JPH1043156A - 核磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱電対、サーミスタ等のセンサを備えた温度
測定手段を用いることなく、傾斜磁場コイルの発熱によ
る温度を把握できるようにする。 【解決手段】 被検者Ａの断層像の撮影のために、被検
者Ａをガントリ３内部に送り込む。そして、術者がコン
ソール１を操作して撮影条件を設定しスキャンを実行す
ると、システムコントローラ４に設けられている演算回
路７が設定された撮影条件の熱量パラメータを算出し、
電圧発生手段８が算出された熱量パラメータに対応する
電圧を発生し、発生電圧を装置のスキャン中の温度上昇
特性、スキャン停止中の温度下降（放熱）特性に対応す
る時定数を有する時定数回路９に供給する。時定数回路
９は、装置の温度データを出力し、それが表示器２に与
えられて、術者に温度情報を知らせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴を利用
して被検者の所望の断層面を映像化する核磁気共鳴イメ
ージング装置、特に、傾斜磁場発生手段からの発熱によ
って生じる温度上昇を、温度測定手段を用いることなく
把握できる機能を備えた核磁気共鳴イメージング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】核磁気共鳴イメージング装置（以下ＭＲ
Ｉ装置という）は、核磁気共鳴現象を利用して計測した
信号を演算処理することで被検者中の所望の検査部位に
おける核スピンの密度分布、緩和時間分布等を計測し
て、その計測信号を演算処理し、上記検査部位の断層像
として画像表示するもので、被検者に均一な磁場を与え
る静磁界発生磁気回路と、傾斜磁場を与える傾斜磁場コ
イルと、被検者の組織を構成する原子の原子核に核磁気
共鳴を起こさせるために高周波磁場を与える高周波パル
ス送信手段と、前記核磁気共鳴による信号を検出する核
磁気共鳴信号検出手段と、この核磁気共鳴信号を用いて
画像再構成演算を行う演算手段とを備えている。

【０００３】ところで、最近のＭＲＩ装置では高速撮影
や患者スループットの向上に加え、血流を計測し、画像
化する二次元ＴＯＦアンジオグラフィ計測機能を搭載す
ることが必要不可欠となってきている。このようなアン
ジオ計測は、スピンの結像に傾斜磁場の反転を利用する
グラジエントエコー法にリフェーズ機能を加えたシーケ
ンスを利用し、非常に短い繰り返し時間、薄いスライス
厚で長時間スキャンする撮像法であり、これに使用する
傾斜磁場の強度及び使用頻度は今までの撮像法に比べ数
倍に達している。

【０００４】したがって、傾斜磁場コイルに印加される
電流も使用する傾斜磁場に比例して増大し、熱の問題が
大きくなってきている。すなわち、傾斜磁場コイルに大
電流が流れた場合、コイル線材の抵抗によって熱が発生
し、ＭＲＩ装置が配置された室内の温度が上昇する。そ
して、傾斜コイルを連続的に駆動した場合には、傾斜コ
イルの温度が１００℃以上に上がることもあり、このよ
うな場合には、傾斜コイルが焼損する危険性がある。ま
た、被検者の診断中に、ＭＲＩ装置が配置された室内の
温度が被検者に不快感を与える温度に達した場合には、
患者保護のため診断を中止する必要がある。

【０００５】一方、静磁界発生磁気回路として永久磁石
を使用したＭＲＩ装置では、周囲温度の変化によりその
静磁場の強度が変化する傾向がある。このように、温度
の影響を受けて静磁界の大きさが変化すると、静磁界に
対して傾斜磁場コイルにより発生させられる傾斜磁場を
加えて位置を磁界の大きさに対応させ、その位置に応じ
た共鳴周波数を発生させて、この共鳴周波数を持つＮＭ
Ｒ信号を検出して位置の特定を行う動作に誤差が生じる
ことになる。そして、この位置検出のずれは、画像の歪
み、ぼけをも生じる原因となるので、永久磁石方式のＭ
ＲＩ装置では、温度変化を防ぐために温度制御を行い、
常に磁石の温度を一定に保っている。

