JP4638016B2 - 磁場形成装置および磁気共鳴映像システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁場形成装置および当該磁場形成装置を用いた磁気共鳴映像(MRI: Magnetic Resonance Imaging) システムに関し、特に、電磁波シールド部に対してRF(Radio Frequency) コイル側に位置するデバイスに電流または電圧を供給する供給ラインに特徴を有する磁場形成装置および磁気共鳴映像システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気共鳴を利用して被検体の被検部位を撮像する磁気共鳴映像システムがある。
図9は、従来の磁気共鳴映像システムに用いられるマグネットシステムにおけるボア内の被検部位が位置する空間の周囲の断面構造を模式的に示した図である。
図9に示すように、マグネットシステム101には、被検体99の被検部位(撮像を行う部分)が位置するボア内の空間150の周囲に、当該空間に静磁場を形成する1対の静磁場形成マグネット部160a,160bと、当該空間に勾配磁場を形成する1対の勾配コイル部161a,161bと、被検部位のスピンを励起するための高周波磁場を形成すると共に、励起されたスピンから生じるNMR(Nuclear Magnetic Resonance)信号を受信する1対のRFコイル部162a,162bとが設けられている。
【0003】
また、勾配コイル部161aとRFコイル部162aとの間には電磁波シールド部164aが介在しており、勾配コイル部161bとRFコイル部162bとの間には電磁波シールド部164bが介在している。
また、RFコイル部162a,162bの中央付近には、例えば、外因による静磁場の変動を検出して補正するための静磁場変動検出・補正コイル部163a,163bがそれぞれ設けられている。
静磁場変動検出・補正コイル部163a,163bには、約3mm程度の直径を有する供給ケーブル170a,170bを介して静磁場変動検出・補正コイル駆動部174から電流または電圧が供給される。
従来では、供給ケーブル170a,170bは、それぞれ電磁波シールド部164a,164bに対してRFコイル部162a,162bの側に、電磁波シールド部164a,164bから離れた位置に配置されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の磁気共鳴映像システムでは、電磁波シールド部164a,164bから離れた位置に約3mm程度の直径を有する供給ケーブル170a,170bが配置されているため、ボア内の空間150の図9中上下方向の幅が短くなるという問題がある。
また、上述した従来の磁気共鳴映像システムでは、供給ケーブル170a,170bが、電磁波シールド部164a,164bに対してそれぞれRFコイル部162a,162bの側に配設されているため、供給ケーブル170a,170bから発生するノイズ(雑音)によって、RFコイル部162a,162bが受信するNMR信号のSNR(Signal Nose Ratio) 特性が低くなるという問題がある。
【0005】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされ、被検体の被検部位が位置するボア内に広い空間を確保できる磁場形成装置および磁気共鳴映像システムを提供することを目的とする。
また、本発明は、NMR信号のSNR特性を向上できる磁場形成装置および磁気共鳴映像システムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、第1の発明の磁場形成装置は、 磁気共鳴を利用して被検体を撮像するために前記被検体が配置される空間に静磁場およびRF磁場を形成し、前記被検体から生じたNMR信号を受信する磁場形成装置であって、前記空間に勾配磁場を形成する勾配コイル部と、RFコイル部と、前記勾配コイル部と前記RFコイル部との間に介在する電磁波シールド部と、前記電磁波シールド部に対して前記勾配コイル部と反対側に配置されるデバイスと、前記電磁波シールド部上に配置され、前記デバイスに電圧または電流を供給する供給ラインとを有する。
【0007】
第1の発明の磁場形成装置の作用は以下のようになる。
被検体が位置する空間内に、静磁場、勾配磁場およびRF磁場が形成される。
