JP2003534859A - 磁気共鳴撮像システムに用いられる通信システム - Google Patents

磁気共鳴撮像システムに用いられる通信システム

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Abstract

(57)【要約】 ＭＲＩ手順で使用される通信システムは、遮断バリアの内側のシールドハウジング内に配置された第１通信ユニットを具えている。第１通信ユニットは、第１受信器及び第１送信器を具える。通信システムは、また、遮断バリアの外側に配置された第２通信ユニットを具えている。第２通信ユニットは、第２受信器及び第２送信器を具える。第１通信ユニットは、光ケーブルで第２光伝送機器と接続されている。第１光伝送機器は、遮断バリア内の覗き窓近くで遮断バリアの内側に配置されている。第２伝送機器は、第２光伝送機器と接続されている。第２光伝送機器は、遮断バリア内ののそき窓近くで遮断バリアの外側に配置されている。第１通信ユニット及び第２通信ユニットは、第１光伝送機器と第２光伝送機器間で、光エネルギー伝送により通信する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、主に通信システム及び通信方法に関しており、特に、磁気共鳴撮像
手順で使用される通信システム及び通信方法に関する。
【０００２】 一般的に、磁気共鳴撮像(ＭＲＩ)システムは、撮像クオリティを最適化するた
めに電磁場の外部送信源から遮断(isolation)される必要がある。それゆえ、従
来のＭＲＩシステムは、通常、ある形式の電磁気的遮断シールド又はバリアを具
えている。大抵の場合、部屋が銅シート又は導電性メッシュ材で取り囲まれてい
ることにより、空気中に内在する電磁気的ノイズを含む好ましくない電磁放射源
から、撮像システムを遮断又はシールドする。
【０００３】 ＭＲＩで使用される動力付インジェクタは、多数開発されてきた。これらの動
力付インジェクタは、電磁放射源になり得る。ＭＲＩにおいて「シールドされた
」部屋の完全な効果を実現するために、インジェクタシステムは、通常、動力付
インジェクタから遮断されたコントローラを利用する。例えば、コントローラは
、シールド部屋（例えば、ＭＲＩ制御室）の外に置かれて、このシールド部屋の
中では、ＭＲＩスキャナと動力付インジェクタが動作する。この様な遮断によっ
て、インジェクタシステムコントローラによって発生する好ましくない電磁放射
は、磁気共鳴撮像を生成するために用いられる信号には干渉しない。
【０００４】 システムコントローラをの外部の遮断位置に置くことは、これらのシステムの
取付けと動作に関する様々な問題を生じさせる。この様な問題の一つとして、外
部からの電磁放射を導入することなく、外部コントローラとインジェクタ（シー
ルドエリア内に置かれる）間の通信リンクを設ける要請がある。言い換えれば、
電磁シールドの完全性を保全しつつ、インジェクタ制御回路を保護する必要があ
る。
【０００５】 従来の試みでは、これらの問題を解決するために、必要な配線を挿入する孔を
電磁シールドの壁に開けたり、代わりに撮像室のシールドフロアの下に配線を敷
いていた。これらの選択は、最適でないことが分かっている。なぜなら、シール
ド撮像室(suite)内にある種々の供給ケーブルから、スプリアス放射が起こり得
るからである。さらに、ＭＲＩシステムでは、しばしばこれらの選択が利用され
るが、かなりの場所を占用するので、ポータブルではない。
【０００６】 引用をもって、その内容を本願の記載とする米国特許５,４９４,０３６号は、
ある１つの実施例として、改善された通信リンクを開示しており、このリンクは
、遮断部屋バリアの窓を通って構成される。これらの窓は、通常、導電性ワイヤ
メッシュを含むガラスラミネートの形態、又は、その代わりに、金のような導電
性物質の薄い層でコートされた窓の形態であり、遮断エリア又は部屋のシールド
特性を維持する。
【０００７】 米国特許５,４９４,０３６号の上記実施例の通信リンクは、電磁トランシーバ
を具えており、このトランシーバは、遮断バリアの完全性を保持しつつ、窓を透
過する周波数帯で動作する。内部トランシーバは、窓に配置され、通信線によっ
てＭＲＩシールド部屋のインジェクタコントロールに繋がれ又は取り付けられる
。外部トランシーバは、（ＭＲＩ制御室内の）窓の反対側に配置され、インジェ
クタシステムコントローラに接続される。赤外線又は可視領域の電磁エネルギは
、良い結果をもたらすと記されている。光ファイバ通信リンクも開示されている
。
【０００８】 磁気共鳴撮像で使用する通信システムには改善がなされてきたが、改善された
通信システムの開発がまだ望まれている。
【０００９】
【発明の概要】
特徴の１つとして、本発明は、ＭＲＩスキャナと、スキャナが配置された遮断
エリアを構成する電磁遮断バリアとを用いた磁気共鳴撮像の手順中の双方向通信
システムを提供する。
【００１０】 システムは、スキャナの周波数帯外であるＲＦ信号の少なくとも１つの第１送
信源と、スキャナの周波数帯外であるＲＦ信号の少なくとも１つの第１受信器と
を具える。ＲＦ信号の第１送信源及びＲＦ信号の第１受信器は、遮断エリア外に
配置されたシステムコントローラと通信する。また、システムは、スキャナの周
波数帯外のＲＦ信号の少なくとも１つの第２送信源と、スキャナの周波数帯外で
あるＲＦ信号の少なくとも１つの第２受信器とを具える。ＲＦ信号の第２送信源
及びＲＦ信号の第２受信器は、遮断エリア内に配置される。
【００１１】 本発明のシステムは、遮断バリアの外に配置されたシステムコントローラから
、遮断バリア内の装置と双方向通信して、これらを制御できる。ＲＦ信号の周波
数は、約１ギガヘルツ以上であるのが好ましい。例えば、ＲＦ信号は２.４ＧＨ
ｚ周波数帯とすることができる。
【００１２】 システムは、例えば、液状媒体を患者に注入する動力付インジェクタを具えて
いる。この実施例では、第２受信器及び第２送信源は、動力付インジェクタの制
御ユニットと通信接続されることが好ましい。第２受信器及び第２送信源は、例
えばインジェクタ制御ユニットと接続され、インジェクタ制御ユニット、第２受