【０００６】このように、ＭＲＩ装置では、温度を測定
する必要があるため、ＭＲＩ装置が配置された室内又
は、室外に温度測定手段を設け、この温度測定手段の出
力によって制御装置を制御したり、温度測定手段の測定
結果を表示したりしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ＭＲＩ
装置では、ＭＲＩ装置が配置された室内又は、室外に温
度測定手段を設けているが、当該温度測定手段の温度セ
ンサとしては、通常、熱電対やサーミスタ等の温度によ
って抵抗値の変化するセンサを使用することが考えられ
ている。このような熱電対やサーミスタ等の温度センサ
は、温度変化を抵抗値の変化として検出するので、セン
サに電流を流す必要がある。ＭＲＩ装置では、このよう
な電流が撮像時に、強力なノイズとなるので、このよう
なセンサをＭＲＩ装置に使用することができず、シール
ドルームから外部に排出される温調装置の空気の温度を
測定したり、空気の膨脹による圧力変動を利用した非電
気的な温度センサを使用していた。しかし、このような
非電気的な温度測定手段では、温度測定に誤差が生じ傾
斜磁場コイルの保護、及び被検者の不快感をなくすなど
の温度管理が十分に図れない。

【０００８】また、温度を高精度に測定する必要がある
場合には、画像への影響があるにもかかわらず、熱電対
やサーミスタ等の温度センサを使用していた。しかし、
熱電対やサーミスタ等の温度センサを使用した測温方法
では、クリアな画像が得られないだけでなく、ＭＲＩ装
置が撮像時に照射する高周波磁界によってセンサに誘導
電流が生じるため、この様な高周波磁界発生時に、セン
サが検出する温度に狂いが生じるという問題もあった。

【０００９】本発明は、上記の事情に鑑み、熱電対、サ
ーミスタのような高精度なセンサを有する温度測定手段
を使用することなく、傾斜磁場コイルを含む核磁気共鳴
イメージング装置の温度を測定ないし把握できるように
した核磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の核磁気共鳴イメージング装置は、術者が
撮影条件の設定と撮影の実行開始を指示するコンソール
と、コンソールで設定された撮影条件における熱量パラ
メータを求め、それに対応した電圧を撮影の開始で発生
する電圧発生手段と、電圧発生手段で発生された電圧が
供給され、装置温度情報を出力する時定数回路とを備
え、前記時定数回路は装置の撮影時の温度上昇ならびに
撮影停止時の放熱特性に対応する時定数を有しているこ
とを特徴とする。

【００１１】本発明の核磁気共鳴イメージング装置によ
れば、術者が撮影（スキャン）を実行すると、電圧発生
手段はコンソールで設定された撮影条件に対応する熱量
パラメータに関連した電圧を発生する。電圧発生手段で
発生された電圧は、時定数回路に供給され、その出力は
供給電圧にしたがって撮影中その進行と共に上昇し、ま
た、撮影停止中は時間経過と共に下降していく。

【００１２】時定数回路の時定数は、実際の装置の実測
等による撮影時の傾斜磁場コイルの発熱による温度上昇
特性、撮影停止時の放熱特性に対応して設定されてい
る。

【００１３】したがって、時定数回路の出力信号は、撮
影中、ならびに撮影停止中における装置の現時の温度情
報を出力しており、それを表示器に供給し温度表示する
ことにより、現時点の装置温度を表示することができ
る。また、時定数回路の出力信号を警報回路に供給すれ
ば装置温度が許容温度を超えたことを術者に警鐘し、注
意を促がしたり、または、撮影の中止ないし、撮影の禁
止、それの解除を制御することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のＭＲＩ装置の実施
例について図面により説明する。図１は、本発明のＭＲ
Ｉ装置の一実施例の基本構成図であり、１は術者が撮影
（スキャン）条件の設定と撮影（スキャン）の実行を指
示するコンソール、２は表示器、３はガントリでそれ内
には図では省略されている被検者に均一な磁場を与える
静磁界発生磁気回路、傾斜磁場を与える傾斜磁場コイ
ル、被検者の組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴
をおこさせるために高周波磁場を与える高周波パルス送
信手段および、上記核磁気共鳴による信号を検出する核
磁気共鳴信号受信手段が設けられている。