そして、前記被検体から生じたNMR信号が、例えば、RFコイル部によって受信される。
また、電磁波シールド部に対して勾配コイル部と反対側に配置されたデバイスに、供給ラインから電流または電圧が供給される。
当該発明では、前記供給ラインが前記電磁波シールド上に形成されているため、従来に比べて、被検体が配置される空間を大きくできる。
【0008】
また、第1の発明の磁気形成装置は、好ましくは、前記供給ラインは、前記電磁波シールド部に対して前記勾配コイル部の側に配置されている。
これにより、供給ラインから発生したノイズが前記電磁波シールド部によって遮蔽され、前記RFコイル部によるNMR信号のの受信に影響を及ぼすことが抑制される。
【0009】
また、第1の発明の磁気形成装置では、前記供給ラインを、前記電磁波シールド部に対して前記RFコイル部の側に配置してもよい。
また、第1の発明の磁気形成装置は、例えば、前記RFコイル部は、前記空間にRF磁場を形成するRFコイル、または、前記被検体から生じたNMR信号を受信するRFコイルを有する。
【0010】
また、第1の発明の磁気形成装置は、好ましくは、前記電磁波シールド部は、前記デバイスに対向する位置に前記供給ラインを通す孔を有している。
また、第1の発明の磁気形成装置は、好ましくは、前記供給ラインは、フレキシブル・プリント基板を用いて形成されている。
このように供給ラインとして、厚さが薄い、フレキシブル・プリント基板を用いることで、被検体が位置する空間をさらに大きくできる。
【0011】
また、第2の発明の磁気共鳴映像システムは、磁気共鳴を利用して被検体を撮像するために前記被検体が配置される空間に静磁場およびRF磁場を形成し、前記被検体から生じたNMR信号を受信する磁気共鳴映像装置と、前記NMR信号を用いて前記被検体の画像を生成する処理装置とを有し、前記磁気共鳴映像装置は、前記空間に勾配磁場を形成する勾配コイル部と、RFコイル部と、前記勾配コイル部と前記RFコイル部との間に介在する電磁波シールド部と、前記電磁波シールド部に対して前記勾配コイル部と反対側に配置されるデバイスと、前記電磁波シールド部上に配置され、前記デバイスに電圧または電流を供給する供給ラインとを有する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係わるMRIシステムについて説明する。
第1実施形態
本実施形態に係わるMRIシステムは、MRI装置と、当該MRI装置を制御するオペレータコンソールとを有する。
図1は、本実施形態に係わるMRIシステムのMRI装置202の概略外観図である。
図1に示すように、MRI装置202は、マグネットシステム(Magnet System) 201と、被検体99を載せるクレードル153と、マグネットシステム201のボア(Bore)250内にクレードル(Cradle)153を搬入する搬送部152とを有する。
【0013】
図2は、図1に示すMRI装置202およびオペレータコンソール114の構成図、図3はマグネットシステム201のボア250内の被検部位が位置する空間の周囲の図2に示す断面線A−Aの断面構造を模式的に示した図、図4は図3に示す矢印Bの方向から見たRFコイル部262bおよび静磁場変動検出・補正コイル部263のコイルパターンを説明するための図、図5は図3に示す矢印Bの方向から見た電磁波シールド部264b上に形成された供給ライン265bのパターンを説明するための図、図6は供給ライン265の断面構造を説明するための図である。
【0014】
〔MRI装置202〕
MRI装置202は、図2に示すように、マグネットシステム201、RF駆動部271、勾配駆動部272、データ収集部273、静磁場変動検出・補正コイル駆動部274および制御部275を有する。
マグネットシステム201内には、図2および図3に示すように、ボア250内の空間350のマグネットセンタ(走査する中心位置)の近傍の一方の側に、外側から順に、静磁場形成マグネット部260a、勾配コイル部261a、電磁波シールド部264a、RFコイル部262aが設けられている。また、これらに対して空間350を挟んで対向する側に、外側から順に、静磁場形成マグネット部260b、勾配コイル部261b、電磁波シールド部264bおよびRFコイル部262bが設けられている。
