(57)【要約】【課題】移動式磁気共鳴トモグラフィシステム（１）を動作させるための方法において、僅かな所要スペースにおいて技術的に簡単な手段で検査の最適な画質を可能にする。【解決手段】磁場を生成する磁石（８）および／又はコイルと、磁石（８）および／又はコイルを包囲するシールド（１４）とを有する移動式磁気共鳴トモグラフィシステム（１）を動作させるための方法において、温度測定システム（１６）により前記シールド（１４）の多数の位置で温度が測定され、その温度測定システム（１６）の測定データが補償システム（２０）に送信され、その補償システム（２０）により磁場の均一性に関連する温度差の影響が補償される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を生成する磁石（８）および／又はコイルと、前記磁石（８）および／又はコイルを包囲するシールド（１４）とを有する移動式磁気共鳴トモグラフィシステム（１）を動作させるための方法であって、
温度測定システム（１６）により前記シールド（１４）の複数の測定点で温度を測定し、
前記温度測定システム（１６）の測定データを補償システム（２０）に送信し、
前記補償システム（２０）により磁場の均一性に関連する温度差の影響を補償する、方法。
【請求項２】
温度差が、前記補償システム（２０）の複数の加熱要素および／又は冷却要素（２２）によって補償される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
最高の測定温度が前記補償システム（２０）で決定され、温度が全ての測定点において前記最高の測定温度に到達させられる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記補償システム（２０）の複数の補助コイル（１２）に、前記測定温度に基づき電流を供給される、請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
前記磁気共鳴トモグラフィシステム（１）の送信コイルのための周波数発生器の周波数を、前記測定温度に基づいてを変化させる、請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
磁気共鳴トモグラフィシステム（１）を測定実行中に動作させる、請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の１つに記載の方法により動作させられる移動式磁気共鳴トモグラフィシステム（１）。
【請求項８】
磁場を生成する磁石（８）および／又はコイルと、前記磁石（８）および／又はコイルを包囲するシールド（１４）とを有する移動式磁気共鳴トモグラフィシステム（１）であって、
前記シールド（１４）上の複数の測定点に配置された温度測定センサを有する温度測定システム（１６）と、前記温度測定システム（１６）に測定データの入力側を接続された補償システム（２０）とを含み、
前記補償システム（２０）が、前記磁場の均一性に関連する温度差の影響を補償するように構成されている、磁気共鳴トモグラフィシステム（１）。
【請求項９】
前記補償システム（２０）が、複数の加熱要素および／または冷却要素（２２）を含む、請求項８記載の磁気共鳴トモグラフィシステム（１）。
【請求項１０】
前記補償システム（２０）は、最高の測定温度を求め、全ての測定点において温度が前記最高の測定温度を到達するように構成されている、請求項８又は９記載の磁気共鳴トモグラフィシステム（１）。
【請求項１１】
前記補償システム（２０）が複数の補助コイル（１２）を含み、前記補助コイル（１２）に前記補償システム（２０）によって電流が供給可能である、請求項８乃至１０の１つに記載の磁気共鳴トモグラフィシステム（１）。
【請求項１２】
送信コイルのための周波数発生器を含み、前記周波数発生器のデータ入力側が前記補償システム（２０）に接続されている、請求項８乃至１１の１つに記載の磁気共鳴トモグラフィシステム（１）。
【請求項１３】
測定実行中に磁場の均一性に関連する温度差の影響を補償するように構成されている請求項８乃至１２の１つに記載の磁気共鳴トモグラフィシステム（１）。
【請求項１４】
請求項７乃至１３の１つに記載の磁気共鳴トモグラフィシステム（１）を有する自動車又は自動車トレーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場を生成する磁石および／又はコイルと、磁石および／又はコイルを包囲するシールドとを有する移動式磁気共鳴トモグラフィシステムを動作させるための方法に関する。さらに、本発明はこの種の移動式磁気共鳴トモグラフィシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴トモグラフィ（ＭＲＴ）により、器官および多くの器官病変部の評価を可能にするヒト（又は動物）の体の断層画像を生成することができる。磁気共鳴トモグラフィは、磁気共鳴トモグラフィシステムにおいて生成される非常に強い磁場と、ラジオ周波数域の交流磁場とを基礎としており、交流磁場により体内で特定の原子核（多くは水素原子核／プロトン）が共鳴励起され、それによって受信電流回路に電気信号が誘導される。