信器及び第２送信源は、ユニットとして移動される。
【００１３】 別の面では、本発明は、電磁遮断エリア内の患者に液状媒体を注入するための
インジェクタシステムを提供する。インジェクタシステムは、遮断エリア内に配
置された動力付インジェクタと、遮断エリア外に配置されたシステムコントロー
ラとを具えている。システムコントローラは、オペレータインターフェイスを具
えている。動力付インジェクタシステムは第１通信ユニットを具え、システムコ
ントローラは第２通信ユニットを具えている。第１通信ユニット及び動力付イン
ジェクタは接続されており、ユニットとして移動できる。第１通信ユニットは、
また、空気中のエネルギー伝播によって第２通信ユニットと通信できる。エネル
ギーは、遮断エリア内に配置された磁気共鳴撮像スキャナに大きな影響を生じな
いように選択される。
【００１４】 エネルギーは、スキャナの周波数帯外の電磁エネルギーとすることができる（
例えば、約１ギガヘルツ以上のＲＦエネルギー）。エネルギーは、また、振動エ
ネルギー、音響エネルギー又は超音波エネルギーとしてもよい。さらに、エネル
ギーは、可視光又は赤外光としてもよい。
【００１５】 インジェクタシステムは、さらに、少なくとも一つの、遮断エリア内に配置さ
れた中間通信ユニットを具えており、これを通じて第１通信ユニットは第２通信
ユニットと通信できる。第１通信ユニットは、空気を通るエネルギー伝播によっ
て中間通信ユニットと通信する。複数のこのような中間通信ユニットは、遮断エ
リア内に配置されて通信を容易にする。
【００１６】 別の面では、本発明は、ＭＲＩ手順で用いられるシステムを提供する。このシ
ステムは、電磁遮断バリアの第１側に配置されたＭＲＩスキャナと、液状媒体の
患者への注入を制御するインジェクタ制御ユニットとを具えている。インジェク
タ制御ユニットも、遮断バリアの第１側に配置される。システムは、また、遮断
バリアの第２側に配置されたシステムコントローラを具えている。第１通信ユニ
ットは、空気中のエネルギー伝播によって双方向方式で第２通信ユニットと通信
するようにされている。上記のように、エネルギーは、磁気共鳴撮像スキャナに
大きな影響を生じないように選択される。
【００１７】 本発明は、また、遮断バリア内側のシールドハウジング内に配置された第１通
信ユニットを具えた、ＭＲＩ手順で使用される通信システムを提供する。第１通
信ユニットは、第１送信源及び第１受信源を具えている。コニュニケーションシ
ステムは、また、遮断バリアの外側に配置された第２通信ユニットを具えている
。第１通信ユニットは、第２送信源及び第２受信源を具えている。第１通信ユニ
ットは、光ケーブルで第１光伝送機器と接続されており、この機器は、遮断バリ
アの覗き窓近くの遮断バリアの内側に配置される。第２通信ユニットは、光ケー
ブルで第２光伝送機器と接続されており、この第２光伝送機器は、遮断バリアの
覗き窓近くの遮断バリアの外側に配置されている。第１通信ユニット及び第２通
信ユニットは、光エネルギー伝播によって、第１光伝送機器と第２光伝送機器間
で通信する。
【００１８】 特徴の１つとして、第１通信ユニットは、インジェクタ制御ユニットのシール
ドハウジング内に配置されている。第１光伝送機器は、光ケーブルにより第１送
信器と通信する第１レンズアセンブリと、光ケーブルにより第１受信器と通信す
る第２レンズアセンブリとを具えている。同様に、第２光伝送機器は、光ケーブ
ルにより第２受信器と通信する第３レンズアセンブリと、光ケーブルにより第２
送信器と通信する第４レンズアセンブリとを具えている。第１レンズアセンブリ
及び第３レンズアセンブリは、第１送信器と第２受信器間で、それらの間の光の
伝播によって通信可能であるような並びであることが好ましい。同様に、第２レ
ンズアセンブリ及び第４レンズアセンブリは、第１受信器と第２送信器間で、そ
れらの間の光の伝播によって通信可能である様な並びであることが好ましい
【００１９】 別の特徴では、本発明は、磁気共鳴撮像エリアの遮断バリア内のインジェクタ
を制御する方法である。この方法は、遮断バリアの外側に配置され、オペレータ
インターフェイスを具えるシステム制御ユニットから、遮断バリア内に配置され
たインジェクタユニットに、磁気共鳴撮像スキャナの周波数帯外のＲＦ信号を伝
送する工程と、インジェクタ制御ユニットからシステム制御ユニットに、磁気共
鳴撮像スキャナの周波数帯外のＲＦ信号を伝送する工程とを具えている。
【００２０】 別の実施例では、本発明は、通信ハブを具える通信ネットワークを提供し、撮
像部屋内に配置された種々の機器からの信号又は情報を受信又は集める。さらに
本発明は、信号又は情報を集め、処理し、転送し、及び/又は、撮像部屋の外に
配置された１又は２以上の機器に送る。
【００２１】 例えば、撮像機器に配置されたＭＲＩスキャナ、インジェクタ、患者モニタ、
ＭＲ表面コイル又はプローブ、注入ポンプのような、１又は２以上の機器又は付
属物は、ハブと通信し、さもなければハブと一体化される。ハブは、プログラミ
ング、機器状態、患者及び診断データのような、種々の機器からの種々の情報、
信号、及び/又はデータを集めて処理する。また、撮像部屋内の種々の機器又は
病院情報システムからの情報をプログラムし、制御し、及び/又は表示するユー
ザインターフェイスのような、撮像部屋外に配置された１又は２以上の機器に、
情報、信号、又はデータを伝送し、転送し、及び/又は送ることにより、撮像機
器内で診察される患者のデータを集め、処理し、調べる。
【００２２】 本発明は、また、磁気共鳴撮像エリアの遮断バリアの外部と、遮断バリアの内
部間で、データを転送する方法を提供する。この方法は、遮断バリアの外で遮断
バリアの半透明の窓近くに第１受動光伝送アセンブリを配置する工程と、光エネ
ルギーがこれらの間を伝播できるように、第１光伝送アセンブリと略真直に並べ
て、遮断バリア内で窓近くに第２受動光伝送アセンブリを配置する工程と、光ケ
ーブルで、遮断バリア内のシールドハウジング内に配置された通信ユニットと第
２受動光伝送アセンブリを接続する工程とを具える。
【００２３】 本発明の様々な他の目的及び利点は、添付図面、発明及び好ましい実施例の詳
細な記載から明らかになるであろう。