ここで、勾配コイル部261a,261bが本発明の勾配コイル部に対応し、RFコイル部262a,262bが本発明のRFコイル部に対応し、電磁波シールド部264a,264bが本発明の電磁波シールド部に対応している。
【0015】
静磁場形成マグネット部260a,260bは、所定の間隔を保って図2および図3の上下方向に対向して位置し、それらの間の空間350内に静磁場(垂直磁場)を形成する。なお、静磁場形成マグネット部260a,260bには、永久磁石、超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石などが用いられる。
【0016】
勾配コイル部261a,261bは、RFコイル部262bが受信する磁気共鳴信号に3次元の位置情報を持たせるために、静磁場形成マグネット部260a,260bが形成した静磁場の強度に勾配を付ける勾配磁場を生じる。
勾配コイル部261a,261bが発生する勾配磁場は、スライス(slice)勾配磁場、リードアウト(read out)勾配磁場およびフェーズエンコード(phase encode)勾配磁場の3種類であり、これら3種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部261a,261bはそれぞれ3系統の勾配コイルを有する。
【0017】
RFコイル部262a,262bは、静磁場形成マグネット部260a,260bが形成した静磁場空間内で被検体99の体内のスピンを励起するための高周波磁場(RF磁場)を形成する。ここで、高周波磁場を形成することをRF励起信号の送信という。
RFコイル部262a,262bは、励起されたスピンが生じる電磁波を磁気共鳴信号として受信する。
また、RFコイル部262a,262bの中央には、静磁場変動検出・補正コイル部263a,263bがそれぞれが設けられている。
【0018】
静磁場変動検出・補正コイル部263a,263bは、外因による静磁場の変動を補正するため磁場を空間350内に形成する。
ここで、静磁場変動検出・補正コイル部263が本発明のデバイスに対応している。
【0019】
電磁波シールド部264aは、勾配コイル部261aとRFコイル部262aとの間に介在し、勾配コイル部261aから発生する電磁波がRFコイル部262aに影響することを抑制すると共に、RFコイル部262aから発生する電磁波が勾配コイル部261aに影響することを抑制する。
電磁波シールド部264bは、勾配コイル部261bとRFコイル部262bとの間に介在し、勾配コイル部261bから発生する電磁波がRFコイル部262bに影響することを抑制すると共に、RFコイル部262bから発生する電磁波が勾配コイル部261bに影響することを抑制する。
電磁波シールド部264a,264bは、銅箔などを用いて形成され、接地されており、電磁波を遮蔽する。
電磁波シールド部264a,264bは、例えば、それぞれ勾配コイル部261a,261bを囲い込む壁264a2,264b2を有する。
電磁波シールド部263a,264bには、それぞれ静磁場変動検出・補正コイル部263a,263bと対向する位置に、静磁場変動検出・補正コイル部263a,263bに電流または電圧を供給する供給ライン265a,265bを通すための連結孔264a1,264b1が形成されている。
【0020】
供給ライン265a,265bは、静磁場変動検出・補正コイル部263a,263bと静磁場変動検出・補正コイル駆動部274との間を電気的に接続しており、例えばフレキシブル・プリント基板(FPC:Flexible Print Circuit)を用いて構成される。
また、供給ライン265a,265bは、それぞれ一端が静磁場変動検出・補正コイル部263a,263bに接続され、電磁波シールド部264a,264bの連結孔264a1,264b1を通って、電磁波シールド部264a,264bの勾配コイル部261a,261bの側の面上に形成され、他端が静磁場変動検出・補正コイル駆動部274に接続されている。
【0021】
供給ライン265a,265bは、例えば、図6に示すように、基板300内に等間隔で、RF送信用電線、RF受信用電線および勾配形成用電線などの複数の電線301が組み込まれたストライプ形状をしており、厚みtは例えば約0.3mmである。また、供給ライン265a,265bの両面には例えば磁気シールド302が形成されているが、磁気シールドは無くてもよいし、片面にのみ形成されていてもよい。
