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技術 磁気共鳴イメージングシステム

出願人 株式会社日立製作所
発明者 中馬崇
出願日 2014年6月2日 (7年4ヶ月経過) 出願番号 2014-113752
公開日 2015年12月17日 (5年10ヶ月経過) 公開番号 2015-226669
状態 未査定
技術分野 磁気共鳴イメージング装置
主要キーワード 制御筐体 フィルターボックス モニタ画 空気調整装置 電波シールド 外来電波 現行システム 被検体用
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年12月17日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

シールドルーム内にある各ユニット制御の操作性を向上させた磁気共鳴イメージング装置を提供する。

解決手段

MRI装置本体を収容するシールドルーム内の各ユニットの制御を集約化したハードウェアを動作させるために、該ハードウェアは、フィルターボックス30内部に通信機器33を配置し、そして非磁性部品で構成されたリモコン34やモニタといった操作機器とを備える。そして、通信機器33はシールドルーム内外で操作機器と通信する。

概要

背景

MRI装置は、被検体、特に人体組織を構成する原子核スピンが発生する核磁気共鳴信号(以下、「NMR信号」という)を計測し、その頭部、腹部四肢等の形態や機能を2次元的に或いは3次元的に画像化する装置である。撮影においては、NMR信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたNMR信号は、2次元又は3次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。

MRI装置において計測されるNMR信号は、非常に弱い信号であるため、外来電波遮断する導電性の高い金属で、床・壁・天井を覆う電波シールドが必要となる。更に、電波シールドは共振作用によりMRI装置から発せられる強い電波を外部へ漏洩するのを防止する役目も果たす。また、静磁場発生磁石が作り出す静磁場の漏洩を防ぐための磁気シールドも必要となる。これら2種類のシールドを備えた部屋をシールドルームと呼び、MRI装置を導入する上で必須となる施工である。

また、シールドルームにはフィルターボックス(以下、「FB」という)と呼ばれる、MRI装置で撮像を行うための制御筐体とMRI装置本体とをつなぐ配線経路が存在する。したがって、シールドルーム内外をつなぐ配線は全てFBを通過することになる。MRI装置の制御は、基本的に操作卓上で行われるが、一部シールドルーム内で行う制御も存在する。

概要

シールドルーム内にある各ユニット制御の操作性を向上させた磁気共鳴イメージング装置を提供する。MRI装置本体を収容するシールドルーム内の各ユニットの制御を集約化したハードウェアを動作させるために、該ハードウェアは、フィルターボックス30内部に通信機器33を配置し、そして非磁性部品で構成されたリモコン34やモニタといった操作機器とを備える。そして、通信機器33はシールドルームの内外で操作機器と通信する。

目的

本発明の目的は、MRI装置本体を収容するシールドルーム内における各ユニットの制御を容易に行えると共に、シールドルーム外からでも制御可能にするMRIシステムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

検体を収容する空間に均一な静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記静磁場へ重畳して傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生手段と、前記被検体へ照射する高周波磁場を発生する高周波コイルと、前記被検体から発生するNMR信号を検出する手段と、を備えた磁気共鳴イメージング本体と、前記磁気共鳴イメージング本体を収容するシールドルームと、前記磁気共鳴イメージング本体への操作入力受け付け操作卓とを備えた磁気共鳴イメージングシステムであって、前記シールドルーム内の各ユニットを制御する機能を有した、通信機器非磁性部品で構成された操作機器とを有することを特徴とする磁気共鳴イメージングシステム。

請求項2

請求項1に記載の磁気共鳴イメージングシステムにおいて、前記操作機器は、PMMの観測被検体情報更新が可能なモニタを備えていることを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージングシステム。

請求項3

被検体を収容する空間に均一な静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記静磁場へ重畳して傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生手段と、前記被検体へ照射する高周波磁場を発生する高周波コイルと、前記被検体から発生するNMR信号を検出する手段と、を備えた磁気共鳴イメージング本体と、前記磁気共鳴イメージング本体を収容するシールドルームと、前記磁気共鳴イメージング本体への操作入力を受け付ける操作卓とを備えた磁気共鳴イメージングシステムであって、前記シールドルーム内の各ユニットの制御情報を前記操作卓へ伝達する通信機器を備えていることを特徴とする磁気共鳴イメージングシステム。

