JP2011502591A - 移動可能なｍｒｉスキャンシステムにおける磁場均一性の制御 - Google Patents

Abstract

患者イメージングシステムは患者支持台、および円筒形磁石を含むMRIシステムを有する。磁石は、台上に患者を受け入れるための円筒形ボアを画定して、この台に長手方向の移動を可能とするレール上に担持された旋回リング上で縦軸を中心にして回転するように装着される。磁石は２部屋又は３部屋診察構成で構成され、保持ベイは磁石を収容する。診察患者は、磁石が回転するときに磁石ベイと共働する三つの部屋に入れられる。制御システムは、磁石が移動させられる、又は第二のイメージングシステムが磁石に近づけられるとき、シミングパラメータを自動で入力してシミングを調整するように、環境に対する磁石の異なる位置または条件を規定するデータを入力するために、かつそれぞれの組のシミングパラメータを規定して保存される各々の異なる条件データために備えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気共鳴画像法を有して、患者の医療用スキャン画像を取得するための移動可能な装置に関する。この装置は、外科のイメージング用途のために、ＰＥＴ及びＭＲＩ検出性能の両方を組み合わせて連続化する可能性を提供してもよい。この装置は、システムの実用性および有効性を最適化するために、平行方向及び回転方向の両方向への移動を提供してもよい。

いくつかのイメージングシステムは、身体を画像化するために使用されるＣＴスキャン、ＰＥＴ(ポジトロン断層法)、およびＭＲＩ(磁気共鳴画像法)を含めて公知となっている。

ＭＲＩについて、高磁場磁石、典型的には超伝導磁石は（ドーナツのような）トーラス構成で構成され、患者が磁石内に横たわった状態で、パルス化し連続化した磁場及び電磁場は、身体を精査して軟組織の画像を生成し、これによって熟練の放射線専門医は、患者の生体構造を高い確率で決定することが可能になる。異なる軟組織種類の間のさらに良好なコントラストを付けるために、ＭＲＩは時には造影剤を使用して実行される。ＭＲＩ技術は、多くの腫瘍の解剖学的部位を検出することを非常に得意としているが、すべての腫瘍の解剖学的部位を検出することを得意とするとは限らない。

これら二つのイメージング技術、即ちＭＲＩ及びＰＥＴ、ＭＲＩ及びＣＴは、検出技術を磁場の影響を受けない方法で構築することができる点と、ＭＲＩシステムを他の技術の影響を受けないように構築することができる点とで直交する手法である。このため、統合型検出器システムを構築することができる場合、二つのシステムは、身体内部の腫瘍位置の検出を改善し、またより完全にすることを可能とするために、空間及び時間の両方において平行な方式又は殆ど平行な方式で操作することができる。

これらの二つのイメージングシステムを実行するためには、システムの構成要素を磁石に対して移動させることが多くの場合に必要となる。これらは、イメージングシステム自体、または患者支持体もしくは台のようなシステムに関連した構成要素を含むかもしれない。

さらに、先の刊行物及び特許は、高磁場超伝導ＭＲＩシステムを平行移動で移動できることを示している。

米国特許第５，７３５，２７８号（ホウルトら、１９９８年４月７日発行）では、医療処置が開示されており、この場合、磁石は患者に対して及びシステムの他の構成要素に対して移動可能である。移動する磁石システムにより、神経外科患者の手術時のＭＲＩイメージングがより容易となり、肝臓、胸部、脊椎、及び心臓外科患者のためのさらなる用途を有する。このシステムは、以下のように使用される。磁石は、外科部屋の側部若しくは後部、又は場合によっては保持ベイ領域内部において、最初は手術台からいくらか離れている。

イメージングが必要なときは、ＭＲＩ磁石がその保持領域から前進して、台上のイメージング位置に配置され、画像が撮られ、そして磁石がその保持領域に引き込まれる。

したがって、ＭＲＩシステムは、磁石と、その場に設置されたレールと、磁石キャリッジ、ケーブルキャリア及び移動手段制御システムからなる磁石移動手段システムとから構成される。

ＭＲＩシステムが有効な画像を生成するためには、目標領域内の磁場が均一である必要がある。均一を達成するためのシステムへの調整は、シミングとして知られている。

イメージングを制御するコンピュータシステムは、シミングの自動微同調を実行する内部制御プロトコルを有する。しかしながら、自動制御には調整の限界があり、システムを設置する際には、最初にシミングのインストールを行わなくてはならない。たとえば、ＭＲＩ磁石の位置、および磁石のまわりの領域における磁性材料の構成に関連して、グラジエントとグラジエントシールドとの間の非常に正確な位置に磁性材料の小片を加えることによって、シミングを達成することが知られている。パッシブシムは、抵抗シムにより補完される。この抵抗シムは、グラジエントアセンブリーの外側と同様に磁石で液体ヘリウムに浸されたコイルの適切な幾何学配置によって達成される。液体ヘリウムに浸されたコイルは低温シムと呼ばれ、グラジエント動的抵抗性シムに取り付けた。また、磁石の均一性をグラジエントコイルに定電流を流すことによって調整することができる。これらはグラジエントオフセット電流として知られている。パッシブシム及び低温シムは、インストール中に特定の場のために一度だけ実行される。これは「シム・リグ」を磁石のボア内へ導入することによって実行される。ボアは当該ボアにおける位置で磁場に反応するセンサを含む。そして、その後にイメージングシステムの自動制御プロトコルが必要な細密調整を必ず実施する。

それゆえに今まで、磁石の再度のシミングを必要とする変更がないように、磁石の環境を一定に維持することに細心の注意が払われていた。

米国特許第５，７３５，２７８号

本発明の目的は、患者の医療用スキャン画像を取得するために、磁石及び／又は構成要素を磁石のまわりで移動させることによって、磁石の環境を変更可能な磁気共鳴画像法を有する改良された装置を提供することである。