【００１５】４は、コンソール１で術者が設定した撮影
条件に応じて傾斜磁場コイル及び高周波送受信手段を制
御して所望の撮影用パルスシーケンスを実行するシステ
ムコントローラ、５はシールドルーム、６はベッドであ
る。システムコントローラ４は、図２に示すようにコン
ソール１で設定された撮影条件のパルスシーケンスより
熱量パラメータを算出する演算回路７と、算出された熱
量パラメータに対応した電圧を発生する電圧発生手段８
と、電圧発生手段８で発生した電圧が印加される時定数
回路９とを備えており、時定数回路９の出力が表示器２
に供給され、表示器２は時定数回路９の出力信号を温度
データに変換し装置の温度を表示する。

【００１６】つぎに、演算回路７による熱量パラメータ
の演算、ならびに、時定数回路９の時定数の設定につい
て説明する。演算回路７は、術者によりコンソール１に
撮影条件が入力されると、入力された撮影条件に対応し
たパルスシーケンスにより、例えば次の式１で熱量パラ
メータＱを算出する。

【００１７】

【数１】 式１では熱量パラメータＱは、図３の波形図に示すよう
にＴＲと傾斜磁場波形の電流値という２つのパラメータ
によって導びかれる。

【００１８】ＴＲは、パルスシーケンスの繰り返し時間
であり、ＭＲＩ装置における撮像では、この時間ＴＲの
パルスシーケンスが繰り返される。また、電流値は、パ
ルスシーケンスの種別や撮像範囲、スライス厚等によっ
て決定される傾斜磁場コイルに流す電流量である。ＭＲ
Ｉ装置における温度上昇は、主として傾斜磁場コイルに
流す電流量に依存するため、熱量パラメータはこの電流
量を基準として導出する。ここで傾斜磁場コイルの発熱
量は、電流値の２乗にコイルの巻線抵抗をかけたもので
あり、この電流が図３に示すようなパターンで出力され
るため、傾斜磁場コイルによる発熱量は式１を満たす。

【００１９】演算回路７で計算された熱量パラメータＱ
は、電圧発生手段８で電圧に変換されて時定数回路９に
出力される。時定数回路９は、抵抗ＲとコンデンサＣが
直列接続されたものであるので、時定数回路９の出力信
号、すなわち、コンデンサＣの端子電圧は時定数ＣＲに
従って過渡現象を生ずる。この過渡現象によるコンデン
サＣの端子電圧の変化をＭＲＩ装置の温度変化に対応さ
せるため、以下に示す手法によって時定数ＣＲを導出す
る。

【００２０】１）実際の装置における熱量パラメータの
スキャンを実行した時の温度上昇及び下降特性を測定す
る。 ２）次式に、１）で測定した各時間における実測温度
（℃）と時間（秒）を代入し時定数を求める。

【００２１】実測温度＝（最初の温度−最終温度）ｅ
^{-t／時定数}＋最終温度 上式は、以下のＣＲ直列回路におけるコンデンサ端子電
圧Ｖｃの式を温度上昇の式に適用したものである。 Ｖｃ＝（最初値−最終値）ｅ^-t／CR＋最終値 なお、上式で「最終温度」は、スキャンを実行した時の
装置の許容温度の上限値、ないし、それより低い温度
を、スキャン停止時における放熱による温度低下の最低
温度（すなわち室温）を意味する。 ３）２）によって求めた時定数は、各測定時間において
それぞれ存在するので温度近似のモデルとしては、各時
定数の平均をとるのが望ましい。

【００２２】このように時定数回路９の時定数が設定さ
れた実施例のＭＲＩ装置の動作を説明する。まず、術者
は、被検者Ａの断層像を撮像するために、被検者Ａを可
動式のベッド６に載せ、図１に示すように被検者Ａをガ
ントリ３の内部に送り込む。そして、術者はコンソール
１に撮影条件を入力し、スキャンを実行すると、演算回
路７は入力（設定）された撮影条件のパルスシーケンス
にしたがって熱量パラメータＱを算出し、算出された熱
量パラメータＱに応じた電圧を電圧発生手段８が発生
し、その電圧を時定数回路９に供給する。