【００２４】
【発明の実施例の形態】
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の磁気共鳴撮像システムの実施例を示す。ＭＲＩ
システムは、望ましくは処理ユニット(110)（例えば、デジタルマイクロコンピ
ュータ）を含む外部システムコントローラ(100)と、バッテリチャージャ(120)と
、オペレータインターフェイス(125)（例えば、データエントリユニット(125')
及びデイスプレイ(125'')を具えている）とを具えている。システムコントロー
ラ(100)は、撮像室(150)のようなシールドエリアの外側に配置される。撮像室(1
50)は、例えば、シールド(160)（図１Ｂを参照）によって、電磁的相互作用から
シールドされる。電磁的遮蔽は、例えば、銅シート材又はワイヤメッシュのよう
な他の適当な導電層で、部屋を完全に囲うことによって行われる。
【００２５】 シールド撮像室(150)は、シールド(160)内の患者覗き窓(170)を具え、観察者
及び/又はオペレータは、電磁シールド(160)を破ることなく部屋を覗けることが
好ましい。窓(170)は、例えば、ガラスシートでメッシュ材（図示せず）を挟む
ことにより、又は金（図示せず）のような導電性物質で窓を被覆することによっ
て作られており、電磁シールド(160)の連続性が維持されている。
【００２６】 電磁共鳴撮像システムは、また、シールド撮像室(150)内に配置された造影剤
インジェクション制御ユニット(200)を具える。再充電可能なバッテリ(210)は、
インジェクション制御ユニット(200)を駆動することが好ましい。インジェクシ
ョン制御ユニット(200)は制御回路を具えており、この制御回路は、好ましくは
インジェクション制御ユニット(200)内に配置された電気モータ(220)(220')を制
御することが好ましい。インジェクション制御ユニット(200)は電磁シールド(23
0)内に含まれ電気モータ(220)(220')から生じた望ましくない、いかなる電磁放
射も、磁気共鳴撮像を生成するために使用される磁場に干渉することを軽減し又
は除去することが好ましい。
【００２７】 電気モータをインジェクションヘッド(250)から分離することは、電磁シール
ドが増えることと同様に、システムパフォーマンスと全ての撮像クオリティを改
善する。インジェクション制御ユニット(200)は、通常は患者の近くに配置され
ているインジェクションヘッドユニット(250)から離される（例えば、１０から
１５フィート）。インジェクション制御ユニット(200)はシールドされて、ＲＦ
干渉を妨げることが好ましいが、インジェクション制御ユニット(200)の強磁性
体によって、インジェクション制御ユニット(200)は、磁石ガントリ(280)内に引
き込まれる。この好ましくない結果は、磁石ガントリ(280)の破損、インジェク
ション制御ユニット(200)の破損、及び/又はシールド部屋(150)内の人間の損傷
をもたらす。
【００２８】 インジェクションヘッドユニット(250)は患者に接近して配置され、造影剤の
流れが、インジェクションヘッドユニット(250)に接続されたシリンジ(260)(260
')から流れる距離を減少させることが好ましい。インジェクションヘッドユニッ
ト(250)は、さらに、患者への注入のために、夫々、シリンジ(260)(260')の中身
を押圧するように動くピストンのようなドライブ部材(262)(262')を具えている
。ドライブ部材(262)(262')は、夫々可撓性の機械的な駆動軸(264)(264')のよう
な硬くない接続手段によって、インジェクション制御ユニット(200)内で、夫々
電気モータ(220)(220')に接続されることが好ましい。駆動軸(264)(264')は、ハ
ードブラスのような非磁性金属から作られることが好ましい。
【００２９】 インジェクション制御ユニット(200)は、インジェクションヘッドユニット(25
0)と同じ稼動台ユニット(270)の一部とされ、又はこれに装着される。本実施例
では、インジェクション制御ユニット(200)で用いられる強磁性体を制限するよ
うな特別な配慮がされて、稼動台(270)が磁石ガントリ(280)に引き込まれること
を防止することが好ましい。
【００３０】 システムコントローラ(100)によりインジェクションヘッドユニット(250)を制
御するため、通信は、システムコントローラ(100)とインジェクションヘッドユ
ニット(250)間で維持される必要がある。本発明のある面では、インジェクタ制
御ユニット(200)は、通信ユニット(320)と通信することが好ましく、この通信ユ
ニット(320)は、送信器(322)及び受信器(324)を含むことが好ましい。同様に、
制御システム(100)は、通信ユニット(330)と通信することが好ましい。通信ユニ
ット(330)は、送信器(332)及び受信器(334)を含むことが好ましい。本発明で使
用される送信器及び受信器もまた、公知のトランシーバに結合できる。
【００３１】 本発明のある面では、通信ユニット(320)の送信器(322)及び受信器(324)は、
通信ユニット(330)とワイヤレス又はケーブルレス通信をする。例えば、窓(170)
に配置された一般的な据え置き式の通信機器にインジェクタ制御ユニット(250)
を結合する通信線（例えば、光ファイバ、又はシールド電気ケーブル）は存在し
ないことが好ましい。
【００３２】 シールド部屋(170)内のインジェクション制御ユニット(200)とシステムコント
ローラ(100)間のワイヤレス通信（又は空気を介した通信）は、部屋(170)内の配
線量を減少することによって、部屋(170)内のインジェクション制御ユニット(20
0)、インジェクションヘッドユニット(250)、及び／又は部屋(170)内の人間の移
動性を増加できる。通信ユニット(320)は、例えば、稼動台(270)により運搬／移
動可能にできる。インジェクタヘッドユニット(250)及びインジェクタ制御ユニ
ット(200)は、このように「繋がれておらず」、シールド領域内の異なる位置に
相対的に自由に移動できる。この増加した移動性により、例えばインジェクタヘ