本発明の第１態様によれば、患者の一部の画像を磁気共鳴画像法によって取得するための装置が提供される。
この装置は、
患者の一部が磁場に位置するようにイメージング中にボリュームに配置されるように構成されたイメージングボリュームを規定する磁石と、
前記磁場に反応して、患者の一部から核磁気共鳴信号を導き出し検出するための無線周波数伝送及び検出システムと、
前記磁場を制御し変更するための、かつ、画像をそこから生成するために無線周波数伝送を受け取るための制御システムと、
前記イメージングボリューム内の磁場の均一性を改善するシミング領域を生成するために前記磁石に装着された複数のシミングコイルと、
前記シミングコイルの一組のパラメータを入力するための入力手段を有する前記制御システムと、
イメージングを実行可能な複数の異なる位置間で前記イメージングボリュームを移動させるために移動可能な前記シミングコイルを有する前記磁石と、
イメージングを実行可能な前記イメージングボリュームの複数の位置の各々のために、複数組のシミングパラメータの中からそれぞれ一つを含むことができるように構成される前記制御システムと、
前記イメージングボリュームの複数の異なる位置から前記イメージングボリュームの現在の選択位置の指示を前記制御システムに入力するための位置入力システムと、を備え、
前記制御システムは、現在の選択位置のために必要組のシミングパラメータを前記シミングコイルに適用することができる。

発明の第２態様によれば、患者の一部の画像を磁気共鳴画像法によって取得するための装置が提供される。
この装置は、
患者の一部が磁場に位置するようにイメージング中にボリュームに配置されるように構成されたイメージングボリュームを規定する磁石と、
前記磁場に反応して、患者の一部から核磁気共鳴信号を導き出し検出するための無線周波数伝送及び検出システムと、
前記磁場を制御し変更するための、かつ、画像をそこから生成するために無線周波数伝送を受け取るための制御システムと、
前記イメージングボリューム内の磁場の均一性を改善するシミング領域を生成するために前記磁石に装着された複数のシミングコイルと、
前記シミングコイルの一組のパラメータを入力するための入力手段を有する前記制御システムと、
イメージングを実行可能な複数の異なる位置間で前記イメージングボリュームを移動させるために移動可能な前記シミングコイルを有する前記磁石と、
イメージングを実行可能な複数の異なる位置間で前記磁石に対して移動可能な構成要素と、
移動が前記磁石の均一性に影響を及ぼすように構成される前記構成要素と、
イメージングを実行可能な前記イメージングボリュームの複数の位置の各々のために、複数組のシミングパラメータの中からそれぞれ一つを含むことができるように構成される前記制御システムと、
イメージングを実行可能な前記構成要素の複数の位置の各々のために、複数組のシミングパラメータの中からそれぞれ一つを含むことができるように構成される前記制御システムと、
前記イメージングボリュームの複数の異なる位置から前記イメージングボリュームの現在の選択位置の指示を前記制御システムに入力するための、かつ前記構成要素の複数の異なる位置から前記構成要素の現在の選択位置の指示を前記制御システムに入力するための位置入力システムと、を備え、
前記制御システムは、前記イメージングボリュームの現在の選択位置及び前記構成要素の現在の選択位置のために必要組のシミングパラメータを前記シミングコイルに適用することができる。

発明の第３態様によれば、患者の一部の磁気共鳴画像法によって画像を取得するための装置が提供される。
この装置は、
患者の一部の画像を磁気共鳴画像法によって取得するための装置であって、
患者の一部が磁場に位置するようにイメージング中にボリュームに配置されるように構成されたイメージングボリュームを規定する磁石と、
前記磁場に反応して、患者の一部から核磁気共鳴信号を導き出し検出するための無線周波数伝送及び検出システムと、
前記磁場を制御し変更するための、かつ、画像をそこから生成するために無線周波数伝送を受け取るための制御システムと、
前記イメージングボリューム内の磁場の均一性を改善するシミング領域を生成するために前記磁石に装着された複数のシミングコイルと
前記シミングコイルの一組のパラメータを入力するための入力手段を有する前記制御システムと、
イメージングを実行可能な複数の異なる位置間で前記磁石に対して移動可能な構成要素と、
移動が前記磁石の均一性に影響を及ぼすように構成される前記構成要素と、
イメージングを実行可能な前記構成要素の複数の位置の各々のために、複数組のシミングパラメータの中からそれぞれ一つを含むことができるように構成される前記制御システムと、
前記構成要素の複数の異なる位置から前記構成要素の現在の選択位置の指示を前記制御システムに入力するための位置入力システムと、を備え、
前記制御システムは、前記構成要素の現在の選択位置のために必要組のシミングパラメータをシミングコイルに適用することができる。

発明の第４態様によれば、患者の一部の画像を取得するための装置が提供される。
この装置は
患者の一部の画像を取得するための磁気共鳴画像法システムを備え、
前記磁気共鳴画像法システムは、
患者の一部が磁場に位置するようにイメージング中にボリュームに配置されるように構成されたイメージングボリュームを規定する磁石と、
前記磁場に反応して、患者の一部から核磁気共鳴信号を導き出し検出するための無線周波数伝送及び検出システムと、
前記磁場を制御し変更するための、かつ、画像をそこから生成するために無線周波数伝送を受け取るための制御システムと、
前記イメージングボリューム内の磁場の均一性を改善するシミング領域を生成するために前記磁石に装着された複数のシミングコイルと、
前記シミングコイルの一組のパラメータを入力するための入力手段を有する前記制御システムと、
イメージングを実行可能な複数の異なる位置間で前記イメージングボリュームを移動させるために移動可能な前記シミングコイルを有する前記磁石と、を含み、
患者の一部の画像を取得するために磁気共鳴画像法を使用しない第二のイメージングシステムと、
前記磁気共鳴画像法システムを使用するイメージングを実行可能な構成要素の複数の異なる位置間で前記磁石に対して移動可能な構成要素を有する前記第二のイメージングシステムと、
移動が前記磁石の均一性に影響を及ぼすように構成される前記構成要素と、
イメージングを実行可能な前記イメージングボリュームの複数の位置の各々のために、複数組のシミングパラメータの中からそれぞれ一つを含むことができるように構成される前記磁気共鳴画像法システムの制御システムと、
イメージングを前記磁気共鳴画像法システムによって実行可能な前記構成要素の複数の位置の各々のために、複数組のシミングパラメータの中からそれぞれ一つを含むことができるように構成される前記制御システムと、
前記イメージングボリュームの複数の異なる位置から前記イメージングボリュームの現在の選択位置の指示を前記制御システムに入力するための、かつ前記構成要素の複数の異なる位置から前記構成要素の現在の選択位置の指示を前記制御システムに入力するための位置入力システムと、をさらに備え、
前記制御システムは、前記イメージングボリュームの現在の選択位置及び前記構成要素の現在の選択位置のために必要組のシミングパラメータを前記シミングコイルに適用することができる。

