B)は、傾斜磁場コイル11における放電量の推定値の推移をグラフとして示す。
7 (A) and 7 (B) are diagrams showing an example of the transition of the integrated value in the gradient
図7(A)の各点は、特定シーケンスの実行日における、特定シーケンスに係る積分値を示す。このように、積分機能34Aが、特定シーケンスに係る複数の差分値に基づいて積分値を求めてグラフにプロットすることで、特定シーケンスの本実行日(9/9)の積分値と、特定シーケンスの過去の実行日における積分値との比較により傾斜磁場コイル11の放電量の上昇傾向が明確になるので、容易に傾斜磁場コイル11の異常判定を行うことができる。
Each point in FIG. 7A shows an integral value related to the specific sequence on the execution date of the specific sequence. In this way, the
なお、特定シーケンスの実行日に特定シーケンスがn(n:2,3,…,N)回実行される場合もある。その場合、積分機能34Aは、n回の特定シーケンスに対応するn個の積分値の代表値を特定シーケンスの実行日の積分値として求める。ここで、代表値とは、n個の積分値の最大値、平均値、又は、最後のN回目に実行された特定シーケンスに係る積分値である。
The specific sequence may be executed n (n: 2,3, ..., N) times on the execution date of the specific sequence. In that case, the
また、図7(B)の各点は、特定シーケンスに係る積分値を示す。このように、積分機能34Aが、特定シーケンスに係る複数の差分値に基づいて積分値を求めてグラフにプロットすることで、特定シーケンスの本実行回数(30回目)の積分値と、特定シーケンスの過去の実行回数における積分値との比較により傾斜磁場コイル11の放電量の上昇傾向が明確になるので、容易に傾斜磁場コイル11の異常判定を行うことができる。
Further, each point in FIG. 7B shows an integrated value related to the specific sequence. In this way, the
MRI装置1の変形例によると、パルス幅変調制御を伴わない検出信号Sx,Sy,Szに基づいてチャンネル11x,11y,11zの放電量を推定することで、傾斜磁場コイル11における製造上の品質のばらつきに起因する傾斜磁場コイル11の異常を事前に認識することができる。
According to a modification of the
以上述べた少なくともひとつの実施形態のMRI装置によれば、傾斜磁場コイルの異常を装置に影響が出るレベルまで悪化する前に認識することができる。 According to the MRI apparatus of at least one embodiment described above, the abnormality of the gradient magnetic field coil can be recognized before it deteriorates to a level that affects the apparatus.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…磁気共鳴イメージング(MRI)装置
11…傾斜磁場コイル
11x,11y,11z…チャンネル
31…傾斜磁場用電源
34…シーケンスコントローラ
61…交流-直流変換器
62…平滑コンデンサ
63x,63y,63z…傾斜磁場アンプ
64x,64y,64z…電流センサ
65x,65y,65z…差分回路
66x,66y,66z…積分回路
67x,67y,67z…A/D変換回路
68…判定回路
69x,69y,69z…A/D変換回路
34A…積分機能
34B…判定機能
1 ... Magnetic resonance imaging (MRI)
Claims (6)
前記傾斜磁場コイルへの出力情報を検出するセンサと、
特定シーケンスの実行中に、シーケンス出力情報と前記傾斜磁場コイルへの前記出力情報との差分を行って複数の差分値を求め、前記複数の差分値を積分して積分値を求め、前記積分値が所定の閾値を超えた際に異常ありと判定する判定手段と、
を有する磁気共鳴イメージング装置。 With a gradient magnetic field coil,
A sensor that detects output information to the gradient magnetic field coil and
During the execution of the specific sequence, the difference between the sequence output information and the output information to the gradient magnetic field coil is performed to obtain a plurality of difference values, and the plurality of difference values are integrated to obtain an integrated value, and the integrated value is obtained. A determination means for determining that there is an abnormality when the value exceeds a predetermined threshold, and
Magnetic resonance imaging device with.
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The determination means is a sequence in which the specific sequence is collected while repeating the polarity reversal of the gradient magnetic field in the k-space data.
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The determination means uses the specific sequence as a pulse sequence by the echo-planar method.
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2.
を備えた請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The determination means obtains the integral value for each channel of the gradient magnetic field coil, and determines that there is an abnormality when at least one of the plurality of integral values corresponding to the plurality of channels exceeds the predetermined threshold value.
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記複数の差分値を求める差分回路と、
前記積分値を求める積分回路と、
前記積分値をデジタル変換するデジタル変換回路と、
前記デジタル変換された積分値が所定の閾値を超えた際に異常ありと判定する判定回路と、
を備えた請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The determination means is
The difference circuit that obtains the plurality of difference values and
The integrator circuit for obtaining the integral value and
A digital conversion circuit that digitally converts the integrated value, and
A determination circuit that determines that there is an abnormality when the digitally converted integral value exceeds a predetermined threshold value, and
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記複数の差分値を求める差分回路と、
前記複数の差分値をデジタル変換するデジタル変換回路と、
前記デジタル変換された複数の差分値を積分して積分値を求め、前記積分値が所定の閾値を超えた際に異常ありと判定する判定回路と、
を備えた請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The determination means is
The difference circuit that obtains the plurality of difference values and
A digital conversion circuit that digitally converts the plurality of difference values, and
A determination circuit that integrates a plurality of digitally converted difference values to obtain an integrated value, and determines that there is an abnormality when the integrated value exceeds a predetermined threshold value.
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4.
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