JP5292000B2 - Ｍｒｉ装置及びｍｒｉ装置用高周波コイルユニット - Google Patents

Description

本発明はＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用高周波コイルユニットに係り、特に、被検体の頭部のＭＲＩ撮影に適したＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用高周波コイルユニットに関する。

ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ・Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ・Ｉｍａｇｉｎｇ）装置は、静磁場中に配置した被検体に特定周波数の電波（ＲＦ波）を照射して水素原子核スピンを励起し、照射後にその水素原子核から放出されるＲＦ波を受信して検出される磁気共鳴信号（ＭＲ信号）に基づいて画像データを再構成する装置である。このＭＲＩ装置では、被検体に対して無侵襲で骨や空気による影響を受けることなく画像データを得ることができるため、今日の画像診断の分野では不可欠なものとなっている。

ところで、ＭＲＩ装置で撮影を行なう場合、静磁場中に配置した被検体にＲＦ波を照射する照射用コイル、及び被検体から放出されたＲＦ波を受信する受信用コイルがある。これらのコイルを総称して高周波コイルと呼ぶ。この高周波コイルには、照射用コイル及び受信用コイルの２つのコイルを用いるクロスコイル方式と、照射用及び受信用を兼用する１つのコイルを用いるシングルコイル方式がある。

そして、高周波コイルの受信用コイルは、大きくなると広い検出領域を持つがノイズ領域も広がり、相対的にＳＮ比が低下する。また、小さくなると検出領域が狭まるがＳＮ比が向上する。従って、被検体の撮影部位からの微弱なＭＲ信号を検出するために、受信用コイルを撮影部位周囲の表面に近づけて配置する必要がある。このため、被検体の撮影部位に合わせて頭部用、頚部用、肩部用等の専用コイルが用いられる。

そして、頭部用コイルの場合、ＭＲＩ撮影のために寝台上に臥した被検体の頭部に、寝台上に配置した頭部用コイルを近づけて撮影を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−５９３号公報

しかしながら、頭部用コイルを用いて被検体の頭部の撮影を行う場合、障害又は高齢により例えば頚部や腰部が曲がっている被検体の頭部に、頭部用コイルを近づけようとすると、小さい頭部用コイルでは被検体に無理な姿勢を強要して苦痛を与えてしまう問題がある。また、大きい頭部用コイルを用いて撮影を行うと、ＳＮ比の低下を招くと共に頭部表面に近接できない部分が生じて画像データの画質が低下する問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、被検体の撮影部位からのＭＲ信号を感度よく検出することができるＭＲＩ装置及びＭＲＩ装置用高周波コイルユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のＭＲＩ装置用高周波コイルユニットは、ＭＲＩ装置の寝台上に臥した被検体の頭部に近接して配置される前記頭部からの磁気共鳴信号を検出するためのコイルユニットと、前記コイルユニットの中心近傍を通る仮想の第１の直線を中心にした前記コイルユニットの回動を可能に保持するフレームと、前記コイルユニットの中心近傍を通り、前記第１の直線と直交し且つ前記寝台上面に平行である仮想の第２の直線に対して垂直に配置され、前記第２の直線を中心にした前記フレームの回動を可能に保持するアームと、前記寝台上に移動可能に配置され、前記アームを高さ方向に傾動可能に保持する支持体とを備えたことを特徴とする。

また、請求項４に係る本発明のＭＲＩ装置は、請求項１に記載のＭＲＩ装置用高周波コイルユニットを用いてＭＲＩ撮影を行うことを特徴とする。

本発明によれば、被検体の撮影部位に近接した位置からＭＲ信号を感度よく検出することが可能となり、高画質な画像データを生成することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下、本発明によるＭＲＩ装置の実施例を、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係るＭＲＩ装置の構成を示したブロック図である。

このＭＲＩ装置１０は、被検体ＰのＭＲＩ撮影を行うＭＲＩ撮影部１と、ＭＲＩ撮影部１で検出されたＭＲ信号に基づいて画像データを生成する画像処理部２と、画像処理部２で生成された画像データを表示する表示部３と、ＭＲＩ撮影部１に被検体Ｐを移動させる寝台部４と、ＭＲＩ撮影部１及び寝台部４を操作する操作部５と、操作部５からの操作信号に基づいてＭＲＩ撮影部１、画像処理部２、及び寝台部４を制御するシステム制御部６とを備えている。