したがって、一つの構成では、磁石自体は異なる位置間で移動可能であり、複数の異なる条件は磁石をその環境に対して移動させることによって取得される。

一つの好ましい構成では、磁石はイメージングのために使用される複数の異なる部屋に関連しており、複数の異なる条件は、各部屋がそれぞれ一つの条件を規定する状態で、磁石を異なる部屋へ移動させることによって取得される。

一つ以上の部屋において、磁石は磁性材料を含む患者台に関連しており、異なる条件は当該台に対する磁石の異なる位置によって設定される。たとえば、特定の部屋内において、台と磁石との相対移動により、複数の個別の条件としてもよく、または簡単に、複数の部屋を磁石が台を伴いもしくは台を伴わずに移動し、台の存在の有無によって、異なる条件を設定してもよい。この台は、場合によっては手術中のスキャンにおいて使用するための患者用の手術台であってもよい。

したがって、別の構成では、場の均一性に影響を及ぼす構成要素は、イメージングシステムと関係するイメージング構成要素のように、磁石に対して移動させられる。別の特に重要な実施形態では、移動可能な構成要素は、磁気共鳴画像法システムに関連して使用可能な第二のイメージングシステムによって構成される。複数の異なる条件は、第二のイメージングシステムを磁石に対して移動させることによって取得される。したがって、それとともに使用される磁石での第二のイメージングシステムの位置、または磁石から離れた第二のイメージングシステムの位置は、シミングのための異なる必要条件になる。このシミングのための異なる必要条件は、異なる位置が採用されたとき、自動で保存され実行される。

パラメータにより規定されるものとして関係するシミングは、一定のグラジエントオフセット電流を磁石のグラジエントコイルにかけることによって、磁石がシムされることである。そして、シミングパラメータは、グラジエントオフセット電流のために必要な電流を規定する。

好ましくは、現在の選択条件を規定する情報を入力するための条件入力システムは、自動であり、異なる条件を検出する位置センサのようなセンサを含む。

問題は、磁石がイメージングのためにいくつかの位置へ移動して、これらの位置が異なる磁石の環境をもつかもしれないということである。異なる磁石の環境のせいで磁石の均一性が異なり、結果として各々の位置の画像品質が異なることになるだろう。画像品質はすべてのイメージング位置で維持しなければならない。したがって、磁場を各位置で調整可能としなくてはならない。磁場の調整はいつでも最適の画像品質を保証する自動プロセスであることを必要とする。

磁石に関連した操作部屋および診察部屋の構成では、ＤＲ室ではなくＯＲ室において、操作部屋の台が磁石の近くにある。ＯＲ台は磁石の均一性に影響を及ぼす。本発明は、台が当該台の磁性材料を増加させて製造されることを可能とし、また多数の位置で磁石を自動でシミングするための方法を提供することを可能とする。これは、台および他の構成要素が均一性に対する影響を最小限にするように製造され構成されるという、一般に認められた知識を回避し、代わりに構成要素の構築および構成が均一性の変化にかかわらず最適化されることを可能とする。

したがって、多くの部屋構成になるとき、台はシミングプロセスで補正される著しい量の磁性材料を含むことができる。イメージングが診察部屋でＯＲ台に対して固定位置にあることを必要とする代わりに、異なる身体の部分をイメージングするための位置に沿って磁石を移動させる手順を採用して、磁場均一性が各位置にとって最適であることを必要とするだろう。

さらに、システムは、磁石が動く状態で、動きに沿った異なる位置でリアルタイムの均一性調整を提供することによって、患者をイメージングすることを可能とする。実際問題として、これは、いくつかの選択位置を動きに沿って予め決めることによって取得され、また必要組のパラメータを提供するそれらの位置の各々のために取得される。位置は、従来のＭＲＩシステムの自動調整システムがそれらの位置間において必要な調整を提供するように選択される。したがって、位置は、磁石の環境での移動量及び変化量によって決定された間隔をあけられる。この間隔は、自動内部システムが処理することができなくなる前に読み込むことができる間隔である。磁石の環境は磁石の均一性に影響を及ぼし、反対に磁石はその局所的な環境に影響を及ぼす。磁石が移動するという事実はその問題を悪化させる。したがって、可動磁石の影響から局所的な環境を保護するために必要とされる場がある。

多数位置のためのシムの技術は、グラジエントオフセットと、動的または二次抵抗シムとにおける電流の調整に集中する。一度、パッシブシム及び低温シムが場のために設置されると、グラジエントオフセットと二次抵抗シムに必要な電流が各位置に対して決定されなければならない。

多数位置のための自動シム装置は、制御コンピュータ、磁場に影響を及ぼす磁石に関係のある磁石及び／又は構成要素の正確な位置を検出するセンシングシステムから構成される。センシングシステムは、ＭＲＩコンソールコンピュータに接続される制御コンピュータと接続される。センシングシステムは、位置に対する磁石の状態に関して、また磁石が実際に動いているかどうかに関してコンピュータに信号を送る。磁石がそのとき動いている場合、移動態様はすべて制御コンピュータに送られる。

コンピュータプログラムは、センシングシステムからの情報がグラジエント及び二次抵抗シムのために電流オフセットに変換されるように、制御コンピュータに存在する。電流オフセットは、電流を調整するためにＭＲＩコンソールコンピュータに直ちに転送される。いくつかのＭＲＩ装置はＦＤＡの調整によって制御されるので、電流オフセット値の転送およびインプリメンテーションは適切なセキュリティの下で望ましくなされる。