ここで、供給ライン265a,265bが本発明の供給ラインに対応している。
【0022】
RF駆動部271は、RFコイル部262a,262bに駆動信号を与えてRF励起信号を発生させて、被検体99の体内のスピンを励起する。
【0023】
勾配駆動部272は、勾配コイル部261a,261bに駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部272は、勾配コイル部261a,261bの3系統の勾配コイルに対応して、図示しない3系統の駆動回路を有する。
【0024】
データ収集部273は、RFコイル部262a,262bが受信した電磁波を磁気共鳴信号として取り込み、それをビューデータ(view data)として収集して、オペレータコンソール114のデータ処理部295に出力する。
【0025】
静磁場変動検出・補正コイル駆動部274は、外因による静磁場の変動を検出して補正するように静磁場変動検出・補正コイル部263a,263bを駆動する。
制御部275は、RF駆動部271、勾配駆動部272、データ収集部273および静磁場変動検出・補正コイル駆動部274を制御する。
【0026】
〔オペレータコンソール114〕
図2に示すように、オペレータコンソール114は、操作部190、操作用表示部194およびデータ処理部195を有する。
操作部190は、例えば、コンピュータなどに接続されたキーボードやマウスなどであり、オペレータの操作に応じた操作信号をデータ処理部195に出力する。
操作用表示部194は、操作部190からの操作信号に応じて、MRI装置202の動作状態に応じた情報、並びにデータ処理部195の処理結果などを表示する。
データ処理部195では、データ収集部273から入力したデータがメモリに記憶され、メモリ内にデータ空間が形成される。当該データ空間は2次元フーリエ(Fourier)空間を構成する。データ処理部195では、これら2次元フーリエ空間のデータを2次元逆フーリエ変換して被検体99の被検部位の画像を生成(再構成)する。
【0027】
以下、本実施形態の磁気共鳴映像システムの動作例を説明する。
図7は、当該動作例を説明するためのフローチャートである。
なお、以下に示す動作は、例えば、オペレータによる図2に示すオペレータコンソール114の操作部190の操作に応じて、データ処理部195の処理および制御に基づいて行われる。
【0028】
ステップST1:
先ず、クレードル153上に載せられた被検体99が、搬送部152によって、MRI装置202のマグネットシステム201のボア250内に搬入される。
【0029】
ステップST2:
被検体99の被検部位をボア250内のマグネットセンタに位置させる。マグネットセンタを含むボア250内の図3に示す空間350には、静磁場形成マグネット部260a,260bによる静磁場が形成されている。
【0030】
ステップST3:
制御部275の制御に基づいて、RF駆動部271によるRFコイル部262aおよびRFコイル部262bの駆動、並びに勾配駆動部272による勾配コイル部261a,261bの駆動が行われる。これにより、マグネットセンタを含むボア250内の被検部位が位置する空間に勾配磁場および高周波磁場が形成され、被検体99の被検部位で励起されたスピンが生じる電磁波が磁気共鳴信号としてRFコイル部262a,262bによって取り出され、これがデータ収集部173で収集され、検査結果のデータとしてオペレータコンソール114のデータ処理部195に出力される。
また、外因により静磁場が変動した場合に、制御部275の制御に基づいて、静磁場変動検出・補正コイル駆動部274によって静磁場変動検出・補正コイル部263a,263bが駆動され、当該静磁場の変動が検出され、その検出結果に基づいて静磁場の変動が補正される。静磁場変動検出・補正コイル部263a,263bへの電圧または電流の供給は、図3,図5および図6に示す供給ライン265a,265bを介して静磁場変動検出・補正コイル駆動部274から行われる。このとき、供給ライン265a,265bは、それぞれ電磁波シールド部264a,264bに対してRFコイル部262a,262bと反対側に配設されているため、供給ライン265a,265bから発生するノイズがRFコイル部262a,262bによるNMR信号の受信に与える影響は小さい。
【0031】