ＭＲＩ撮影部１は、磁場を発生する架台部１１と、架台部１１に磁場を発生させるための電源を供給する電源部１２と、架台部１１に被検体ＰにＲＦパルスを照射すると共に被検体ＰからのＭＲ信号を処理する送受信部１３とを備えている。

架台部１１は、被検体Ｐの撮影を行うための開口部１１１を有し、開口部１１１の被検体Ｐの頭部の位置に合わせて配置可能な高周波コイルユニット７と、開口部１１１の外周に配置された被検体Ｐに静磁場を発生する磁石１１２と、開口部１１１と磁石１１２の間の周囲に配置された傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル１１３とを備えている。

高周波コイルユニット７は、被検体Ｐに水素原子核を励起させるためのＲＦパルスを照射すると共に、この照射に応じて被検体Ｐから放出されるＲＦ波を受信してＭＲ信号を検出する。そして、検出したＭＲ信号を送受信部１３に出力する。

磁石１１２は、例えば超伝導磁石が用いられ、開口部１１１に位置した被検体Ｐに一様な静磁場を発生する。傾斜磁場コイル１１３は、磁石１１２が発生した静磁場に傾斜磁場を発生する。

電源部１２は、架台部１１の磁石１１２に電源を供給する静磁場電源部１２１と、傾斜磁場コイル１１３に電源を供給する傾斜磁場電源部１２２とを備えている。そして、傾斜磁場電源部１２２は、システム制御部６から供給される制御信号に基づいて、静磁場の設定された方向に傾斜して分布する傾斜磁場を発生させる。

送受信部１３は、架台部１１の高周波コイルユニット７に照射用のＲＦパルスを供給する送信部１３１と、高周波コイルユニット７からのＭＲ信号を処理する受信部１３２とを備えている。

送信部１３１は、基準信号発振器、変調器、電力増幅器（それぞれ図示せず）等を備え、ラーモア周波数に対応するＲＦパルスを架台部１１の高周波コイルユニット７に出力する。

受信部１３２は、増幅器、中間周波数変換器、位相検波器、フィルタ、Ａ／Ｄ変換器（それぞれ図示せず）等を備え、高周波コイルユニット７にＲＦパルスを出力した後に高周波コイルユニット７で検出されるＭＲ信号に対して中間周波数変換、位相検波、フィルタリング等の処理、更にはＡ／Ｄ変換を施した後、画像処理部２に出力する。

画像処理部２は、演算部２１と記憶部２２を備えている。そして、演算部２１は、送受信部１３の受信部１３２から出力されたＭＲ信号を再構成して画像データを生成した後、表示部３に出力する。また、生成した画像データを記憶部２２に保存する。

表示部３は、ＣＲＴ又は液晶パネル等のモニタを備え、画像処理部２の演算部２１から出力された画像データを表示する。

寝台部４は、被検体Ｐが載置される寝台４１と、この寝台４１を水平方向及び上下方向に移動して、被検体Ｐの撮影部位をＭＲＩ撮影部１における架台部１１の開口部１１１内に位置する架台中心に設定する移動機構４２とを備えている。

操作部５は、図示しないスイッチやキーボード、マウス等の各種入力デバイスや表示パネルを備え、ＭＲＩ撮影を行うための撮影条件の入力や、被検体Ｐを架台部１１の開口部１１１内に設定するための入力などを行う。

システム制御部６は、図示しないＣＰＵや記憶回路などを有し、操作部５からの入力信号に基づいて、ＭＲＩ撮影部１の電源部１２及び送受信部１３のＭＲＩ撮影や、画像処理部２の画像データの生成に関する制御や、寝台部４の移動動作に関する制御などシステム全体の制御を行なう。

次に、図２乃至図４を参照して、被検体Ｐの頭部の撮影に用いられる高周波コイルユニット７の構成を説明する。図２は、高周波コイルユニット７の斜視図である。図３は、高周波コイルユニット７の側面図である。図４は、高周波コイルユニット７の配置可能な方向を示した図である。