ッドユニット(250)の配置を容易にすることで、その使用が容易にされる。さら
に、撮像室(150)の床の通信線を除去することで、シールド領域のつまずきによ
るアクシデントの潜在的な原因を除去できる。
【００３３】 ある実施例では、インジェクタ制御ユニット(200)へ及び／又はインジェクタ
制御ユニット(200)から情報を伝送するために、ＭＲＩスキャナの周波数帯外の
デジタルラジオ周波数（ＲＦ）エネルギーが用いられる。０.２テスラから１.５
テスラのＭＲＩスキャナの撮像周波数は、一般的に約８ＭＨｚ（メガヘルツ）か
ら６４ＭＨｚの範囲にある。２テスラのシステムは、約８５ＭＨｚまでの撮像周
波数で動作する。本発明の通信システムでは、それゆえ、約１００ＭＨｚ以上の
ＲＦ信号を送信及び／又は受信することが好ましい。さらに、ＲＦ信号は、約４
００ＭＨｚ以上であることが好ましい。さらに、ＲＦ信号は、約１ＧＨｚ（ギガ
メルツ）以上であることが好ましい。これに関連して、ＭＲＩスキャナの撮像周
波数外のＲＦ信号は、「漏れ」又は意図的なＲＦギャップを通って送信される。
ＲＦギャップは、撮像手順とかなりの干渉を生じることなく遮断シールド(160)
内で漏れ（例えば、通風口たる同調ポート）として働く。ＲＦ信号をブロックす
る電流遮断バリアの能力は、通常、約１ＧＨｚを超えた周波数でかなり減少する
。そして、その周波数を超えるＲＦ信号は、ほとんど信号損失やスキャナ(300)
と干渉することなく、このような遮断バリアを通って伝送するのに最適となる。
【００３４】 図１Ｄは、本発明の代替的な実施例である。図１Ａ及び１Ｂの実施例では、Ｒ
Ｆ通信ユニット(330)（例えば、送信器(332)及び受信器(334)を含む）は、撮像
室(150)の外側に配置される。図１Ｄの実施例では、ＲＦ通信ユニット(330)は撮
像室(150)内に配置され、同調ポート(350)を介して非ＲＦ干渉配線(340)によっ
てシステムコントローラ(100)（光ファイバケーブル又はシールドケーブル）に
結合される。ここで使用され、さらにＭＲ技術で周知の様に、用語「同調ポート
」は、ある周波数のエネルギーの伝送を妨げるように設定され／寸法が定められ
た、シールド(160)内の孔又は開口を示す。通信ユニット(330)は、上述のように
通信ユニット(320)と通信する。
【００３５】 特徴の１つは、本発明の通信システムに用いられるラジオ周波数エネルギーは
、約２.４から２.４８ＧＨｚの範囲内であり、連邦通信委員会、及び、工業、科
学並びに医療（ＩＳＭ）利用に関する他の国際的機関で取り決められたエネルギ
ー帯である。２.４ＧＨｚのＩＳＭバンドでの運用はライセンスフリーであり、
世界的に承諾されている。
【００３６】 他の多くの通信システムは、本発明で用いられている周波数帯のＲＦ信号を使
用しているので、インジェクタ制御ユニット(200)とシステムコントローラ(100)
間の信号を変調して、このような他の通信システムとの干渉又は該通信システム
からの干渉の可能性を減少又は除去することが望まれる。例えば、本発明の技術
分野において知られている周波数ホッピング拡散スペクトラム変調又は直接連続
拡散スペクトラム変調が、本発明に用いられる。変調伝送の詳細は、引用を以て
本願の記載とする、ジョージア州ノークロス所在のDigital Wireless社で入手で
きるWIT2410 2.4GHZ Spread Spectrum Wireless Industrial Tranceiver Integr
ation Guide (June,1999)に記載されている。現在、拡散スペクトラム変調は、
９００ＭＨｚから２.４ＧＨｚで使用されている。
【００３７】 しかしながら、周波数ホッピング拡散スペクトラム変調又は直接連続拡散スペ
クトラム変調のような変調技術は、まさにＲＦ通信機器で通常用いられており、
他の機器との干渉又は他の機器からの干渉の危険性は、まだかなり高い。それゆ
え、１又は２以上の特徴的なデータ確認技術が本発明のＲＦ通信に用いられる。
例えば、少なくとも、通信連続信号の一部は、１又は２以上の異なるＲＦ周波数
で伝送される（それらの全ては、ＭＲＩスキャナの周波数帯の外である）。例え
ば、データは２.４ＧＨｚ及び５.８ＧＨｚで同時に伝送できる。
【００３８】 一般に、如何なる数の通信プロトコル又は仕様も、本発明下でデジタルＲＦ伝
送に使用できる。Bluetooth Specification Release 1.0（引用をもって記載に
代える）に定められたBluetooth Special Interest Groupのブルートゥース（登
録商標）技術は、本発明での使用に適している。Bluetooth Specificationは、
ハードウェア、ソフトウェア及び相互運用性の要求からなるシステムソリューシ
ョンを特定し、共通の２.４ＧＨｚ帯で動作する。
【００３９】 さらに、撮像を生成するためにＭＲＩスキャナで用いられる磁場との干渉を低
減した又は削除した、如何なるタイプのエネルギーも、遮断バリア内での本発明
の情報伝送に適している。例えば、スキャナ(300)で用いられる周波数外のＲＦ
及び他の電磁エネルギー（例えば、光エネルギー（可視光及び／又は赤外光））
に加えて、音響エネルギー、超音波エネルギー、及び／又は振動エネルギーが用
いられる。
【００４０】 図２には、インジェクタ制御ユニット(200a)は、好ましくは送信器(322a)及び
受信器(324a)を含む通信ユニット(320a)を具える。同様に、システムコントロー
ラ(100a）は通信ユニット(330a)を具えている。通信ユニット(330a)は、送信器(
332a)及び受信器(334a)を含む。上記のように、送信器／受信器の対は、トラン
シーバの形態にできる。
【００４１】 ある実施例では、可視及び／又は赤外光が、例えば窓(170)を通って、システ
ムコントローラ(100a)及びインジェクタ制御ユニット(200a)間で情報を伝送する
ために用いられる。可視／赤外光が伝送信号に用いられる場合、通信ユニット(3
30a)とインジェクタ通信ユニット(320a)間の直接的な「視線」がないと、通信が
遮られる。大体真っ直ぐな視線を与えることを助けるために、制御通信ユニット
