JPH09502381A - X線装置を有する磁気共鳴装置 - Google Patents

X線装置を有する磁気共鳴装置

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JPH09502381A JP8502975A JP50297596A JPH09502381A JP H09502381 A JPH09502381 A JP H09502381A JP 8502975 A JP8502975 A JP 8502975A JP 50297596 A JP50297596 A JP 50297596A JP H09502381 A JPH09502381 A JP H09502381A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、磁気共鳴により人や銃などを映像化する磁気共鳴装置(1)に関する。干渉技術が磁気共鳴装置(1)に組合わせて提供されるとき、器官は適切に可視化されるか、体の開口を介して器官に案内される媒体は可視化されない、若しくはその可視化が非常に困難である。これら媒体は、X線装置(20)により映像化されねばならない。患者は、媒体のひずみの無い影像を得るために、いくらかの間隔、例えば数メータを移動されねばならない。患者を移動することには、いくつかの障害がある。患者内の媒体が動く危険性、更にはMR装置(1)とX線装置(20)の等価システムを、相互に離さなければならない。X線装置(20)を、MR装置(1)に対して近づけて配置することにより、患者は、全く移動しないまたは僅かな距離のみを移動すればよい。MR装置(1)とX線装置(20)の望ましくない相互作用は、例えば、固体撮像素子を含む固体X線検出器(22)を使用する、そして例えば磁気共鳴装置の固定磁界に依存して、X線管(40)の位置を調整することにより相殺される。

Description

【発明の詳細な説明】 X線装置を有する磁気共鳴装置 技術分野 本発明は、 a)固定磁界を発生する磁石と、 b)RF(高周波)電磁信号を発生しかつ、従属する過程において磁気共鳴信号を生 成するため、一時的な傾斜磁界を発生する手段と、 c)共鳴信号を検出する受信ユニットと、 d)受信した共鳴信号を処理する再生成ユニットと、 e)映像化されるべき被測定体を支持する支持体と、 f)RF電磁信号及び一時的な傾斜磁界を発生する手段用の制御信号を生成する制御 ユニットとを有する磁気共鳴により非検体の一部を映像化する磁気共鳴装置に関 する。 背景技術 上述の磁気共鳴装置により提供する不明瞭な磁化に関する情報を補うため、、 傾斜磁界が設けられ、次いで、コイルによる固定磁界中に連続的なRFパルスが発 生される。スピン共鳴パルスは、同一のコイルまたは更なるコイルにより捕らえ られたRFパルスにより発生され、そして処理ユニットに供給される。この処理ユ ニットは、解析されるべき非検体の一部の映像を形成するため、受信した信号を 処理する。上述の磁気共鳴装置は、例えば、水素原子を多く含有する人間の器官 の柔らかな組織の画像の医学的な診断に使用される。 従来の磁気共鳴装置の問題点は、この装置が患者の体の開口を介して、処置さ れるべき器官に媒体が案内される病院における介在処置の間の映像化のために使 用される場合、これらの媒体が十分に映像化されないというもので ある。これらの媒体を使用する映像化は、器官を処置するX線装置で実現される が、たびたびその映像化がなされない。媒体の位置合わせのため、MR装置及びX 線装置の画像が合成され、そして、患者は、撮影のためにMR装置とX線装置との 間を移動される。現在のX線システムは、MR装置中の磁石により発生した漏れ磁 界に対して敏感で、この結果、MR装置とX線装置との間の間隔は、患者の内部に 滞在した媒体の画像を構築する際に十分な間隔、例えば数メータでなくてはなら ない。移動の間、患者の揺れにより、患者内の媒体が動く危険性がある。このよ うな動きは、患者にとって致命的である。さらに、いくつかの場合において、患 者がチューブまたは他の手段によって種々の医療機器に結合されており、この結 果、移動は負担となる。