電流の調整は、ＭＲＩ科学技術者にとって完全に明白なものであり、それらの部分に介入を含まない。ホストコンピュータがそのときリサーチモードにある場合、これらの電流はＭＲＩハードウェアを制御するために使用されたパルス・プログラムの一部として導入されるかもしれない。広範な不均一性が別の位置に対してある位置で検出された場においては、これらを一つ以上の位置の磁性材料の戦略的な配置によって修正することができる。磁石の影響は、状況が決定するので、床の鋼板または壁の鋼板のいずれかの戦略的な配置によって必要とされる環境で最小限にされる。これは磁石が回転する場を含む。

多数位置構成にとってすべての位置に非常に高い均一性に得る能力は、これらの位置の画像品質にとって非常に重要である。

この発明で実際の画像品質を改善することができる。外科医はより素晴らしい構造を見ることができる。この発明は、床に鋼を置く必要を省き、（ａ）約３０，０００ドルのコスト、および（ｂ）１０，０００ポンドの、後の病院床の荷重を軽減するもしれない。また、それはＯＲ台と統合型アンギオ／ＯＲ台とでより多くの金属の使用を可能にするかもしれない。

このシステムは、改装された病院建物または新しい建物に設置される。システムは一部屋構成または二部屋構成で設置することができる。二部屋構成では、磁石およびＭＲＩシステムが病院スタッフの必要に応じて二部屋間で共有され、これが事業において費用対効果の向上をもたらす。

この考え方により、多くの部屋構成について論じることができる。操作部屋の台の寸法及び拡張、並びにＭＲＩスキャナの制約によって制限された、多くの用途について論じることもできる。

一部の区域及び国では、患者の安全性が重視されており、外科処置が開始した後の患者の移動が禁じられている。それゆえに、スキャナのいかなる設計も、患者を移動させる代わりに、スキャナを移動すべきである。このスキャナの移動は、患者が移動しない限りにおいて、全体又は一部であり得る。使用法に関するこの同じ制限は、患者の移動を行うべきでないこと暗示する、一部の介入技術が相当数の身体の透過又は位置合わせされた設備機器を必要とする点で、介入方法に最終的に当てはまるかもしれない。

さらに、ＭＲＩシステムは全方向に同等ではない磁場を有しており、軸線に沿った磁場強度は二つの直交方向において異なる。これは、システムのＰＥＴイメージング部分が軸外の配向に最適に位置してもよいことを意味しており、統合型スキャナの回転が重要であり得ることを示唆している。

本構成は、統合型スキャナを確実に最適化するためにも、ＭＲＩを回転方向及び縦方向へ移動させる。

本構成は、ＭＲＩ及びＰＥＴ性能の両方を統合して、外科、介入及び画像診断環境のための６度の運動の自由度の各々における統合型スキャナの移動の特許を受けるスキャナシステムの存在を想定している。

回転式ＭＲＩシステムが設計されるとき、付加的な独自の多部屋レイアウト、構成、及び用途が可能である。この場合、以下の多部屋構成が種々の可能な用途を例示するための例として使用され、これらの用途の全てはヘルスケア産業にとって財務的に有利である。

これらの超伝導磁石システムについて、クエンチ管、グラジエントケーブル、水及びヘリウムの冷却ケーブル、及び回転される必要のある様々な制御ケーブルがある。加えて、全３６０度の回転が必要とされる場合、回転は一方向に１８０度であり、また潜在的には他方向に１８０度であるように管理する必要がある。

磁石システムは、部屋内に１分以内に移動し、扉が数秒以内に開くので、磁石システムの使用法の有効性の制限因子は、患者を部屋に出入りさせ、必要に応じて患者に準備をさせ、イメージングについて患者と話し合いを行わせる。１回のイメージング事象ごとの程よい時間の長さは６０分であり、またそれゆえに、部屋に出入りするＭＲＩスキャナの移動は、時間値を制限するものではないことがわかる。同様に、診察及び介入手順の両方の必要性が発生するとき、多部屋システムの効率は、予定計画がより困難になる。現在、以下の構成が可能である。

中央磁石保持ベイが磁石及び診察患者を収容する３部屋診察構成は、三つの部屋に組織化されている。部屋１への扉が開き、磁石保持ベイが部屋１の一部になり、磁石は移動しないがその診察台に延びてもよく、患者が診察台に横たわり、イメージングが実行され、介入を行う必要が見出されず、患者が診察台を出て、磁石が保持ベイに戻って行き、他の部屋の一つで使える状態になる。次いで、磁石は、その台に引き込まれ、その部屋の扉まで回転し、他の部屋のプロセスが開始する。この場合、磁石は、レール上などで平行移動方向に移動せず、単に回転するだけである。

２部屋システムが病院の隅にある場合、磁石は、回転運動及び平行移動の両方を行う。二つの９０度方向の各々において扉を有する中央磁石保持部屋が存在し、磁石は、その診察台をどちらの必要な方向にも回転させることができ、又は磁石の反対端が最初に部屋に入るように回転することもできる。この手法によって、いかなる有意な変化も磁石制御手段及びモニタリングに加えずに、既存の診察機能及び用途をいずれかの部屋で使用することができ、又は両方の部屋を手術時の部屋として役立でることができる。この２部屋コーナーシステムは、回転する磁石なしに実行することはできない。

同様に、非インライン種類のいかなる部屋構成も、回転する磁石を有する必要性がある。

加えて、インライン構成は、回転が可能な場合と同様に、高い適応性を有し得る。例えば、磁石保持部屋と二つの診察部屋を中央で接合することができる。この場合、ＭＲＩシステムは、診察台が常に最初に部屋に入るように回転する。これにより、診察部屋を出来る限り小さくすることが可能になり、診察部屋の平方フィート数の点で、ＭＲＩシステムの最大密度及び最小コストが可能になる。

医療構造及びイメージングシステムの当業者であれば、多くの他の部屋構成を明白に想定することができる。

本発明は、患者の医療用スキャン画像を取得するために、磁石及び／又は構成要素を磁石のまわりで移動させることによって、磁石の環境を変更可能な磁気共鳴画像法を有する改良された装置を提供することができる。

軸方向に移動し、かつ縦軸を中心にした回転を可能にする能力を有するＭＲＩ磁石の側面図である。 説明の都合上、図１から省略されたカバー及び診察台の更なる詳細を示す、図１の磁石の側面図である。 ２部屋構成で装着されて、本発明による磁場均一性のための制御システムを含む図1の磁石システムの概要の平面図である。 ３部屋構成で装着された図１の磁石システムの概略平面図である。