(330a)と通信する可視／赤外光トランシーバ(126a)は、例えば、窓(170)の外側
に配置されて、可視／赤外光が、窓(170)を通って伝送／受信される。トランシ
ーバ(126a)の信号又はトランシーバ(126a)からの信号は、インジェクタ通信ユニ
ット(320a)から、又は該通信ユニット(320a)に直接伝送される。さらに、略直接
的な視線の通信線を供給することを容易にするために、可視／赤外光トランシー
バ(226a)は、また窓(170)の外側に配置され、窓(170)を通って、インジェクタ通
信ユニット(320a)へ信号が伝送される。さらに、１又は２以上の中間／転送通信
ユニット(228a)が、シールド領域周囲の様々なところに配置される。例えば、中
間通信ユニット(228a)は、例えば、トランシーバ(226a)及びインジェクタ通信ユ
ニット(320a)間で転送／中継信号に適合している。これの方式では、インジェク
タ制御ユニット(200a)は、システムコントローラ(100a)との通信リンクを失うこ
となくシールド領域の周囲を自由に移動が許される。
【００４２】 トランシーバ(226a)(126a)及び／又は中間通信ユニット(228a)は、また信号を
増幅、さもなければ変化させる。例えば、トランシーバ(126a)とトランシーバ(2
26a)間の信号は、光エネルギー、超音波エネルギー、又は振動エネルギーの形態
であってよい。トランシーバ(226a)又は中間通信ユニット(228a)は、インジェク
タ通信ユニット(320a)と通信するために、このような信号を（上記のような）適
当な周波数のＲＦ信号に変換する。トランシーバ(226a)及び転送通信ユニット(2
28a)は、図２の通信線(270a)によって示されるように、物理的にリンクされる。
同様に、制御通信ユニット(330a)及びトランシーバ(126a)は、通信線(170a)によ
って接続される。この実施例では、図１Ａ乃至１Ｄの実施例のように、通信ユニ
ット(320a)は如何なる通信線にも繋がれていないことが好ましい。
【００４３】 別の実施例では、音響及び／又は超音波エネルギーが、例えば、通信ユニット
(320a)へ情報を伝送し、又は該通信ユニット(320a)から情報を伝送するために用
いられる。トランシーバ(320a)及び／又は転送通信ユニット(228a)は、例えば、
通信ユニット(320a)にボイスコマンドを伝送する。この通信ユニット(320a)は、
インジェクタ制御ユニット(200a)の通信ユニット(320a)と通信接続された処理ユ
ニット(260a)によって判断される。
【００４４】 一般に、空気を介して、通信ユニット(320a)及び／又は通信ユニット(330a)へ
、又はこれらから、情報を伝送するために用いられ、ＭＲＩスキャナとほとんど
干渉しない（すなわち、受認できない影響を撮像に発生しない）如何なるタイプ
のエネルギーも、本発明での使用に適している。
【００４５】 本発明の別の特徴は、図３Ａ及び３Ｂに図示されている。この実施例では、撮
像室(150)の外部のシステムコントローラ(100b)と、撮像室(150)の内部のインジ
ェクタシステム（上記のように、例えば、インジェクション制御ユニット(200b)
及びインジェクションヘッドユニット(250b)を含んでいる）との（窓(170)を介
した）受動的光通信結合の利用によって、ＭＲＩ手順における電磁的影響は、低
減され、及び／又は除去されている。そのため、システムコントローラ(100b)は
、送信器(332b)及び受信器(334b)を具えている。送信器(332b)及び受信器(333b)
は、光ファイバケーブル(700)及び／又は光ファイバケーブル(700')によって、
光伝送又は光コリメート器(600a)（例えば、１又は２以上のレンズ）と接続され
ることが好ましい。光コリメート器(600a)は、窓(170)を介して撮像室(150)の内
部に置かれた第２光伝送又は光コリメート器(600b)と一直線に並べられる。光コ
リメート器(600b)は、光ファイバケーブル(710)及び／又は光ファイバケーブル(
710')によって、インジェクション制御ユニット(200b)内に配置された送信器(33
2b)及び受信器(334b)と接続される。インジェクション制御ユニット(200b)のシ
ールドハウジング(230b)内に送信器(332b)及び受信器(334b)を配置することで、
それらからの電磁的干渉は大きく減少し又は除去される。
【００４６】 図３Ｂは、窓(170)を通じて通信するための、光コリメート器(600a)(600b)の
一実施例の拡大図である。一般に、光コリメート器(600a)(600b)は、窓(170)を
通って通過するために、１又は２以上の光のコラム又はビーム（例えば、明るい
ＬＣＤ光のような可視光）を伝送／フォーカスするために働くことが好ましい。
図３Ｂの実施例では、コリメート器(600a)は、第１レンズアセンブリ(720a)及び
第２レンズアセンブリ(720b)を具えている。レンズアセンブリ(720a)は、光ファ
イバケーブル(700)によって送信器(332b)と通信し、一方、レンズアセンブリ(72
0b)は、光ファイバケーブル(700')によって受信器(334b)と通信する。コリメー
ト器(600b)は、第３レンズアセンブリ(730a)及び第４レンズアセンブリ(730b)を
具えている。レンズアセンブリ(730a)は、光ファイバケーブル(710)によって受
信器(324b)と通信し、一方、レンズアセンブリ(730b)は、光ファイバケーブル(7
10')によって送信器(322b)と通信する。ある実施例では、２５ｍｍの直径と９ｍ
ｍの焦点距離とを有する凸レンズが、全てのレンズアセンブリ(720a)(720b)(730
a)(730b)で使用される。レンズアセンブリ(720a)はレンズアセンブリ(730a)と並
べられて、光ビームの形態の情報が送信器(332b)と受信器(324b)間で伝送される
。同様に、レンズアセンブリ(720b)はレンズアセンブリ(730b)と並べられて、光
ビームの形態の情報が、送信器(322b)と受信器(334b)間で伝送される。データの
双方向通信も、例えば、データ伝送の多重化によって、窓(170)の両側に置かれ