請求項4

請求項1乃至3のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステムであって、前記通信機器は、前記シールドルームに備えられてフィルターボックスに配置されていることを特徴とする磁気共鳴イメージングシステム。

技術分野

0001

本発明は、磁気共鳴イメージング装置(以下、「MRI装置」という)に係り、特にシールドルーム内における各ユニット制御の集約化に関する。

背景技術

0002

MRI装置は、被検体、特に人体組織を構成する原子核スピンが発生する核磁気共鳴信号(以下、「NMR信号」という)を計測し、その頭部、腹部四肢等の形態や機能を2次元的に或いは3次元的に画像化する装置である。撮影においては、NMR信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたNMR信号は、2次元又は3次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。

0003

MRI装置において計測されるNMR信号は、非常に弱い信号であるため、外来電波遮断する導電性の高い金属で、床・壁・天井を覆う電波シールドが必要となる。更に、電波シールドは共振作用によりMRI装置から発せられる強い電波を外部へ漏洩するのを防止する役目も果たす。また、静磁場発生磁石が作り出す静磁場の漏洩を防ぐための磁気シールドも必要となる。これら2種類のシールドを備えた部屋をシールドルームと呼び、MRI装置を導入する上で必須となる施工である。

0004

また、シールドルームにはフィルターボックス(以下、「FB」という)と呼ばれる、MRI装置で撮像を行うための制御筐体とMRI装置本体とをつなぐ配線経路が存在する。したがって、シールドルーム内外をつなぐ配線は全てFBを通過することになる。MRI装置の制御は、基本的に操作卓上で行われるが、一部シールドルーム内で行う制御も存在する。

先行技術

0005

特開平4-132396号公報

発明が解決しようとする課題

0006

MRI装置本体をシールドルーム内に配置することが必須となるMRI装置においては、周囲環境について制限の無い状況を想定したワイヤレスリモコン(例えば特許文献1)を用いて各種ユニットを制御する場合には、シールドルーム内外で電波が遮断されてしまうため、ワイヤレスリモコンの利用可能なエリアが限定されてしまう課題があった。

0007

更に、心電波形脈波形呼吸波形観測する生体情報モニタ(以下:PMM)や寝台被検体用ファン計測開始/中断を制御するパネル照明装置空気調整装置といったシールドルーム内で使用する各ユニットの制御はそれぞれが独立していて統一されていなかった。これにより、シールドルーム内において複数のユニットを使用する際には、それぞれの操作機器を個別に操作する必要が生じ、操作性が悪くなってしまう課題があった。

0008

そこで本発明の目的は、MRI装置本体を収容するシールドルーム内における各ユニットの制御を容易に行えると共に、シールドルーム外からでも制御可能にするMRIシステムを提供することである。

課題を解決するための手段

0009

上記の課題を解決するために、本発明のMRIシステムは、MRI装置本体を収容するシールドルームと、MRI装置体への操作入力受け付ける操作卓とを備え、シールドルーム内の各ユニットを制御する機能を有した、通信機器非磁性部品で構成された操作機器とを有することを特徴とする。

発明の効果

0010

本発明によれば、MRI装置本体を収容するシールドルーム内の各ユニットの制御を集約化したハードウェアを有するMRIシステムが提供されるので、各ユニットの制御を容易に行えるようになる。また、ハードウェアの通信機器をFB内部に設置することで、シールドルーム内及びシールドルーム外の一定区間において各ユニットの制御が可能となる。

図面の簡単な説明

0011

本発明に係るMRI装置の一例の全体概要を示すブロック図
現行のシステムにおけるシールドルーム内の詳細な構成を示す図
実施例1に係るMRIシステムにおけるシールドルーム内の詳細な概略図を示す図
実施例2に係るMRIシステムにおけるシールドルーム内の詳細な概略図を示す図
実施例3に係るMRIシステムにおけるシールドルーム内の詳細な概略図を示す図
実施例1に係るMRIシステムにおけるシールドルーム内のブロック図
実施例2に係るMRIシステムにおけるシールドルーム内のブロック図
実施例3に係るMRIシステムにおけるシールドルーム内のブロック図