本説明は、２００７年６月２０日に提出されたシリアルナンバー：１１／７６５，８４５の米国出願（これは、同じ日付に提出されたシリアルナンバー：ＰＣＴ／ＰＣＴ／ＣＡ００７／００１０７７のＰＣＴ国際出願に対応する）から部分的に引用されており、引用文献によってここに組み込まれたものである。

引用文献は、当該引用文献によってここに組み込まれた、ホルトの上記米国特許に言及する。

図1は、回転能力を有する統合型ＭＲＩスキャナを示す。シーリングレール１は、レールクランプ１７を使用して構築物の構造用鋼の上にボルト留めされている。二つのシーリングレールが、磁石の幅とおおよそ同じ幅だけ離間して使用されているが、他の幅が可能である。

磁石移動システム２を使用して、磁石３がレール上に装着されている。磁石移動システムの上部は、レールを横に移動するが、回転はしない。磁石移動システムの下部は、上部に対して回転できるように、旋回リング１１に接続されている。旋回リング１１は、モータ駆動式であり、導入される部屋レイアウトの種類に応じて、９０度、１８０度、又は２７０度などの一定の角度にわたって磁石システムを慎重に回転させる。平行移動及び回転運動のどちらの場合も、モータ駆動システムは、磁石システムの要件に合わせて緩やかな加速及び減速を包含し得る。磁石移動システムの下部は、磁石システム１２に対する回転子を使用して、磁石にボルト留めされている。

旋回リング１１を使用した回転式磁石システムに関して、クエンチ管システムの回転を可能にする必要があるので、レール１上に装着された固定式クエンチ管１４と、磁石に取り付けられた回転式クエンチ管部分１３とが提供される。これらのクエンチ管は、磁石の真上及び旋回リングの中央で、磁石システムの等角点に装着された回転ユニオンを用いて互いに接合されるので、回転によってクエンチシステムに過度の応力がかかることはない。正確な等角点を確実に実現するのは困難なので、回転中に発生する応力の一部を吸収する、撓曲連結部を使用することが実際的である。

回転式ＭＲＩシステムに関して、回転円弧を通してケーブル布線を確実に適切に案内できるようにする必要もある。これを実行する一つの方法は、多数の管ガイドを有するケーブル管理システム１９を使用するものであり、異なるガイドが、通信ケーブル布線、電力ケーブル布線、低電圧ケーブル布線、モニタリングケーブル布線、及びヘリウム線に使用される。回転運動中のこれらのケーブル分離及びこれらのケーブル案内によって、結束及び最終的な破断が発生しないことを確実にする。またこれらの構成要素は、旋回リングを通過し、ケーブルキャリアシステム９による磁石の移動と共に、レール上に担持された構成要素に繋がる。

磁石移動システムは、ベルト駆動平行移動システム１８を介して移動される。このシステムは、重量を支えるためのレールの上にある輪、及びレールと接触して移動を生じさせるレール下方の駆動輪２０を使用している。重量の均等な分配及びシステムの直線的なトラッキング性能を確実にするために、駆動輪及び重量支持輪が両方のレール上に配置される。左右のベルト駆動平行移動システムが確実に調和して移動するように、それらの間には駆動軸が使用されてもよい。この場合、両方の駆動輪のセットを駆動させるために、単一のモータが使用されてもよい。安全性のために、電源異常の場合には、この動作が必要とされる場合、操作者が患者から磁石を取り除くことができるようにする手動クランク１５を有することが有用である。手動クランクの操作は、この設計の場合に限り、クラッチの係合離脱を必要とする。

レールによって提供される平行移動及び旋回リングによって提供される回転運動に加えて、支持体１２上での旋回リングの高さの調節により、磁石のボアの縦方向調節移動が可能である。

磁石は、円形の磁石ボア８を有しており、その中に台及び患者を配置してイメージングを行うことができる。シーメンス・エスプリ（Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｅｓｐｒｅｅ）（商標）磁石のような磁石に関して、ＭＲＩボアは、直径７０ｃｍ及び長さおよそ１２５ｃｍである。磁石は、３０ｃｍ×４５ｃｍ×４５ｃｍの視野を有する。視野は、システム内部の、高品質イメージングを発生させるボリュームであり、適切な直線性の範囲内で磁場を維持することのできるボリュームと一致する。患者の当該生体構造を視野内に配置して、イメージングを行う。

ＰＥＴ検出器リング５は、磁石視野と同一場所に配置されており、リング上の個々の各検出器は、繊維束６の光ファイバーを介して、磁石の上方又は周囲に位置付けられた乗算器７へ接続される。乗算器は、磁石の上に示されているが、それらは、磁石内部の代替位置に配置することができる。光ファイバーは、典型的には磁石及び関連ケーブル１０を担持するケーブルキャリア９に巻きとられ、関連ケーブル１０には、クエンチ管、ヘリウム線、水冷却材線、傾斜ケーブル、ＲＦケーブル、制御線、及び様々な用途に必要な種々の追加のモニタリング線及び検出線が挙げられ、これらはボア、カバーセット、及び他のＭＲＩ要素に取り付けられる。ケーブルキャリア及び関連ケーブル布線は、これらがシステムと共に移動するときにケーブルの適正な形状を維持するために、ケーブルキャリアガイド１６を使用している。

図２は、回転式ＭＲＩ遮蔽カバーセットを示す。ＭＲＩに使用される磁石用のこのようなカバーの従来の設計は、当業者に周知である。このカバーセットは、回転しない上部２１と回転する下部２２とを備えて設計されており、二つの部分は、回転シーム２３にて分離された状態である。

図２はまた、磁石の左側から延出する診察台２４を使用する構成を示す。シーメンス・エスプリ（Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｅｓｐｒｅｅ）（商標）磁石特定の場合に関して、診察台は、磁石に取り付けられ、画像診断のために磁石の内外に移動することができる。図はシステムの制御盤２５も示す。この場合、ケーブルにより磁石に接続されたペンダント制御手段２６を包含する、磁石に設置された一組の制御手段が存在する。