【００２３】したがって、スキャンの実行により時定数
回路９の出力、すなわち、コンデンサＣの端子電圧は、
時定数ＣＲで上昇し、スキャンの停止により時定数ＣＲ
で下降する。時定数回路９の時定数は、実装置のスキャ
ン時の温度上昇特性、スキャン停止後の温度下降（放
熱）特性に一致するように設定されているので、時定数
回路９の出力、すなわち、コンデンサＣの端子電圧は、
装置温度情報を示しているので、これを温度データとし
て表示器２に入力すれば表示器２は装置の現時の温度を
表示し、術者は表示値より装置の温度状態を知ることが
できる。

【００２４】なお、上記の実施例では、時定数回路の温
度データを表示器に与え温度表示するようにしたが、こ
の温度データを用いて警報を鳴らしたり、ガントリ内の
被検者の居住空間に風を送る等の温度制御を行なうこと
ができ、さらに、温度データをコンソールに入力して、
撮影を中止する等の制御、傾斜磁場コイルの温度制御、
温度管理に利用することも可能である。また、実施例で
は、熱量パラメータを上記式１で算出するようにしたが
他の演算式で算出するようにしてもよい。

【００２５】なお、ＭＲＩ装置においては、撮影条件の
設定によるパルスシーケンスより熱量パラメータを算出
し、算出された熱量パラメータに対応した電圧を発生す
る機能を備えているものもあるので、その場合にはその
機能を利用すれば、新たに熱量パラメータの算出手段、
熱量パラメータを電圧変換する電圧発生手段を設ける必
要がない。

【００２６】さらに、実施例では時定数回路を抵抗Ｒと
コンデンサＣとで構成したが、装置のスキャン時の温度
上昇特性、スキャン停止時の温度下降（放熱）特性を再
現できるものであれば、カウンタとタイマとの組み合わ
せ等、如何なる構成の時定数回路であってもよい。ま
た、実施例では、システムコントローラに熱量パラメー
タの算出、算出パラメータに対応した電圧の発生機能を
持たせたが、これらの機能を撮影条件が入力されるコン
ソールに持たせてもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明の核磁気共鳴イメージング装置に
よれば、熱電対、サーミスタ等の温度センサを有する温
度測定手段を使用することなく、被検者周辺を含め、装
置の温度情報を正確に知ることができると共に、被検者
の居住性を考慮したシステムを構築することができる。
また、ノイズの発生源となる温度測定手段を使用しない
ので、アーチファクトのない良質な画像が得られる。さ
らに、傾斜磁場コイルを含め、ガントリ内に存在するあ
らゆる発熱体の温度情報を知ることができるので、傾斜
磁場コイル等の発熱問題に適切に対処できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の核磁気共鳴イメージング装置の一実施
例を示す模式図である。

【図２】図１のシステムコントローラの一実施例を示す
図である。

【図３】傾斜磁場波形を示す図である。

【符号の説明】

１：コンソール ２：表示器
３：ガントリ ４：システムコントローラ ５：シールドルーム
６：ベッド ７：演算回路 ８：電圧発生手段
９：時定数回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検者に均一な磁場を与える手段と、傾
   斜磁場を与える手段と、前記被検体の組織を構成する原
   子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波磁場
   を与える高周波パルス送信手段と、前記核磁気共鳴によ
   る信号を検出する核磁気共鳴信号検出手段と、この核磁
   気共鳴信号を用いて画像再構成演算を行う演算手段とを
   有する核磁気共鳴イメージング装置であって、コンソー
   ルで設定された撮影条件における熱量パラメータを求
   め、それに対応した電圧を撮影の開始で発生する電圧発
   生手段と、電圧発生手段で発生された電圧が供給され、
   撮影時および撮影停止時における装置温度情報を出力す
   る時定数回数とを備え、前記時定数回路は装置の撮影時
   の温度上昇ならびに撮影停止時の放熱特性に対応する時
   定数を有していることを特徴とする核磁気共鳴イメージ
   ング装置。