さらに、2つの座標システムの整合は難しく、この結果 、処置すべき器官に対応する媒体の案内及び固定において過ちが発生する。 発明の開示 本発明は、患者に不可欠な移動を削減することを目的とし、その結果、移動の 間の揺れに基づく患者の体内の媒体の望ましくない動きが低減され、MR装置及び X線装置の座標システムの統合を簡略化する。即ち、処置すべき器官に対応する 媒体の案内及び固定における過ちの危険性を低減する。 本発明による磁気共鳴装置は、非検体が支持部材上に位置するときに当該非検 体のX線画像を形成するX線装置を有することを特徴とする。 上述の工程の結果、X線装置がMR装置の固定磁界中に設けられる間、例えば患 者である非検体を位置させるまたは強く固定する必要がない。移動の間の揺れに よる患者の体内の媒体が動く危険性は、患者を僅かな期間のみ固定すれば良いた め、結果として低減する。例え患者にチューブ及び他の接続機器が接続されてい たとしても、患者の移動を簡略化できる。大部分の一致が、MR装置により形成さ れる処理されるべき器官の画像用の座標システムと、X線装置により形成される 患者の体に注入された媒体の画像 用の画像システムとの間でも同様に達成される。患者内の媒体の案内及び位置合 わせに関する障害の危険性は、これにより低減される。 本発明による磁気共鳴装置の特別な実施例は、MR装置の映像化区域に非検体の 一部が設けられる第1の位置と、X線装置の映像化区域に非検体の一部が設けら れる第2の位置の調整が可能なことを特徴とする。 即ち、被測定体(例えば患者)が第1の位置の場合、MR画像がX線装置により 乱されることがない。このような乱れは、例えば、傾斜磁界によるX線装置の金 属部品に生じる渦電流により発生しかつ、X線装置の金属部品によりMR装置のRF 領域が乱れる。第2位置において、MR装置の傾斜磁界及びRFパルスが非活性化さ れ、そして特に、X線装置上のMR装置の固定磁界に特別に作用して乱れが相殺さ れる間に、患者のX線画像が形成される。 本発明による磁気共鳴装置の次なる実施例は、X線装置が、磁石に整合して配 置されかつ、第1の位置から第2の位置に配置できる案内システムを有すること を特徴とする。 この工程が実施されるMR装置において、磁石の遮蔽中にX線装置を動かすこと は不可能である。支持体、例えば患者台上に位置される、例えば患者である非検 体は、MR装置の画像区域からX線装置等の画像区域に移動され、患者は、案内シ ステムにより、MR装置の座標システムの或る軸と平行に移動される。この工程の 結果、患者が揺れる危険性は低減される。即ち、患者内の媒体が動く危険性が低 減される。次いで、座標システムのある軸に沿った移動を含む移動には、MR装置 及びX線装置の画像を合成することが要求される。この結果、ミリメータ単位の 精度が、患者の位置及び両者の等価システムにも対応する媒体において実現され る。 本発明による磁気共鳴装置の更なる実施例は、MR装置及びX線装置の映像化区 域が一致することを特徴とする。 上述の工程により、例えば患者である非検体は、MR装置またはX線装置を形成 するために位置される必要が無い。X線画像の配列について、X線 装置が、X線装置の画像範囲に患者が入るように、MR装置の強力な磁界の範囲に 動かされる。MR装置及びX線装置の座標システムは、この場合、実質的な効果を あげる。 本発明による磁気共鳴装置の他の実施例は、支持部材の長手軸を中心にX線装 置を回転する手段を有することを特徴とする。 この工程は、例えば患者である非検体の異なる角度のX線画像の配列を実現し 、一方で非検体を固定位置に残すことも実現する。 本発明による磁気共鳴装置の更なる実施例は、X線装置が、発生される電子ビ ームの方向が磁石によってX線管内で発生される固定磁界の磁界線と平行に延在 することを特徴とする。 この工程の結果として、X線管は、MR装置の磁石によって生じる漏れ磁界の存 在にも関わらす動作できる。磁界が欠如すると、一般的なX線管における電子ビ ームは、カソードからアノードに向けて実質的に直線で移動し、X線はこの場合 、アノードにおいて発生される。磁界が存在すると、電子は電子ビーム及び磁界 の面に垂直に向く力の影響を受ける。