図３は、成人及び子供の両方に役立つ２部屋構成で、平行移動、回転運動及び縦移動するスキャナが使用されたフロアレイアウトを示す。図３は、第１部屋４１が引き戸２３を介して第二部屋４２から分離された２部屋レイアウトを示しており、ここで患者及び医療チームは、患者入口４４を介して部屋に接近する。統合型スキャナは、これら２部屋の間で移動することができる。

図３は、この統合型スキャナに関する二つの位置を示す。レール１により、スキャナは部屋間を移動できるようになる。外科用イメージング位置に向かって移動するときの部屋４１内のスキャナ位置が示されており、スキャナ３は台５０上を移動し、シーメンス（Ｓｉｅｍｅｎｓ）診察台２４は、例えばシーメンス・エスプリ（Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｅｓｐｒｅｅ）（商標）の慣例に従って、スキャナの後側に取り付けられる。この同じスキャナは、必要な場合、部屋４２内の第二位置へ移動することができ、スキャナ３を回転させて、介入作業のために診察台２４を配置することができる。この回転は、第二部屋４２内で必要とされる空間及びアクセスの量を最小限に抑えることにより、システムの実用性を増大させる。

図４は、３部屋診察構成を示しており、ここで中央磁石保持ベイ６０は磁石６１を収容しており、診察患者は、三つの部屋６２、６３及び６４内に入れられる。三つの部屋から選択される一つの部屋６２への扉６５は、磁石保持ベイが部屋６２の一部になるように、例えば、片側に引き込むことにより開くことができ、磁石は移動しないがその診察台６６に延びてもよく、患者は診察台に横たわり、イメージングが実行され、介入を行う必要がないことが見出され、患者は診察台を出て、磁石は保持ベイに戻り、他の部屋の一つで使える状態にする。次いで、磁石は、その台６６に引き寄せられてもよく、その部屋の扉まで回転し、他の部屋のプロセスが開始する。この場合、磁石は、レール上などで平行移動方向に移動せず、単に回転のみである。

代替の構成では、磁石は、レールシステム上に装着されており、これに沿って支持体が転がることができ、この上に旋回リングが担持されるので、磁石をその縦軸を中心にして回転させることが可能になる。この方法では、磁石の前面は、部屋に面するように移動することができる。この実施形態では、患者台は、磁石が台まで移動するとともに台に関して移動するように、それぞれの部屋に位置付けられる。

加えて、回転可能な場合と同様、インライン構成は、高い適応性を有し得る。例えば、磁石保持部屋と二つの診察部屋を中央で接合することができる。この場合、ＭＲＩシステムは、診察台が常に最初に部屋に入るように回転する。これにより、診察部屋をできる限り小さくすることが可能になり、診察部屋の平方フィート数の点で、ＭＲＩシステムの最大密度及び最小コストが可能になる。

単にシーリングからＭＲＩ磁石を吊るすことには利点がある。フロア装着の代わりに、磁石を吊るしたとき、振動の影響を低減することが可能であり、低減された振動及び改善された信号対雑音性能をもたらす。

察部屋への入室時又はその診察部屋と協働する磁石の回転時、その部屋内で患者が台を利用できるように、磁石は、一方の端部に診察台を担持するように構成されてもよいことが理解されるであろう。外科的状況では、磁石は、外科処置を継続可能とするために磁石を移動させるときには部屋内にとどまる、部屋に存在する台と協働するように構成される。ハイブリッド状況では、磁石は、一方の端部にて台を担持し、他方の端部にて外科台と協働するように構成されてもよく、台がその縦軸を中心として回転することが必要となる。

壁面遮蔽の必要性があるが、それは、磁石が回転するとき、磁場が壁面の他方の側に通り抜け、通路又は他の領域に衝突する可能性があるためである。この影響を制限するのに使用できる方法としては、追加の金属を壁面に使用して遮蔽を提供する標準的な手法、壁面に埋め込んだ、回転動作が発生する時に限りオンになる有効コイルの使用、ＭＲＩ有効コイルの動力循環が挙げられ、ここで磁場がそれほど遠くまで延びないよう、磁石上の有効コイルの電流が増大するか又は低下する。

本明細書に記載の構成は、以下の特徴及び利点を提供する。

円形の旋回リングを使用することによってリングの磁石効果が回転中に均一であるようになっており、これによって、磁石のシミングソフトウェアへの影響を最小限に抑えることが可能である。

エスプリ（Ｅｓｐｒｅｅ）磁石に関して、回転前に診察台を引き込んで、最小回転半径、回転するモータの最小ひずみ、及び操作者の安全性に対する最大値を可能にすることが有用である。診察台が磁石の外に更に延出する場合、操作者と回転するシステムとの間の衝突、又は回転するシステムと部屋内部の設備機器との間の衝突の確率が増大するであろう。

回転を可能にするため、磁石のカバーセットは、カバーセットを磁石上に保持するブラケットと共に、回転しないカバーセットの上部と、磁石と共に回転するカバーセットの下部とを提供する。

回転性能を最適化するために、プログラム化した方法及びプログラム可能な方法で緩やかに加速及び減速するモータシステムが提供される。磁石上に加わる始動力及び停止力が過度である場合、振動が発生する可能性があり、耐用期間が潜在的により短くなる可能性がある。

回転するシステムの安全性を最適化するために、制御システムは、適切な配向、位置、扉の状態、又は他の特定の状態が環境に適合しない限り回転が起きないようにする「ロックアウト」を含む。このロックアウト性能は、環境が回転を受ける準備が整っていない場合に、磁石が回転できないようにする。

よく知られているように、磁石がイメージングボリューム４を規定するので、イメージングボリューム４は、台２４又は台７０上の患者の一部が磁石の磁場に位置するように当該ボリュームに配置されるように構成される。従来の無線周波数伝送および検出システム７１は、磁場に反応して、患者の一部から磁気共鳴信号を導き出し検出するために備えられる。オペレータインタフェースを含む制御コンピュータは７２で備えられ、当業者によく知られている構成要素を含むとともに、磁場を制御し変更するための、かつ画像をそこから生成するために無線周波数伝送を受け取るための制御システムを含む。制御システム７２は、磁石のシミングパラメータを変更するための入力手段７３を有し、この入力手段７３によって磁石の磁場をボリュームの全体にわたって均一になるように調整する。