図２に示した高周波コイルユニット７は、被検体Ｐの頭部に近接配置して被検体ＰにＲＦパルスを照射すると共に被検体ＰからのＭＲ信号を検出するための第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂと、第２のコイルユニット７１ｂを第１のコイルユニット７１ａに対して開閉可能に保持するためのヒンジ７１ｃと、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂと送受信部１３の間を電気的に接続するケーブル７１ｄとを備えている。

また、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂを保持するための２つの第１の軸７２ａ，７２ｂと、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂを図２に示した矢印Ｒ１方向に回動可能に保持するフレーム７３と、Ｒ１方向の所望の角度に設定した第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂを固定するための２つの第１のストッパ７４ａ，７４ｂと、フレーム７３を保持するための２つの第２の軸７５ａ，７５ｂとを備えている。

更に、フレーム７３を矢印Ｒ２方向に回動可能に保持する２つのアーム７６ａ，７６ｂと、Ｒ２方向の所望の角度に設定したフレーム７３を固定するための２つの第２のストッパ７７ａ，７７ｂと、各アーム７６ａ，７６ｂを高さ方向に傾動可能に保持するための傾動軸７８と、傾動して所望の高さに設定した各アーム７６ａ，７６ｂを固定するための２つの第３のストッパ７９ａ，７９ｂと、各アーム７６ａ，７６ｂを傾動可能に保持する支持体８０とを備えている。

第１のコイルユニット７１ａは、断面が楕円形をした開口面を有する碗状であり、図３に示したように、内面が被検体Ｐの後頭部に近接可能な形状即ち、後頭部形状に類似する内面形状になっている。そして、その内部に、被検体ＰにＲＦパルスを照射すると共に被検体ＰからのＭＲ信号を検出する所定の方向に配置された内部コイルを有する。

第２のコイルユニット７１ｂは、前記碗状の一部を除いた形であり、ヒンジ７１ｃを介して第１のコイルユニット７１ａに対して開閉可能に保持されている。また、図３に示したように、閉じたときにはその内面が被検体Ｐの前頭部における頭頂部から前頭部の鼻先近傍に亘って近接可能な形状即ち、前頭部形状に類似する内面形状になっている。更に、その端面の一部が第１のコイルユニット７１ａに係合するようになっている。そして、その内部に、被検体ＰにＲＦパルスを照射すると共に被検体ＰからのＭＲ信号を検出する所定の方向に配置された内部コイルを有する。

ヒンジ７１ｃは、一片が第１のコイルユニット７１ａにおける被検体Ｐの頭頂部側の端部に接合され、他片が第２のコイルユニット７１ｂにおける被検体Ｐの頭頂部側の端部に接合されている。そして、ヒンジ７１ｃ内部には、送受信部１３の送信部１３１からの照射用のＲＦパルスを第２のコイルユニット７１ｂの内部コイルに伝送すると共に、この内部コイルで検出したＭＲ信号を受信部１３２に伝送するための信号線が配線されている。

ケーブル７１ｄは、一端部がヒンジ７１ｃ内部の信号線及び第１のコイルユニット７１ａの内部コイルに接続され、他端部が送信部１３１及び受信部１３２に接続されている。そして、送信部１３１からのＲＦパルスを第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂの各内部コイルに伝送すると共に、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂの各内部コイルからのＭＲ信号を受信部１３２に伝送する。

ここで、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂによって形成される卵形の中心近傍の第１のコイルユニット７１ａ側に位置する点を仮想点７２ｃとする。

各第１の軸７２ａ，７２ｂは、仮想点７２ｃを通り、第１のコイルユニット７１ａの開口面を形成する楕円形の長軸にほぼ平行な仮想の第１の直線７２ｄ上に、第１のコイルユニット７１ａを介して対向して配置される。そして、各一端面が第１のコイルユニット７１ａの外面に接合している。

フレーム７３は、前記楕円形に相似する環状をなし、第１のコイルユニット７１ａの外側に配置され、第１の直線７２ｄと交差する２つの交点にある孔に遊貫して第１の軸７２ａ，７２ｂが設けられている。そして、第１の軸７２ａ，７２ｂを介して第１及び第２のコイルユニット７１ａをＲ１方向に回動可能に保持している。

各第１のストッパ７４ａ，７４ｂは、各第１の軸７２ａ，７２ｂにおけるフレーム７３外側の他端部に螺合されている。そして、各第１のストッパ７４ａ，７４ｂの第１のコイルユニット７１ａ方向への締め付けにより、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂをフレーム７３に固定する。