この力の強さは、磁界と電子ビームの間の 角度の正弦(sin)に比例する。この力の影響下で、電子ビームの方向は、所望 の特性を持つX線の発生が不可能になるように、所望の方向から逸らす。アノー ドとカソードの間の直線を磁界の方向と平行に延在する方向に選択することによ り、電子ビーム上で活性化された力は、アノードとカソードの間の実質的な直線 に沿って移動する電子ビームが発生するように、ゼロになるであろう。 本発明による磁気共鳴装置の更なる実施例は、X線装置が、固体撮像素子を含 むX線検出器を有することを特徴とする。 固体撮像素子を持つX線検出器を設けることにより、漏れ磁界の存在にも関わ らず、X線検出器に入射するX線影像において乱れの無い画像の電気信号を生成 できる。X線画像強調器を持つ多くの一般的なX線検出器は、X線検出器に入射 するX線影像の乱れの無い電気信号を生成できない。X 線画像強調器は、光カソード材料が設けられた入射窓を有する。この光カソード 材料は、入射窓に入射するX線影像を電子画像に変換し、そして、電子光システ ムが、燐光出力スクリーン上に電子画像を映し出す。漏れ磁界は、X線画像強調 器における電子ビームに作用し、この結果、ゆがんだ画像が燐光出力スクリーン 上に形成される。X線検出器は、電子ビームを映像化のために使用しない固体撮 像素子を有し、この結果、ゆがみが生じない。適切なX線検出器は、直接的にま たは幾何学的な光学システムを介して固体撮像素子に結合される、例えば、蛍光 スクリーンを有する。この蛍光スクリーンは、X線影像を直接的に光の像に変換 する。固体撮像素子は次いで、固体撮像素子において描かれる光の像から、電気 信号を生成する。 本発明による磁気共鳴装置の更なる実施例は、 a)MR装置による画像を構築し、 b)X線装置による画像を構築し、 c)これら画像の位置情報を合成する、 工程を実施するために配置された画像処理ユニットを有することを特徴とする。 この工程によると、MR装置及びX線装置からの情報は、繰り返し処理され、そ してこの情報から作られた画像が、例えば例えばモニタである表示装置用に、或 る基準として構築されたシステムにおいて、例えばある画像を形成するために組 合わされる。 図面の簡単な説明 第1図は、閉磁石システムを持つMR装置とX線装置の第1の実施例を示す図で ある。 第2図は、二重ドーナッツ型磁石を持つMR装置とX線装置の更なる実施例を示 す図である。 第3図は、回転X線システムを示す図である。 第4図は、X,Y,Z方向システムにおけるX線管の位置の実施例を示す図である 。 第5図は、固体撮像素子が設けられたX線検出器の第1の実施例を示す図であ る。 第6図は、2つの固体撮像素子及び下科学的光学システムとが設けられたX線 検出器の第2の実施例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 第1図は本発明によるX線装置20を有する磁気共鳴装置1を示す図である。 このMR装置は、固定磁界を発生する第1の磁石システム2と、傾斜磁界を発生す る第2の磁石システム3と、第1および第2の磁石システム2,3ようの電源湯 にと4とを有する。磁石システム2,3は、遮蔽材16により遮蔽されている。 等価システムのZ方向は、磁石システム2の固定磁界の方向に対応する。RF送信 コイル5は、RF磁界を生成するために提供され、RF変調源6に結合されている。 受信コイル8は、検査されるべき被検体7(例えば患者)におけるRF領域により 発生される共鳴信号を受信するために使用される。このコイルは、RF送信コイル 5と同一のコイルであっても良い。このコイルは、送受信回路9を介して信号増 幅/復調ユニット10に結合される。この回路から供給された移動及び振幅は、 処理ユニット11に供給される。この処理ユニット11は、患者の一部の画像を 形成するために設けられた信号を処理する。この画像は、例えばモニタ12上に 映し出される。このコイルユニット13は、RF送信機用の変調器6と、傾斜磁界 用の電源ユニットを制御する。RF送信コイル5は、磁石システム2内に配置され かつ、医療処置目的で患者を検査するために十分大きな検査空間を取り囲む。