た単一レンズアセンブリを用いて達成される。
【００４７】 情報は、イーサネット（登録商標）１０ベースＴプロトコルのようなプロトコ
ルを用いて光エネルギによって伝送できる。本発明における使用に適した送信器
及び受信器の例として、ヒューレットパッカードから入手できるＨＦＢＲ１５２
７送信器及びＨＦＢＲ受信器がある。
【００４８】 例えば、１０Ｍｂｐｓ及びより高いデータ伝送レートが、図３Ａ及び３Ｂの実
施例では可能である。さらに、インジェクション制御ユニット(200b)のシールド
ハウジング(230b)内に送信器(322b)及び受信器(324b)（又はトランシーバ）を配
置し、コリメート器(600a)(600b)間で受動的に光を転送することによって、電磁
場が干渉する可能性は、例えば米国特許第５,４９４,０３６のシステムと比較し
て低減される。このシステムは、トランシーバが覗き窓に配置され、シールドケ
ーブルによってインジェクション制御ユニットに接続されている。
【００４９】 別の実施例では、本発明は通信ハブを有しており、撮像室内に配置された種々
の機器から信号又は情報を受信し又は集めること、信号又は情報を集め、処理し
、伝送し、及び／又は撮像室の外側に配置された機器に信号又は情報を送ること
ができる。
【００５０】 図４に示すように、通信ハブ(802)は、ＣＴ又はＭＲＩ室のような、撮像室即
ちスイート(804)の領域内に配置される。撮像室内に配置されたＭＲＩスキャナ(
806)、患者モニタ(810)、ＭＲ表面コイル又はプローブ(812)、注入ポンプ(814)
のような１又は２以上の機器又はアクセサリ製品は、ハブ(802)と通信するよう
に配置され、さもなければハブ(802)と一体化される。
【００５１】 ハブ(802)は、種々の機器から、プログラミング、機器情報、患者及び診断デ
ータのような情報、信号及び／又はデータを集めて処理する。また、ユーザイン
ターフェイス(804)のような、撮像室(804)の外側に配置された１又は２以上の機
器へ、情報、信号又はデータを伝送し、転送し及び／又は送る。ユーザーインタ
ーフェイス(804)は、撮像室(804)又は病院情報システム(822)の中の種々の機器
からの情報をプログラムし、集め及び／又は表示する。病院情報システム(822)
は、撮像室(804)内で診察されている患者のデータを集め、処理し、調べる。
【００５２】 ＭＲＩ環境では、撮像室(804)内の機器は、ＭＲＩスキャナと干渉することな
く通信できる手段によって、ハブ(802)と通信することが好ましい。例えば、上
記のように、光ファイバワイヤ、光学的トランシーバ、シールドケーブル及び／
又はＭＲＩスキャナの周波数帯外で動作するワイヤレス通信手段によって、機器
はハブ(802)と通信する。ＣＴ室のような非ＭＲＩ環境では、例えば、機器は、
電気ケーブルのような簡易な手段によってハブ(802)と通信する。
【００５３】 次に、ハブ(802)は、撮像室(804)の外側に配置された１又は２以上の機器と通
信する。ユーザインターフェイス(820)又は病院情報システム（ＨＩＳ）(822)の
ような、撮像室(803)の外側に配置された機器とハブ(802)間の通信を与えるシス
テムは、光ファイバ、光学的、ワイヤレス、又はシールドケーブルシステムを具
えており、ＣＴ室では、例えば、電気ケーブルシステムも具えている。特に、本
明細書に記載された通信システムは、部屋(804)の内部に配置された機器、ハブ(
802)及び部屋(804)の外側に配置された機器間の通信を行うために用いられる。
【００５４】 例えば、可視及び／又は赤外の光通信システムが、ハブ(802)と、部屋(804)の
外側に配置された機器(820)(822)間の通信を行うために用いられる場合、ハブ(8
02)は、部屋(804)内の窓(830)の向かいに配置され、直接的な「視線の」伝送が
行われる。加えて、１又は２以上の転送又は「再伝送」ユニット(834)が部屋(80
4)の内部の様々な場所に置かれて、部屋(804)内の種々の機器とハブ(802)間の通
信損失を防止する。
【００５５】 上記のように、部屋(804)内部の種々の機器からの情報、データ及び／又は信
号は、例えばユーザーインターフェイス(820)によって機器の種々の機能を制御
するために用いられる。例えば、使用者は、上記の通信ネットワークを用いて、
インジェクタ(808)からのインジェクションパラメータに基づいてスキャナ(806)
の撮像プロトコルを変化させる。また、その逆も行われる。さらに、撮像プロト
コルは、ＥＣＧ信号のような、モニタ(810)からの患者情報に基づいてタイミン
グを合わされ、及び／又は遅延される。加えて、ネットワークは、患者への請求
書、患者の履歴、目録管理等のために、種々の機器からＨＩＳ(822)に情報を与
える。
【００５６】 （上述したもの中の一つのような）共通の通信プロトコルは、機器をハブ(802
)と接続するために用いられ、又は、ハブ(802)は、１又は２以上のプロトコルに
適応するように設計される。ハブ(802)は、部屋(804)内の適当な如何なる場所に
配置されてよい。例えば、ハブ(802)は、天井に配置されてもよい。
【００５７】 本発明は、主として、ＭＲＩシステム又は室内での、又はそれらの一部のでの
有用性について説明されたが、本発明が、ＣＴ又は血管造影室、又は超音波撮像
システムのような他の撮像システム又は室内で、又はそれらの一部として用いら
れることは、非常に予想される。上記の実施例及び／又は実例は、発明を説明す
るものであり、限定するものではないことは理解されるべきである。当該技術分
野の通常の知識を有する者により、本発明から逸脱することなく、変形例は作成
され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａは、本発明のインジェクション／通信システムの第１実施例の斜視図で
ある。 図１Ｂは、図１Ａの通信システムの概略を示す。 図１Ｃは、単一の稼動台ユニットに装着されたインジェクタ及びインジェクタ
制御ユニットの実施例の斜視図である。 図１Ｄは、図１Ａ及び図１Ｂの通信システムの別の実施例の概略を示す。
【図２】 図２は、本発明の通信システムの第２実施例を示す。