データ処理部195では、データ収集部173から入力したデータがメモリに記憶され、メモリ内にデータ空間が形成される。当該データ空間は2次元フーリエ(Fourier)空間を構成する。データ処理部195では、これら2次元フーリエ空間のデータを2次元逆フーリエ変換して被検体99の被検部位の画像を生成(再構成)する。
【0032】
ステップST4:
被検体99の被検部位のデータ収集が完了すると、搬送部152によって、クレードル153と共に被検体99がボア250の外に搬出される。
【0033】
以上説明したように、本実施形態の磁気共鳴映像システムによれば、供給ライン265a,265bを電磁波シールド部264a,264bに対してRFコイル部262a,262bと反対側に配設したため、供給ライン265a,265bから発生するノイズが、RFコイル部262a,262bによるNMR信号の受信に与える影響を小さくできる。そのため、高品質なNMR信号を得ることができ、当該NMR信号を用いて被検部位の高品質な画像を表示できる。
【0034】
また、本実施形態の磁気共鳴映像システムによれば、供給ライン265a,265bとしてFPCを用いたことで、被検部位が位置するボア250内の空間350の図3中上下方向の幅を長くすることができ、被検部位が位置するボア250内の空間を十分に大きくできる。
【0035】
第2実施形態
本実施形態に係わるMRIシステムは、図1および図2に示す構成については、前述した第1実施形態のMRIシステムと同じである。
本実施形態のMRIシステムは、マグネットシステム内の静磁場変動検出・補正コイル部263に電流または電圧を供給する供給ラインに特徴を有している。
図8は、本実施形態のMRIシステムにおける被検部位が位置する空間の周囲の図2に示す断面線A−Aの断面構造を模式的に示した図である。
図8において、図3と同じ符号を付した構成要素は、第1実施形態で説明した同一符号の構成要素と同じである。
【0036】
図8に示すように、本実施形態のMRIシステムでは、静磁場変動検出・補正コイル駆動部274から静磁場変動検出・補正コイル部263a,263bに電圧または電流を供給する供給ライン365a,365bが、電磁波シールド部264a,264bのRFコイル部262a,262bの側の面に配設されている。
供給ライン365a,365bは、例えばフレキシブル・プリント基板を用いて構成されている。供給ライン365a,365bは、例えば、図6に示すように、基板300内に等間隔で電線301が組み込まれたストライプ形状をしており、厚みtは例えば約1mmである。また、供給ライン265a,265bの両面には例えば磁気シールド302が形成されている。
【0037】
本実施形態のMRIシステムによれば、供給ライン365a,365bとしてFPCを用いたことで、被検部位が位置するボア250内の空間450の図8中上下方向の幅を長くすることができ、被検部位が位置するボア内の空間を十分に大きくできる。
【0038】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
上述した実施形態では、垂直磁場型のMRIシステムを例示したが、本発明は、水平磁場型のMRIシステムにも適用可能である。
また、上述した実施形態では、本発明のデバイスとして、静磁場変動検出・補正コイル部を例示したが、本発明では、電磁波シールド部に対してRFコイル部の側に位置し、電流または電圧の供給が必要なものであれば、例えば、被検部位を特定するためのレーザや、ボア内に設けられたカメラおよびマイクなどのその他のデバイスを用いてもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁場形成装置および磁気共鳴映像システムによれば、供給ラインを電磁波シールド部上に形成したことで、被検体の被検部位が位置するボア内に広い空間を確保できる。
また、本発明の磁場形成装置および磁気共鳴映像システムによれば、供給ラインから生じるノイズがRFコイル部に与える影響を軽減できる。そのため、NMR信号のSNR特性を向上でき、高品質な画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1実施形態に係わるMRIシステムのMRI装置の概略外観図である。
【図2】図2は、図1に示すMRI装置およびオペレータコンソールの構成図である。