即 ち、固定磁界、傾斜磁界(とりわけ、被検体の部位情報を生成する)と、発生さ れるべき 特別な形態のRF領域が、MR画像を形成するための検査空間中に設けられる。 X線装置20は、MR装置1に合わせて配置される。X線装置は、この結果、MR 装置の磁石によって生じる漏れ磁界中に設けられる。MR装置1とX線装置20と の間隔は、例えば10cmである。X線装置20には、例えば、電源ユニット2 3、X線源21及びX線検出器22が設けられる。X線画像を構築する間、検査 区画中の患者が覆われるX線装置20中のX線源21はX線ビームを発生する。 X線影像は、患者7におけるX線ビームの共鳴により、X線検出器22の入射窓 に形成される。X線源22は、処理ユニット11に供給される電気画像信号を発 生する。これら画像の情報は、例えばモニタ12に格納及び表示されるように、 処理ユニット11において、MR装置の画像の情報と組合わされる。MR装置1の検 査区域及びX線装置20の検査区域は、他の延長部分に配置される。案内システ ム15は、これら区域に配置される。案内システム15上には、例えば患者用テ ーブルである支持部材14が配置される。この患者用テーブル14上の患者7は 、MR装置1からX線装置20に向けて、この案内システム15を介して搬送され る。 患者がMR装置の一部を形成する案内システム15による座標システムのZ軸に 沿って配置されることにより、患者が揺れる危険性を低減できる。従って、介在 措置の間に、患者の体内に存在する媒体が動く危険性は、低減される。移動は、 MR装置及びX線装置の画像を構築するシステムを組合わせるために提供され、こ の結果、例えば患者内の媒体の位置に関する過ちを犯す危険性を低減する。 第2図は、固定磁界を発生する二重ドーナッツ磁石と本発明によるX線装置2 0とを有するMR装置30を示す図である。遮蔽材17が第1の磁石システム2の コイルの間を寸断することにより、この設定においては、X線源20を、磁石シ ステム2の二つのコイルの間に配置できる。MR装置1及びX線装置20の動作は 、第1図を参照して説明したものと同じである。 X線装置20は、MR装置1の再配置可能なホルダ24上に装着され、この結果、 X線装置20を配置でき、そして、X線装置20の画像区域が、MR装置1の画像 区域と一致し、X線画像は、例えば患者である被検体7を形成できる。X線画像 を構築した後、X線装置20は、MR装置から再び取り除かれる。この装置におい ては、MR装置及びX線装置の画像は、実質的に一致し、そして、患者を配置する 必要がない。なお、MR装置の固定磁界を生成する上述の磁石システムにおいて、 同様に、例えば2つの磁石の足の間に患者が配置されるCコア磁石で構築可能で ある。 第3図は、例えば、本発明による装置において使用可能な回転型X線装置36 の実施例を示す図である。この回転型X線装置36において、X線源21及びX 線検出器22は、例えば患者台である支持部材14の長手方向軸について回転可 能なように配置される。X線装置36は、Cアーム31、駆動システム32、そ してスタンド33とを有する。X線源21は、Cアーム31の内側に装着され、 X線検出器22はCアーム31の内側のX線源21とは逆側に装着される。Cア ーム31は、駆動システム32と共にスタンド33上に装着される。駆動システ ムは、例えば、X線ビームの方向と患者台との間の角度αが調整される制御シス テム34に結合される。 Cアーム31は、例えば患者の体内の媒体の位置を高速に搬送できるような二 極X線装置を含むような構造であっても良い。 第4図は、例えば、本発明による装置中のX線装置20の位置及びそのX線管 40の位置とともに、Y−Z座標システムを示す図である。この位置において、 MR装置1の遮蔽材16を調整すると、X線管40はX線を発生する。図において 、MR装置1の固定磁界の境界線44は、X線管40中の電子ビーム45の方向と 平行に示されている。アノードの方向においてカソードから放出される電子は、 角度r(r=mv/qB)の磁界により螺旋状に放出される。角度rについては、mは 電子の質量で、vが速度で、qが 電荷である。電子が、アノードとカソードの間の30kVの電界で最大限加速する ことに向けられる。この速度は、108m/sで、この速度は、相対的には規定されな い。