【図３】 図３Ａは、ＭＲＩ室の覗き窓を通じて、インジェクション制御ユニットのシー
ルドハウジング内に配置された通信ユニットと受動的光通信をする、ＭＲＩ通信
システムの実施例の概要を示す。
【図４】 図４は、本発明の通信ネットネットワーク又はシステムの実施例を示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１２月１７日（２００１．１２．１７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レイノルズ，ポール アメリカ合衆国 16037 ペンシルベニア， ハーモニー，ピー．オー． ボックス 323 (72)発明者 ハーシュマン，アラン ディー． アメリカ合衆国 15116 ペンシルベニア， グレンショー，キャンドルウィック ドラ イブ 101 (72)発明者 ガードナー，ジョン アール． アメリカ合衆国 15090 ペンシルベニア， ウェックスフォード，フォーン コート 10202 (72)発明者 ザテザロ，ダグラス エム． アメリカ合衆国 15101 ペンシルベニア， アリソン パーク，ディアウッド ドライ ブ 3134 (72)発明者 ファジー，ブルーノ アメリカ合衆国 15238 ペンシルベニア， ピッツバーグ，ウォーターフォード コー ト 3224 (72)発明者 ハブリラ，ジョセフ ビー． アメリカ合衆国 15237 ペンシルベニア， ピッツバーグ，ラドクリフ ドライブ 123 Ｆターム(参考） 4C096 AA11 AB48 AD19 FC14

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＭＲＩスキャナと、前記スキャナが内部に配置される遮断領域
    を規定する電磁遮断バリアとを用いる磁気共鳴撮像手順の間で双方向通信するた
    めのシステムであって、 前記スキャナの周波数帯外であるＲＦ信号の少なくとも１つの第１源と、 前記スキャナの周波数帯外であるＲＦ信号の少なくとも１つの第１受信器と、 前記スキャナの周波数帯外であるＲＦ信号の少なくとも１つの第２源と、 前記スキャナの周波数帯外であるＲＦ信号の少なくとも１つの第２受信器とを
    具えており、 ＲＦ信号の前記第１源とＲＦ信号の前記第１受信器とは、前記遮断領域の外側
    に配置されるシステムコントローラと通信し、 ＲＦ信号の前記第２源とＲＦ信号の前記第２受信器とは、前記遮断領域の内部
    に配置されるシステム。
  2. 【請求項２】ＲＦ信号の周波数は、約１ギガヘルツ以上である請求項１に記
    載のシステム。
  3. 【請求項３】さらに、患者へ流体媒体を注入する動力付インジェクタを具え
    ており、前記第２受信器及び前記第２源は、前記動力付インジェクタ制御ユニッ
    トと通信接続している請求項１に記載のシステム。
  4. 【請求項４】前記第２受信器及び前記第２源は、前記インジェクタ制御ユニ
    ットと接続されて、前記インジェクタ制御ユニット、前記第２受信器及び前記第
    ２源は、一体として移動できる請求項３に記載のシステム。
  5. 【請求項５】前記第２受信器及び前記第２源は、トランシーバの要素である
    請求項４に記載のシステム。
  6. 【請求項６】少なくとも２つの異なる周波数のＲＦ信号が、データを確認す
    るために伝送され、これらＲＦ周波数の各々は、前記スキャナの周波数帯の外で
    ある請求項１に記載のシステム。
  7. 【請求項７】所定の確認アルゴリズムが前記ＲＦ信号を確認するために用い
    られる請求項１に記載のシステム。
  8. 【請求項８】電磁遮断領域内の患者に流体媒体を注入するシステムであって
    、 前記電磁遮断領域内に配置された動力付インジェクタと、 前記遮断ユニット内に配置され、動力付インジェクタと繋がれた第１通信ユニ
    ットと、 前記遮断領域の外側に配置されたシステムコントローラとを具え、 前記第１通信ユニット及び前記動力付インジェクタは一体として移動でき、 前記システムコントローラは、オペレータインターフェイス及び第２通信ユニ
    ットを具え、前記第１通信ユニットは、空気中のエネルギー伝送によって前記第
    ２通信ユニットと通信することに適しており、前記エネルギーは、磁気共鳴撮像
    スキャナとの干渉をほとんど生じないように選ばれているシステム。
  9. 【請求項９】前記エネルギーは、前記スキャナの周波数帯外の電磁エネルギ
    ーである請求項８に記載のインジェクタシステム。
  10. 【請求項１０】ＲＦエネルギーの前記周波数は、約１ギガヘルツ以上である
    請求項９に記載のインジェクタシステム。
  11. 【請求項１１】前記エネルギーは音響エネルギー又は超音波エネルギーであ
    る請求項８に記載のインジェクタシステム。
  12. 【請求項１２】前記エネルギーは可視光又は赤外光である請求項８に記載の
    インジェクタシステム。
  13. 【請求項１３】さらに、遮断領域内に配置された少なくとも一つの中間通信
    ユニットを具えており、前記第１通信ユニットは、前記中間通信ユニットを通じ
    て前記第２通信ユニットと通信でき、空気中のエネルギー伝送によって前記中間
    通信ユニットと通信する請求項８に記載のインジェクタシステム。
  14. 【請求項１４】さらに、遮断領域内に配置された複数の中間通信ユニットを
    具えており、前記第１通信ユニットは、前記複数の中間通信ユニットを通じて前
    記第２通信ユニットと通信でき、空気中のエネルギー伝送によって前記複数の中
    間通信ユニットと通信する請求項８に記載のインジェクタシステム。
  15. 【請求項１５】電磁遮断バリアの第１側に配置されたＭＲＩスキャナに使用
    するシステムであって、 流体媒体の患者への注入の制御に用いられるインジェクタ制御ユニットと、 前記遮断バリアの第２側に配置されるシステムコントローラを具えており、 前記インジェクタ制御ユニットは、前記遮断バリアの第１側に配置されると共