前述のように、磁石は、ボリューム4で磁場の均一性に影響を及ぼす磁性材料を含む台および部屋を有する環境に設置される。

前述のように、磁石と環境はそれらの相対位置を複数の異なる条件間で変更することができるように構成される。

制御システム７５は、異なる条件を規定するデータを制御システム７２に入力するために備えられ、さらにそれぞれの組のシミングパラメータを条件に対して規定する各々の異なる条件データのために備えられる。

好ましくは自動センシングシステム７４である条件入力システムは、条件が変更されるとき、制御システムがシミングパラメータを自動で入力して、シミングを調整するように、現在の選択条件を規定する情報を入力するために備えられる。

示された例では、複数の異なる条件は、磁石をその環境に対して移動させることによって取得される。したがって、磁石がイメージング中に台に対して移動させられ、その動きに沿った各々の一連の位置がセンサ７４によって検出される。磁石は、複数の異なる部屋と関連しており、各部屋が異なる磁場効果をもつそれぞれ一つの条件を規定する状態で、異なる部屋へ移動することによって、イメージングに使用される。

また、図1では、ＰＥＴまたはＣＴスキャンシステムのような第二のイメージングシステム７６が備えられる。第二のイメージングシステム７６は、磁気共鳴画像法システムに関連して使用することができ、磁石に対して移動可能なものである。第二のシステム７６は、磁石から離れた最初の非操作位置から、イメージングを同時に又は関連して行うことができる磁石のすぐ近くの位置に移動可能となっている。また、センサ７４は、第二のイメージングシステムの位置に反応し、部屋にある構成要素の相対位置と、互いに関連する構成要素の相対位置を入力することができる。これが構成要素の一連の異なる条件を構成しており、この条件が、各部屋の多くの異なる位置に移動させられた異なる構成要素の非常に複雑な状況に対して、最も単純に二つの別個の部屋の二つの別個の条件になるかもしれないということは理解されるであろう。各状況において、シム・リグは条件にとって必要なシミングパラメータを前もって決めるために使用される。そして、これらは、従来のＭＲＩ制御システムへの自動保存のために、シミング制御コンピュータに条件の位置パラメータと関連して保存される。

７２ 制御システム
７６ 第二のイメージングシステム

Claims (19)