【図3】図3は、マグネットシステムのボア内の被検部位が位置する空間の周囲の図2に示す断面線A−Aの断面構造を模式的に示した図である。
【図4】図4は、図3に示す矢印Bの方向から見たRFコイル部および静磁場変動検出・補正コイル部のコイル平面パターンを説明するための図である。
【図5】図5は、図3に示す矢印Bの方向から見た電磁波シールド部上に形成された供給ラインのパターンを説明するための図である。
【図6】図6は、供給ラインの断面構造を説明するための図である。
【図7】図7は、第1実施形態の磁気共鳴映像システムの動作例を説明するためのフローチャートである。
【図8】図8は、本発明の第2の実施形態のMRIシステムに係わるマグネットシステムのボア内の被検部位が位置する空間の周囲の図2に示す断面線A−Aの断面構造を模式的に示した図である。
【図9】図9は、従来のMRIシステムに係わるマグネットシステムのボア内の被検部位が位置する空間の周囲の断面構造を模式的に示した図である。
【符号の説明】
99…被検体、152…搬送部、153…クレードル、190…操作部、194…操作用表示部、195…データ処理部、201…マグネットシステム、202…MRI装置、260a,260b…静磁場形成マグネット部、261a,261b…勾配コイル部、262a,262b…RFコイル部、263…静磁場変動検出・補正コイル部、271…RF駆動部、272…勾配駆動部、273…データ収集部、274a,274b…静磁場変動検出・補正コイル駆動部、275…制御部、265a,265b,365a,365b…供給ライン
Claims (10)
- 磁気共鳴を利用して被検体を撮像するために前記被検体が配置される空間に静磁場およびRF磁場を形成し、前記被検体から生じたNMR信号を受信する磁場形成装置であって、
前記空間に勾配磁場を形成する勾配コイル部と、
RFコイル部と、
前記勾配コイル部と前記RFコイル部との間に介在する電磁波シールド部と、
前記電磁波シールド部に対して前記勾配コイル部と反対側に配置され、外因による静磁場の変動を検出して補正するための静磁場変動検出・補正コイル部と、
前記電磁波シールド部上に配置され、前記静磁場変動検出・補正コイル部に電圧または電流を供給する供給ラインと、
を有する磁場形成装置。 - 前記供給ラインは、前記電磁波シールド部に対して前記勾配コイル部の側に配置されている
請求項1に記載の磁場形成装置。 - 前記供給ラインは、前記電磁波シールド部に対して前記RFコイル部の側に配置されている
請求項1に記載の磁場形成装置。 - 前記供給ラインは、フレキシブル・プリント基板を用いて形成されている
請求項1〜3のいずれかに記載の磁場形成装置。 - 前記RFコイル部は、前記空間にRF磁場を形成するRFコイル、または、前記被検体から生じたNMR信号を受信するRFコイルを有する
請求項1〜4のいずれかに記載の磁場形成装置。 - 前記電磁波シールド部は、前記静磁場変動検出・補正コイル部に対向する位置に前記供給ラインを通す孔を有している請求項1、2、4、および5のうちのいずれかに記載の磁場形成装置。
- 磁気共鳴を利用して被検体を撮像するために前記被検体が配置される空間に静磁場およびRF磁場を形成し、前記被検体から生じたNMR信号を受信する磁気共鳴映像装置と、
前記NMR信号を用いて前記被検体の画像を生成する処理装置とを有し、
前記磁気共鳴映像装置は、
前記空間に勾配磁場を形成する勾配コイル部と、
RFコイル部と、
前記勾配コイル部と前記RFコイル部との間に介在する電磁波シールド部と、
前記電磁波シールド部に対して前記勾配コイル部と反対側に配置され、外因による静磁場の変動を検出して補正するための静磁場変動検出・補正コイル部と、
前記電磁波シールド部上に配置され、前記静磁場変動検出・補正コイル部に電圧または電流を供給する供給ラインと、
を有する磁気共鳴映像システム。 - 前記供給ラインは、前記電磁波シールド部に対して前記勾配コイル部の側に配置されている
請求項7に記載の磁気共鳴映像システム。 - 前記供給ラインは、前記電磁波シールド部に対して前記RFコイル部の側に配置されている
請求項7に記載の磁気共鳴映像システム。 - 前記供給ラインは、フレキシブル・プリント基板を用いて形成されている
請求項7〜9のいずれかに記載の磁気共鳴映像システム。
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