0012

以下、添付図面に従って本発明のMRI装置の好ましい実施形態について詳説する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

0013

最初に、本発明に係るMRI装置の一例の全体概要を図1に基づいて説明する。図1は、本発明に係るMRI装置の一実施例の全体構成を示すブロック図である。このMRI装置は、NMR現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図1に示すように、MRI装置は静磁場発生系2と、傾斜磁場発生系3と、送信系5と、受信系6と、信号処理系7と、シーケンサ4と、中央処理装置(以下:CPU)8とを備えて構成される。

0014

静磁場発生系2は、垂直磁場方式であれば、被検体1の周りの空間にその体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば、体軸方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検体1の周りに永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。

0015

傾斜磁場発生系3は、MRI装置の座標系(静止座標系)であるX,Y,Zの3軸方向に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイル9と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源10とから成り、後述のシ−ケンサ4からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源10を駆動することにより、X,Y,Zの3軸方向に傾斜磁場Gx,Gy,Gzを印加する。撮影時には、スライス面(撮影断面)に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルス(Gs)を印加して被検体1に対するスライス面を設定し、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの2つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス(Gp)と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス(Gf)を印加して、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。

0016

シーケンサ4は、高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」という)と傾斜磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段で、CPU8の制御で動作し、被検体1の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系5、傾斜磁場発生系3、および受信系6に送る。

0017

送信系5は、被検体1の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるために、被検体1にRFパルスを照射するもので、高周波発振器11と変調器12と高周波増幅器13と送信側の高周波コイル(送信コイル)14aとから成る。高周波発振器11から出力されたRFパルスをシーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器12により振幅変調し、この振幅変調されたRFパルスを高周波増幅器13で増幅した後に被検体1に近接して配置された高周波コイル14aに供給することにより、RFパルスが被検体1に照射される。

0018

受信系6は、被検体1の生体組織を構成する原子核スピンの核磁気共鳴により放出されるエコー信号(NMR信号)を検出するもので、受信側の高周波コイル(受信コイル)14bと信号増幅器15と直交位相検波器16と、アナログデジタル変換器17とから成る。送信側の高周波コイル14aから照射された電磁波によって誘起された被検体1の応答のNMR信号が被検体1に近接して配置された高周波コイル14bで検出され、信号増幅器15で増幅された後、シーケンサ4からの指令によるタイミングで直交位相検波器16により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがアナログ・デジタル変換器17でデジタル量に変換されて、信号処理系7に送られる。

0019

信号処理系7は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、光ディスク19、磁気ディスク18等の外部記憶装置と、CRT等からなるディスプレイ20とを有する。受信系6からのデータがCPU8に入力されると、CPU8が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体1の断層画像をディスプレイ20に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク18等に記録する。

0020

操作部25は、MRI装置の各種制御情報や上記信号処理系7で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス23、及び、キーボード24から成る。この操作部25はディスプレイ20に近接して配置され、検査者がディスプレイ20を見ながら操作部25を通してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御する。

0021

なお、図1において、送信側の高周波コイル14aと傾斜磁場コイル9は、被検体1が挿入される静磁場発生系2の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体1に対向して、水平磁場方式であれば被検体1を取り囲むようにして設置されている。また、受信側の高周波コイル14bは、被検体1に対向して、或いは取り囲むように設置されている。

0022

現在MRI装置の撮像対象核種は、臨床で普及しているものとしては、被検体の主たる構成物質である水素原子核(プロトン)である。プロトン密度空間分布や、励起状態緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を2次元もしくは3次元的に撮像する。