1. 患者の一部の画像を磁気共鳴画像法によって取得するための装置であって、
   患者の一部を磁場に位置するようにイメージング中に配置するように構成されたイメージングボリュームを規定する磁石と、
   前記磁場に反応して、患者の一部から核磁気共鳴信号を導き出し検出するための無線周波数伝送及び検出システムと、
   前記磁場を制御し変更するための、かつ画像をそこから生成するために無線周波数伝送を受け取るための制御システムと、
   前記イメージングボリューム内の磁場の均一性を改善するシミング領域を生成するために前記磁石に装着された複数のシミングコイルと、
   前記シミングコイルの一組のパラメータを入力するための入力手段を有する前記制御システムと、
   イメージングを実行可能な複数の異なる位置間で前記イメージングボリュームを移動させるために移動可能な前記シミングコイルを有する前記磁石と、
   イメージングを実行可能な前記イメージングボリュームの複数の位置の各々のために、複数組のシミングパラメータの中からそれぞれ一つを含むことができるように構成される前記制御システムと、
   前記イメージングボリュームの複数の異なる位置から前記イメージングボリュームの現在の選択位置の指示を前記制御システムに入力するための位置入力システムと、を備え、
   前記制御システムは、現在の選択位置のために必要組のシミングパラメータを前記シミングコイルに適用することができる、装置。
2. 請求項1に記載の装置であって、
   前記磁石は、イメージングのために使用される複数の異なる部屋に関連し、
   前記イメージングボリュームの複数の異なる位置は、各部屋がそれぞれ一つの位置を規定する状態で、前記磁石を異なる部屋へ移動させることによって取得される、装置。
3. 請求項1又は請求項2に記載の装置であって、
   前記磁石は、磁性材料を含む患者台に関連し、
   前記イメージングボリュームの異なる位置は、前記台に対する前記磁石の異なる位置によって設定される、装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の装置であって、
   シミングパラメータは、前記シミングコイルに必要な一組の電流を規定する、装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の装置であって、
   前記イメージングボリュームの現在の選択位置を規定する情報を入力するための前記位置入力システムは、自動であり、異なる位置を検出するセンサを含む、装置。
6. 患者の一部の画像を磁気共鳴画像法によって取得するための装置であって、
   患者の一部を磁場に位置するようにイメージング中に配置するように構成されたイメージングボリュームを規定する磁石と、
   前記磁場に反応して、患者の一部から核磁気共鳴信号を導き出し検出するための無線周波数伝送及び検出システムと、
   前記磁場を制御し変更するための、かつ、画像をそこから生成するために無線周波数伝送を受け取るための制御システムと、
   前記イメージングボリューム内の磁場の均一性を改善するシミング領域を生成するために前記磁石に装着された複数のシミングコイルと、
   前記シミングコイルの一組のパラメータを入力するための入力手段を有する前記制御システムと、
   イメージングを実行可能な複数の異なる位置間で前記イメージングボリュームを移動させるために移動可能な前記シミングコイルを有する前記磁石と、
   イメージングを実行可能な複数の異なる位置間で前記磁石に対して移動可能な構成要素と、
   移動が前記磁石の均一性に影響を及ぼすように構成される前記構成要素と、
   イメージングを実行可能な前記イメージングボリュームの複数の位置の各々のために、複数組のシミングパラメータの中からそれぞれ一つを含むことができるように構成される前記制御システムと、
   イメージングを実行可能な前記構成要素の複数の位置の各々のために、複数組のシミングパラメータの中からそれぞれ一つを含むことができるように構成される前記制御システムと、
   前記イメージングボリュームの複数の異なる位置から前記イメージングボリュームの現在の選択位置の指示を前記制御システムに入力するための、かつ前記構成要素の複数の異なる位置から前記構成要素の現在の選択位置の指示を前記制御システムに入力するための位置入力システムと、を備え、
   前記制御システムは、前記イメージングボリュームの現在の選択位置及び前記構成要素の現在の選択位置のために必要組のシミングパラメータを前記シミングコイルに適用することができる、装置。
7. 請求項6または７に記載の装置であって、
   前記磁石は、イメージングのために使用される複数の異なる部屋に関連し、
   前記イメージングボリュームの複数の異なる位置は、各部屋がそれぞれ一つの位置を規定する状態で、前記磁石を異なる部屋へ移動させることによって取得される、装置。
8. 請求項6から８に記載のいずれか一項に記載の装置であって、
   前記磁石は、磁性材料を含む患者台に関連し、
   前記イメージングボリュームの異なる位置は、前記台に対する前記磁石の異なる位置によって設定される、装置。
9. 請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の装置であって、
   シミングパラメータは、前記シミングコイルに必要な一組の電流を規定する、装置。
10. 請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の装置であって、
    前記イメージングボリューム及び前記構成要素の現在の選択位置を規定する情報を入力するための前記位置入力システムは、自動であり、異なる位置を検出するセンサを含む、装置。
11. 患者の一部の画像を磁気共鳴画像法によって取得するための装置であって、
    患者の一部を磁場に位置するようにイメージング中に配置するように構成されたイメージングボリュームを規定する磁石と、
    前記磁場に反応して、患者の一部から核磁気共鳴信号を導き出し検出するための無線周波数伝送及び検出システムと、
    前記磁場を制御し変更するための、かつ、画像をそこから生成するために無線周波数伝送を受け取るための制御システムと、
    前記イメージングボリューム内の磁場の均一性を改善するシミング領域を生成するために前記磁石に装着された複数のシミングコイルと
    前記シミングコイルの一組のパラメータを入力するための入力手段を有する前記制御システムと、
    イメージングを実行可能な複数の異なる位置間で前記磁石に対して移動可能な構成要素と、
    移動が前記磁石の均一性に影響を及ぼすように構成される前記構成要素と、
    イメージングを実行可能な前記構成要素の複数の位置の各々のために、複数組のシミングパラメータの中からそれぞれ一つを含むことができるように構成される前記制御システムと、
    前記構成要素の複数の異なる位置から前記構成要素の現在の選択位置の指示を前記制御システムに入力するための位置入力システムと、を備え、
    前記制御システムは、前記構成要素の現在の選択位置のために必要組のシミングパラメータをシミングコイルに適用することができる、装置。
12. 請求項１１に記載の装置であって、
    前記構成要素は、磁性材料を含む患者台を備える、装置。
13. 請求項１１又は請求項１２に記載の装置であって、
    シミングパラメータは、前記シミングコイルに必要な一組の電流を規定する、装置。
14. 請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の装置であって、
    前記構成要素の現在の選択位置を規定する情報を入力するための前記位置入力システムは、自動であり、異なる位置を検出するセンサを含む、装置。
15. 患者の一部の画像を取得するための装置であって、
    患者の一部の画像を取得するための磁気共鳴画像法システムを備え、
    前記磁気共鳴画像法システムは、
    患者の一部を磁場に位置するようにイメージング中に配置するように構成されたイメージングボリュームを規定する磁石と、
    前記磁場に反応して、患者の一部から核磁気共鳴信号を導き出し検出するための無線周波数伝送及び検出システムと、
    前記磁場を制御し変更するための、かつ、画像をそこから生成するために無線周波数伝送を受け取るための制御システムと、
    前記イメージングボリューム内の磁場の均一性を改善するシミング領域を生成するために前記磁石に装着された複数のシミングコイルと、
    前記シミングコイルの一組のパラメータを入力するための入力手段を有する前記制御システムと、
    イメージングを実行可能な複数の異なる位置間で前記イメージングボリュームを移動させるために移動可能な前記シミングコイルを有する前記磁石と、を含み、
    患者の一部の画像を取得するために磁気共鳴画像法を使用しない第二のイメージングシステムと、
    前記磁気共鳴画像法システムを使用するイメージングを実行可能な構成要素の複数の異なる位置間で前記磁石に対して移動可能な構成要素を有する前記第二のイメージングシステムと、
    移動が前記磁石の均一性に影響を及ぼすように構成される前記構成要素と、
    イメージングを実行可能な前記イメージングボリュームの複数の位置の各々のために、複数組のシミングパラメータの中からそれぞれ一つを含むことができるように構成される前記磁気共鳴画像法システムの制御システムと、
    イメージングを前記磁気共鳴画像法システムによって実行可能な前記構成要素の複数の位置の各々のために、複数組のシミングパラメータの中からそれぞれ一つを含むことができるように構成される前記制御システムと、
    前記イメージングボリュームの複数の異なる位置から前記イメージングボリュームの現在の選択位置の指示を前記制御システムに入力するための、かつ前記構成要素の複数の異なる位置から前記構成要素の現在の選択位置の指示を前記制御システムに入力するための位置入力システムと、をさらに備え、
    前記制御システムは、前記イメージングボリュームの現在の選択位置及び前記構成要素の現在の選択位置のために必要組のシミングパラメータを前記シミングコイルに適用することができる、装置。
16. 請求項１５に記載の装置であって、
    前記磁石は、イメージングのために使用される複数の異なる部屋に関連し、
    前記イメージングボリュームの複数の異なる位置は、各部屋がそれぞれ一つの位置を規定する状態で、前記磁石を異なる部屋へ移動させることによって取得される、装置。
17. 請求項１５又は請求項１６に記載の装置であって、
    前記磁石は、磁性材料を含む患者台に関連し、
    前記イメージングボリュームの異なる位置は、前記台に対する磁石の異なる位置によって設定される、装置。
18. 請求項１５から請求項１７のいずれか一項に記載の装置であって、
    シミングパラメータは、前記シミングコイルに必要な一組の電流を規定する、装置。
19. 請求項１５から請求項１８のいずれか一項に記載の装置であって、
    前記イメージングボリューム及び前記構成要素の選択位置を規定する情報を入力するための前記位置入力システムは、自動であり、異なる位置を検出するセンサを含む、装置。

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