磁界は1.5Tの強さを持ち、電子ビームと直交する方向に延在し、螺旋電子ビ ームの最大直径は、0.389mmである。従って、アノード42とカソード41との 間の電界により、カソード41からアノード42に向けての実施すてきな直線を 形成するであろう電子ビーム45の方向を意味する。アノード42に電子ビーム 45が衝突することにより、例えば患者である被検体の影像をX線検出器22に おいて生成するX線ビーム46を発生する。X線管40は、MR装置中の固定磁界 のひずみの無い遮蔽には十分な弱い固定磁界の領域である、MR装置から十分に離 れた位置に配置できる。X線管40において発生されたX線は、例えば国際特許 出願公開WO92/08235から既知の“Kumakhov レンズ”により、患者に向けられる 。 第5図は、例えば、本発明の装置で使用可能であるX線検出器22の実施例を 示す図である。この検出器は、例えば、ヨーロッパ特許出願0440282号から既知 の固体X線検出器に係るものである。この固体X線検出器は、例えば、セシウム ヨウ化物(CsI)の蛍光スクリーン51を有する。このスクリーンでは、アモル ファスシリコンフォトダイオードと薄膜トランジスタのマトリクス52が結合さ れている。マトリクスは、例えば、1024×1024のピクセルを有する。各ピクセル は、フォトダイオードと薄膜トランジスタを有する。蛍光スクリーン51上に形 成されるX線影像は、フォトダイオードによるピクセルにおいて、電荷画像に変 換される光画像へと変換される。ピクセルは、列選択抵抗53および電荷走査事 前増幅器54によって列毎に読出される。列選択抵抗53は、アナログ−ディジ タル変換器を有する検出器制御ユニット55により制御される。このアナログ− ディジタル変換器において、アナログ画像信号は、後に出力56において実現可 能な画像補正用のディジタル情報に変換される。即ち、例えば、毎秒25個の画 像が形成される。 本発明による装置に使用に適し、固定磁界に感応しないX線検出器の他の実施 例は、幾何学的な光学システムを介して固体撮像素子に結合されるX線変換スク リーンが設けられたX線検出器により形成される。このようなX線検出器の動作 は、図6を参照して説明される。X線検出器600には、アルミニウム入射窓603及 び蛍光スクリーン601が設けられる。この蛍光スクリーン601は、例えば、CsI,Tl を有する。この蛍光スクリーン601は、入射スクリーン603に向けられるX線画像 を可視光に変換する。多層干渉フィルタ604は、発生した光を蛍光スクリーン601 の後面605に移動する。幾何学的光学システム606は、2つの固体撮像素子602上 の蛍光スクリーン601の後面605上に光の画像を実質的に映像化する。適切な幾何 学的光学システム606は、例えば、大口径のレンズを有する光学システムである 。 複数のテーパ形状ファイバの光学システムを有する幾何学的な光学システムも 、同様に使用することができる。テーパ形状ファイバの光学システムは、光学フ ァイバの束を有する。この束において各ファイバは、第1の直径の第1端部と、 第2の直径の第2端部を有する。テーパ形状ファイバの光学システムの拡大係数 は、第1から第2の直径の比により規定される。各テーパ形状ファイバの光学シ ステムは、固体撮像素子602上に蛍光スクリーン601の後面605の画像の一部を映 像化する。 適切な固体撮像素子602は、例えば、フィリップス製、形式FT14のようなフレ ーム転送形式の素子である。この固体撮像素子602は、第1の電気的ビデオ信号6 07及び第2の電気的ビデオ信号608に、光学画像の種々の部分を変換する。ビデ オ合成回路609は、固体撮像素子602の第1のビデオ信号607及び第2のビデオ信 号608を、単一のビデオ信号610に変換する。この合成されたビデオ信号は、モニ タ12により表示される。 解像度を上げる目的で、X線を可視光に変換する蛍光スクリーン601の代わり に、X線を赤外光に変換する蛍光スクリーン601を使用する。赤外光は、800nm〜 1200nmの波長を有する。赤外光に対して固体撮像素子602の 解像度がより高いことにより、X線検出器の解像度は上がる。 