このように、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂを回動させることにより、図４に示したように、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂをＲ１方向の所望の角度に設定し、設定した角度で固定することができる。

各第２の軸７５ａ，７５ｂは、仮想点７２ｃを通り、第１の直線７２ｄに直交し且つ支持体８０上面に平行である仮想の第２の直線７５ｃ上に、第１のコイルユニット７１ａを介して対向して配置される。そして、各一縁端がフレーム７３の外側の面に接合している。

各アーム７６ａ，７６ｂは、第２の軸７５ａ，７５ｂに対して垂直に、且つ第１のコイルユニット７１ａ及びフレーム７３を介して対向して配置され、各一端部の孔に遊貫して第２の軸７５ａ，７５ｂが設けられている。そして、第２の軸７５ａ，７５ｂを介してフレーム７３をＲ２方向に回動可能に保持している。

各第２のストッパ７７ａ，７７ｂは、各第２の軸７５ａ，７５ｂにおける各アーム７６ａ，７６ｂ外側の他端部に螺合されている。そして、各第２のストッパ７７ａ，７７ｂの第１のコイルユニット７１ａ方向への締め付けにより、フレーム７３を各アーム７６ａ，７６ｂに固定する。

このように、フレーム７３を回動することにより、図４に示したように、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂをＲ２方向の所望の角度に設定し、設定した角度で固定することができる。

傾動軸７８は、各アーム７６ａ，７６ｂに対して垂直に各アーム７６ａ，７６ｂの他端部の間に配置され、両端部が各アーム７６ａ，７６ｂの他端部の孔に遊貫している。

各第３のストッパ７９ａ，７９ｂは、傾動軸７８における各アーム７６ａ，７６ｂ外側の両端部に螺合されている。そして、各第３のストッパ７９ａ，７９ｂの傾動軸７８中央方向への締め付けにより、各アーム７６ａ，７６ｂを傾動軸７８に固定する。

平板状の支持体８０は、寝台部４の寝台４１上の任意の位置に移動可能に配置され、その上面に傾動軸７８が接合されている。そして、傾動軸７８を中心としてＲ２方向に回動可能に、即ち高さ方向に傾動可能に各アーム７６ａ，７６ｂを保持している。

なお、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂを、被検体ＰからのＭＲ信号を検出するための受信専用の第１及び第２のコイルユニットに置き換えて実施するようにしてもよい。

このように、アーム７６ａ，７６ｂを傾動させることにより、図４に示したように、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂを矢印Ｌ１で示した高さ方向の所望の高さに設定し、設定した高さに固定することができる。

また、支持体８０を移動させることにより、図４に示したように、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂを、例えば仮想点７１ｃを通る鉛直線を中心として矢印Ｒ３の所望の角度に配置することができる。

以下、図１乃至図５を参照して、高周波コイルユニット７を用いたＭＲＩ撮影作業を説明する。図５は、高周波コイルユニット７を用いたＭＲＩ撮影作業の手順を示したフローチャートである。

まず、被検体Ｐの患者情報や、ＭＲＩ撮影を行うための撮影条件の入力を操作部５から行う。そして、ＭＲＩ装置１０のＭＲＩ撮影部１が配置された磁気を遮蔽するためのシールドルーム内に被検体Ｐを導き入れた後、高周波コイルユニット７の第１のコイルユニット７１ａに後頭部を載せた被検体Ｐを、寝台部４のホームポジションにある寝台４１上に仰臥位で載置する（ステップＳ１）。

次いで、第１のストッパ７４ａ，７４ｂ、第２のストッパ７７ａ，７７ｂ、及び第３のストッパ７９ａ，７９ｂを締め付けて、第１のコイルユニット７１ａ、フレーム７３、及びアーム７６ａ，７６ｂを固定する（ステップＳ２）。

固定した後、第２のコイルユニット７１ｂを閉じる。この作業により、寝台４１上に楽な姿勢で臥した被検体Ｐの頭部が、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂからなる高周波コイルユニット７内をフィットさせて配置した状態となる。

次に、操作部５からの操作により、寝台４１をホームポジションから移動させて架台部１１の開口部１１１の撮影位置に被検体Ｐの頭部を設定した後、被検体ＰのＭＲＩ撮影を行う（ステップＳ３）。