0023

<シールドルーム内の構成>
現行システムにおけるシールドルーム内の構成について図2を用いて説明する。図2によれば、各ユニットの制御は4つのユニット、Gantry Monitor26、操作パネル27、スイッチ28、リモコン29で操作することができる。Gantry Monitorの情報は、FB30、制御筐体31を介して操作卓32でも観測できるため、検査者は、シールドルーム内へ入室せずとも、操作卓でGantry Monitorの情報の確認を行える。しかし、被検体の近くで波形を観測したい場合には、検査者は、シールドルーム内において磁場の影響が少ないとされるライン(以下:5ガウスライン)より内側に入る必要が有るため、身に着けている磁性体を取り外して入室しなければならない。さらに、操作パネルはMRI装置脇に備えられた箇所のみでしか制御を行えないため、検査者は、操作パネルを操作する際には必ず5ガウスラインより内側へ入る必要がある。一方、スイッチやリモコンは、納め先の設置環境次第でシールドルーム外で制御を行う必要があった。

0024

次に、本発明の実施例1について図3を用いて説明する。

0025

図3に、実施例1に係るMRIシステムの構成について示す。本実施例1では、各ユニットを制御することが可能なハードウェアをシールドルーム内に設置する。本ハードウェアは通信機器33と操作機器34の2台構成とする。更に、通信機器と操作機器をワイヤレス通信とした上で通信機器をFB内部に設置することで、シールドルーム内及びシールドルーム外の一定区間において操作機器34の操作が可能となる。実施例1では操作機器34をリモコンの機能を有するハードウェアとする。本操作機器(リモコン)により、従来操作パネルで行っていた制御である寝台制御、被検体用ファンの切換え、計測の開始/中断の機能を、検査者は5ガウスラインの内側へ立ち入ることなく制御可能となる。更に、空気調整装置と照明装置の制御も検査者の目の届く範囲で可能となる。また、本ハードウェアは被検体や装置の安全性の確保と5ガウスライン内側で使用する場合を考慮し、非磁性部品で構成されたモジュールとする。

0026

続いて、実施例1の動作について図4を用いて説明する。MRI装置の電源がONされる(401)と共に本ハードウェアが使用可能となる。本ハードウェアで制御を行う内容の内、寝台位置の制御(406)や被検体用ファンの操作(407)を計測中に行うことはない。したがって、計測中における本ハードウェア動作制限及び本ハードウェア起因の電波の放射による画質への影響を防ぐため、シーケンサから計測開始の信号を受信する(403)と本ハードウェアはスリープ状態となり、操作機器による各制御の動作が禁止される(404)。但し、計測中断の制御は除外する。そして、シーケンサから計測中断及び計測終了シグナルの受信、若しくは操作機器から計測中断のシグナルが発せられる(405)とスリープ状態は解除され、再び操作機器の使用が可能となる。そして、検査者は操作機器を介して、(402)、寝台位置の制御(406)、被検体用ファンの操作(407)、照明装置の制御(408)、及び空気調整装置の制御(409)が可能になる。

0027

以上説明したように、本実施例1のMRIシステムによれば、シールドルームの内外で各ユニットの制御を容易に行えるようになる。

0028

次に、本発明の実施例2について図5を用いて説明する。

0029

図5に、実施例2に係るMRIシステムの構成について示す。本実施例2では、各ユニットを制御することが可能なハードウェアをシールドルーム内に設置する。本ハードウェアは通信機器33と操作機器34の2台構成とする。更に、通信機器と操作機器をワイヤレス通信とした上で通信機器をFB内部に設置することで、シールドルーム内及びシールドルーム外の一定区間において操作機器34の操作が可能となる。以上までの構成は、実施例1と同じであるが、実施例2では操作機器をモニタの機能を有するハードウェア(35)とする。実施例2が実施例1と異なる点は、モニタ画面を搭載していることである。これにより実施例1で可能となったユニットの制御に加え、PMMの観測と被検体情報の変更といったGantry Monitor及び操作卓上でしか行えなかった制御が可能となる。また、本ハードウェアは実施例1と同様に非磁性部品で構成されたモジュールとする。