    に、第１通信ユニットを具えており、 前記システムコントローラは、第２通信ユニットを具えており、 前記第１通信ユニットは、空気中のエネルギー伝送によって、双方向方式で前
    記第２通信ユニットと通信することに適しており、前記エネルギーは、磁気共鳴
    撮像スキャナとの干渉をほとんど生じないように選ばれているシステム。
  16. 【請求項１６】前記第１通信ユニット及び前記インジェクタ制御ユニットは
    接続されて、前記第１通信ユニット及び前記インジェクタ制御ユニットは、一体
    として移動できる請求項１５に記載のシステム。
  17. 【請求項１７】前記エネルギーは、前記スキャナの周波数帯外の電磁エネル
    ギーである請求項１６に記載のシステム。
  18. 【請求項１８】ＲＦエネルギーの前記周波数は、約１ギガヘルツ以上である
    請求項１７に記載のシステム。
  19. 【請求項１９】ＭＲＩ撮像システムで使用される通信システムであって、 遮断バリアの内側にてシールドハウジング内に配置された第１通信ユニットと
    、 前記遮断バリアの外側に配置された第２通信ユニットとを具えており、 前記第１通信ユニットは、第１受信器及び第１送信器を具えており、 前記第２通信ユニットは、第２受信器及び第２送信器を具えており、 前記第１通信ユニットは、前記遮断バリア内の覗き窓近くで、前記遮断バリア
    の内側に配置された第１光伝送機器と光ケーブルにより接続されており、 前記第２通信ユニットは、前記遮断バリア内の覗き窓近くで、前記遮断バリア
    の外側に配置された第２光伝送機器と光ケーブルにより接続されており、 前記第１通信ユニット及び前記第２通信ユニットは、前記第１光伝送機器と前
    記第２光伝送機器間で光エネルギーの伝送により通信するシステム。
  20. 【請求項２０】前記第１通信ユニットは、シールドハウジング内に配置され
    る請求項１９に記載の通信システム。
  21. 【請求項２１】前記第１通信ユニットは、インジェクタ制御ユニットのシー
    ルドハウジング内に配置される請求項１９に記載の通信システム。
  22. 【請求項２２】前記第１伝送機器は、光ケーブルによって前記第１送信器と
    通信する第１レンズアセンブリと、光ケーブルによって前記第１受信器と通信す
    る第１レンズアセンブリとを具えており、 前記第２伝送機器は、光ケーブルによって前記第２受信器と通信する第３レン
    ズアセンブリと、光ケーブルによって前記第２送信器と通信する第４レンズアセ
    ンブリとを具えており、 前記第１レンズアセンブリ及び前記第３レンズアセンブリは、それらの間の光
    伝送によって、前記第１送信器と前記第２受信器間で通信可能なように略真直に
    並べられており、 前記第２レンズアセンブリ及び前記第４レンズアセンブリは、それらの間の光
    伝送によって、前記第１受信器と前記第２送信器間で通信可能なように略真直に
    並べられている請求項２１に記載の通信システム。
  23. 【請求項２３】磁気共鳴撮像領域の遮断バリア内のインジェクタを制御する
    方法であって、 前記磁気共鳴撮像スキャナの周波数帯外のＲＦ信号を、前記遮断バリアの外側
    に配置されたシステム制御ユニットから前記遮断バリア内に配置されたインジェ
    クタ制御ユニットに伝送する工程と、 記磁気共鳴撮像スキャナの周波数帯外のＲＦ信号を、前記インジェクタ制御ユ
    ニットから前記システム制御ユニットへ伝送する工程とを具えており、 前記システム制御ユニットは、オペレータインターフェイスを具えている方法
    。
  24. 【請求項２４】少なくとも２つの異なる周波数のＲＦ信号が、データを確認
    するために伝送され、これらＲＦ周波数の各々は、前記スキャナの周波数帯の外
    である請求項２３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】所定の確認アルゴリズムが前記ＲＦ信号を確認するために用
    いられる請求項２３に記載の方法。
  26. 【請求項２６】磁気共鳴撮像領域の遮断バリアの外部と前記遮断バリアの内
    部間でデータを伝送する方法であって、 前記遮断バリアの外側で、前記遮断バリア内の透明窓の近くに第１受動光伝送
    アセンブリを配置する工程と、 前記遮断バリアの内側で、前記第１光伝送アセンブリと略真直に並べて、前記
    透明窓の近くに第１受動光伝送アセンブリを配置し、光エネルギーがそれら間を
    伝送できるようにする工程と、 前記遮断バリア内のシールドハウジング内に配置された通信ユニットに、光ケ
    ーブルで前記第２光伝送アセンブリを接続する工程とを具えた方法。
  27. 【請求項２７】領域内に配置された１又は２以上の機器と、 前記領域の外側に配置された１又は２以上の機器とを具えたシステムにおいて
    、 前記領域の内側に配置された通信ハブと、 前記通信ハブと、前記領域内に配置された１又は２以上の機器と、前記領域の
    外側に配置された１又は２以上の機器との間で通信する手段とを具えたことを特
    徴とするシステム。
  28. 【請求項２８】前記領域は、ＭＲＩスキャナを具えるＭＲＩ撮像室である請
    求項２７に記載のシステム。
  29. 【請求項２９】前記通信手段は、前記ＭＲＩスキャナの電磁場と干渉しない
    通信手段を具える請求項２８に記載のシステム。
  30. 【請求項３０】撮像領域に配置されたＭＲＩスキャナで使用され、前記撮像
    領域内に配置された少なくとも１つの機器と、前記撮像領域の外側で配置された
    少なくとも１つの機器とを具える通信システムにおいて、 前記撮像領域内の少なくとも一つの前記機器と、前記撮像領域の外側の少なく
    とも１つの前記機器との間で、前記ＭＲＩスキャナの前記電磁場と干渉しないよ
    うに情報を通信する手段を具えることを特徴とするシステム。
JP2002501062A 2000-06-02 2001-06-01 磁気共鳴撮像システムに用いられる通信システム Pending JP2003534859A (ja)

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