撮影終了後、操作部５からの操作により寝台４１を開口部１１１の撮影位置から移動させて、ホームポジションに戻す。次いで、第２のコイルユニット７１ｂを開いた後、被検体Ｐの頭部を持ち上げて、高周波コイルユニット７を被検体Ｐから離れた位置に移動する（ステップＳ４）。

高周波コイルユニット７を移動した後、被検体Ｐを寝台４１から下し（ステップＳ５）、シールドルームから出してＭＲＩ撮影作業を終了する。

以上述べた本発明の実施例によれば、第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂを、Ｒ１，Ｒ２方向の所望の角度及び所望の高さに設定して固定すると共に、Ｒ３方向の角度に配置することができるので、寝台４１上に楽な姿勢で臥した被検体Ｐの頭部に第１及び第２のコイルユニット７１ａ，７１ｂをフィットさせて配置することができる。

これにより、被検体Ｐの頭部からのＭＲ信号を感度よく均一に検出することができ、高画質な画像データを生成することができる。

本発明の実施例に係るＭＲＩ装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例に係る高周波コイルユニットの斜視図。 本発明の実施例に係る高周波コイルユニットの側面図。 本発明の実施例に係る高周波コイルユニットの配置可能な方向を示す図。 本発明の実施例に係る高周波コイルユニットを用いたＭＲＩ撮影作業の手順を示すフローチャート。

符号の説明

Ｐ 被検体
１ ＭＲＩ撮影部
２ 画像処理部
３ 表示部
４ 寝台部
５ 操作部
６ システム制御部
７ 高周波コイルユニット
１０ ＭＲＩ装置
１１ 架台部
１２ 電源部
１３ 送受信部
２１ 演算部
２２ 記憶部
４１ 寝台
４２ 移動機構
７１ａ 第１のコイルユニット
７１ｂ 第２のコイルユニット
７１ｃ ヒンジ
７１ｄ ケーブル
７２ａ，７２ｂ 第１の軸
７２ｃ 仮想点
７２ｄ 第１の直線
７３ フレーム
７４ａ，７４ｂ 第１のストッパ
７５ａ，７５ｂ 第２の軸
７５ｃ 第２の直線
７６ａ，７６ｂ アーム
７７ａ，７７ｂ 第２のストッパ
７８ 傾動軸
７９ａ，７９ｂ 第３のストッパ
８０ 支持体
１１１ 開口部
１１２ 磁石
１１３ 傾斜磁場コイル
１２１ 静磁場電源部
１２２ 傾斜磁場電源部
１３１ 送信部
１３２ 受信部

Claims (4)

1. ＭＲＩ装置の寝台上に臥した被検体の頭部に近接して配置される前記頭部からの磁気共鳴信号を検出するためのコイルユニットと、
   前記コイルユニットの中心近傍を通る仮想の第１の直線を中心にした前記コイルユニットの回動を可能に保持するフレームと、
   前記コイルユニットの中心近傍を通り、前記第１の直線と直交し且つ前記寝台上面に平行である仮想の第２の直線に対して垂直に配置され、前記第２の直線を中心にした前記フレームの回動を可能に保持するアームと、
   前記寝台上に移動可能に配置され、前記アームを高さ方向に傾動可能に保持する支持体とを
   備えたことを特徴とするＭＲＩ装置用高周波コイルユニット。
2. 前記コイルユニットは、前記被検体の後頭部形状に類似する内面形状を有する前記フレームに回動可能に保持された第１のコイルユニットと、前記被検体の前頭部形状に類似する内面形状を有する第２のコイルユニットとを有し、
   前記第２のコイルユニットは、開閉可能に前記第１のコイルユニットに保持されていることを特徴とする請求項１に記載のＭＲＩ装置用高周波コイルユニット。
3. 前記コイルユニットを前記フレームに固定可能な第１の固定手段と、
   前記フレームを前記アームに固定可能な第２の固定手段と、
   前記アームを前記支持体に固定可能な第３の固定手段とを
   有することを特徴とする請求項１に記載のＭＲＩ装置用高周波コイルユニット。
4. 請求項１に記載のＭＲＩ装置用高周波コイルユニットを用いてＭＲＩ撮影を行うことを特徴とするＭＲＩ装置。

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