X線検出器によるX線画像を生成する可能性は、例えば、MR装置の漏れ磁界を 相殺する目的で、X線検出器の領域で磁界を相殺するために使用することである 。通常の実質的にひずみのない動作について、X線検出器の領域の磁界が約4ガ ウスに達しないということが必要である。例えば、大きな補正コイルが検査区域 の壁に対して配置され、そして、許容可能な電流がこれら補正コイルの導体を流 れると、例えば50ガウスの漏れ磁界がX線検出器用に特徴付けた最大の許容す る磁界値以下の磁界値までの削減できる。付加的な乱れは、MRシステムのコア内 の主磁界の乱れがあったとしても、他の原因をもたらす主磁界の異質物の補正に おいて、基本的な処理として磁石を取り除くことにより、補正コイルにより容易 に補正できる。このX線システムは、例えば2メータの間隔で臨床使用できる。 この設備を設けられない場合、この間隔は4メータでなくてはならない。読みせ まい間隔は、MR装置とX線装置との間の患者の移動が容易になる。 より線形または高密度の補正コイルを使用する他の実施例では、異質の漏れ磁 界がX線検出器の領域で削減される。検査区域の以外の壁、例えばX線検出器を 取り囲むように補正コイルを装着することも可能である。検出器は、漏れ磁界を 著しく無効化する区画に移動されると、位置に依存した方法で制御される。局所 的に磁石の漏れ磁界を削減するこの方法は、X線装置の構造のみで使用されるの ではなく、例えば、漏れ磁界が影響するMR装置の内部に搭載される麻酔機器のよ うな他の機器でも使用できる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. a)固定磁界を発生する磁石(2)と、 b)RF電磁信号(3,6,8)を発生しかつ、磁気共鳴信号を発生する目的で一時 的な傾斜磁界を発生する手段と、 c)前記共鳴信号を検出する受信ユニット(10)と、 d)受信した前記共鳴信号を処理する再生ユニット(11)と、 e)映像化されるべき非検体(7)を支持する支持部材(14)と、 f)前記RF電磁信号と前記一時的傾斜磁界とを発生する前記手段用の制御信号 を生成する制御ユニット(13)とを有する磁気共鳴によって非検体の一部を映像 化する磁気共鳴装置において、 前記非検体(7)が前記支持部材(14)上に位置するとき、当該非検体のX線 画像を形成するX線装置(20)を有することを特徴とする磁気共鳴ユニット。 2. 請求項1に記載の磁気共鳴装置において、 前記MR装置(1)の映像化区域に前記非検体の一部が設けられる第1の位置と 、 前記X線装置(20)の映像化区域に前記非検体の一部が設けられる第2の位置 の調整が可能なことを特徴とする磁気共鳴装置。 3. 請求項2に記載の磁気共鳴装置において、 前記X線装置(20)が、前記磁石(2)に整合して配置されかつ、前記第1の 位置から前記第2の位置に配置できる案内システム(15)を有することを特徴と する磁気共鳴装置。 4. 請求項2に記載の磁気共鳴装置において、 前記MR装置(1)及び前記X線装置(20)の前記映像化区域が一致することを 特徴とする磁気共鳴装置。 5. 請求項1乃至4の何れか一項に記載の磁気共鳴装置において、 前記支持部材(14)の長手軸を中心に前記X線装置を回転する手段を有するこ とを特徴とする磁気共鳴装置。 6. 請求項1乃至5の何れか一項に記載の磁気共鳴装置において、 前記X線装置(20)が、発生される電子ビームの方向が前記磁石(2)によっ て前記X線管(40)内で発生される固定磁界の磁界線と平行に延在することを特 徴とする磁気共鳴装置。 7. 請求項1乃至6の何れか一項に記載の磁気共鳴装置において、 前記X線装置が、固体撮像素子を含むX線検出器を有することを特徴とする磁 気共鳴装置。 8. 請求項1乃至7の何れか一項に記載の磁気共鳴装置において、 a)前記MR装置(1)による画像を構築し、 b)前記X線装置(20)による画像を構築し、 c)これら画像の位置情報を合成する、 工程を実施するために配置された画像処理ユニットを有することを特徴とする磁 気共鳴装置。
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