0030

続いて、実施例2の動作について図6を用いて説明する。MRI装置の電源がONされる(401)と共に本ハードウェアが使用可能となる。本ハードウェアで制御を行う内容の内、寝台位置の制御(406)や被検体用ファンの操作(407)、被検体情報の変更(501)を計測中に行うことはない。したがって、計測中における本ハードウェア動作制限及び本ハードウェア起因の電波の放射による画質への影響を防ぐため、シーケンサから計測開始のシグナルを受信する(403)と本ハードウェアはスリープ状態となり、操作機器による各制御の動作が禁止される(404)。但し、計測中断の制御は除外する。そして、シーケンサから計測中断及び計測終了シグナルの受信、若しくは操作機器から計測中断のシグナルが発せられる(405)とスリープ状態は解除され、再び操作機器の使用が可能となる(402)。そして、検査者は操作機器を介して寝台位置の制御(406)、被検体用ファンの操作(407)、照明装置の制御(408)、空気調整装置の制御(409)、被検体情報の更新(501)、及びPMM観測(502)が可能になる。

0031

以上説明したように、本実施例2のMRIシステムによれば、シールドルームの内外で各ユニットの制御を容易に行えるようになるとともに、本ハードウェア上でPMMの観測と被検体情報の変更が可能になる。

0032

次に、本発明の実施例3について図7を用いて説明する。

0033

図7に、実施例3に係るMRIシステムの構成について示す。本実施例3では、各ユニットを制御することが可能なハードウェアをシールドルーム内に設置する。以上までの構成は、実施例1、2と同じであるが、実施例3で用いるハードウェアは1台でありFB内部に通信機器33を設置する。実施例3が実施例1、2と異なる点は、操作機器を備えておらず、シールドルーム内及びシールドルーム外の一定区間において検査者は操作機器を操作することはできない。但し、FB内部に設置した通信機器と制御筐体を介して操作卓25とを接続することで、検査者は操作卓からディスプレイ20を監視しながらシールドルーム内の各ユニットの制御が可能となる。これにより最初の位置決めする際を除き、検査者は撮像室に入る必要性無くなり、ほぼ全ての動作を操作卓上で行えるようになり、操作性の向上及び検査時間の短縮につながる。

0034

続いて、実施例3の動作について図8を用いて説明する。MRI装置の電源がONされる(401)と共に本ハードウェアが使用可能となる。本ハードウェアで制御を行う内容の内、寝台位置の制御(406)や被検体用ファンの操作(407)、被検体情報の変更(501)を計測中に行うことはない。したがって、計測中における本ハードウェア動作制限及び本ハードウェア起因の電波の放射による画質への影響を防ぐため、シーケンサから計測開始のシグナルを受信する(403)と本ハードウェアはスリープ状態となり、各ユニットの制御が禁止される(404)。そして、シーケンサから計測中断及び計測終了のシグナルを受信する(405)とスリープ状態は解除され、再び操作卓上での各ユニットの制御が可能となる。そして、検査者は操作卓を介して寝台位置の制御(406)、被検体用ファンの操作(407)、照明装置の制御(408)、空気調整装置の制御(409)、被検体情報の更新(501)、及びPMM観測(502)が可能になる。
以上説明したように、本実施例3のMRIシステムによれば、操作卓から各ユニットの制御を容易に行えるようになる。

実施例

0035

以上、本発明の実施例を述べたが、本発明はこれらに限定されるものではない。

0036

1 被検体、2静磁場発生系、3傾斜磁場発生系、4シーケンサ、5 送信系、6 受信系、7信号処理系、8 CPU、9傾斜磁場コイル、10傾斜磁場電源、11高周波発振器、12変調器、13高周波増幅器、14a高周波コイル(送信系)、14b 高周波コイル(受信系)、15信号増幅器、16直交位相検波器、17アナログ・デジタル変換器、18磁気ディスク、19光ディスク、20ディスプレイ、21 ROM、22 RAM、23トラックボール又はマウス、24キーボード、25 操作部、26 Gantry Monitor、27操作パネル、28 スイッチ、29リモコン、30 FB、31制御筐体、32操作卓、33通信機器、34操作機器(リモコン)、35 操作機器(モニタ)

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