【０００３】
ＭＲＴシステムは、一般的に固定設置されている。しかし、移動式ＭＲＴシステムを、例えば貨物自動車のトレーラ上に設置することも可能であり、この場合、トレーラをその時の使用場所へ運び込むことができる、このような移動式ＭＲＴシステムは、鉄製の漏洩磁場シールドを必要とする。トレーラ内の限られたスペース状態によって、そのシールドは、垂直壁内に構造的に制約されて面積として典型的には約３０平方メートルに及ぶが、固定設置の場合よりもＭＲＴシステムの磁石に対して接近しており、外部環境からの隔離度が少ない。
【０００４】
移動式ＭＲＴシステムは通常屋外に配置されるので、変化する天気が鉄製シールド内に空間的および時間的に激しく変化する熱入射をもたらす。鉄の温度変化は、鉄の磁化率の変化をもたらし、従って磁化の変化をもたらす。これは、ＭＲＴシステムの静磁場の均一性を阻害する。さらに、シールド鉄が温度上昇により膨張し、このことが同様に静磁場の均一性に影響を及ぼす。その結果、ＭＲＴ検査の際に周波数変動および画質制限がもたらされる。
【０００５】
これまでは、鉄製シールドをトレーラから機械的又は熱的に分離して取り付けようと努める試みがなされてきた。これは、数トンという標準的な重量の場合に問題が多く、妥協によってしか実現できない。従って、一般的には、熱シールドとして、トレーラ外壁内に付加的な断熱材が、例えばできるだけ小さい熱貫流係数を有する人工有機発泡材からなる板の形で設けられる。しかし、この場合にスペース状態を配慮すべきであり、従って、事実上、望ましい断熱材は、トレーラ内のスペース要求ならびにトレーラの許容される外形寸法と競合する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の課題は、僅かな所要スペースにおいて技術的に簡単な手段で検査の最適な画質を可能にする冒頭に述べた如き移動式磁気共鳴トモグラフィシステムを動作させるための方法ならびに移動式磁気共鳴トモグラフィシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
方法に関しては、本発明によれば、この課題は、温度測定システムにより前記シールドの多数の位置で温度を測定し、その温度測定システムの測定データを補償システムに送信し、その補償システムにより磁場の均一性に対する温度差の影響を補償することによって解決される。
【０００８】
磁気共鳴トモグラフィシステムに関しては、この課題は、磁気共鳴トモグラフィシステムが、前記シールドの多数の位置に配置された温度測定センサを有する温度測定システムと、その温度測定システムに測定データ入力側を接続された補償システムとを含み、その補償システムが磁場の均一性に関連する温度差の影響を補償するように構成されていることによって解決される。
【０００９】
本発明は、最適な画質のためにはＭＲＴシステムにおいて静磁場の最大限の均一性が保証されなければならないという考えに基づいている。例えば貨物自動車のトレーラ上におけるＭＲＴシステムのための自由空間を過度に制限しないためには、外部環境から磁気シールドを完全に熱的および機械的に絶縁することはできず、むしろ、ある程度の温度差が不可避的に生じることを容認せざるを得ない。シールド内の温度差によって乱された磁場均一性を回復するための最初のステップでは、温度分布に関する正確な知識を獲得しなければならない。このために温度測定システムが設けられ、この温度測定システムは、多数の、特に２桁の個数の異なるシールド位置に分散配置された温度測定センサを含む。ここで測定された温度を補償システムに転送し、この補償システムにおいて温度プロフィールを作成することができる。この温度プロフィールは、温度変動と磁場均一性に対する温度変動の影響とを的確に補償することを可能にする。
【００１０】
本発明による方法の第１の有利な実施形態では、温度差が補償システムの多数の加熱要素および／又は冷却要素により補償される。このためには、補償システムが複数の相応の加熱要素および／又は冷却要素を含むと有利である。その発想は、シールド全体にわたって均一な分布が達成されるように、補償システムにおいて求められたプロフィールを有する局所的な温度差を、相応の加熱要素および／又は冷却要素により補償することにある。これによってシールドの磁化率および膨張が補償され、従って磁場内の不均一性が最小化される。
【００１１】
補償システムにおいて最高の測定温度を求め、全ての位置における温度をその最高の測定温度に至らせると有利である。従って、補償システムがそのために構成されていると有利である。シールドにおける最高の測定温度への温度調節は、冷却が必要でなく冷却要素を省略することができるという利点をもたらす。冷却要素の代わりに、例えば簡単な加熱フィルム又は平面型加熱要素のような相対的に有利でかつ技術的に簡単に実施できる加熱要素しか必要でない。
【００１２】
方法の有利な代替的又は追加的な第２の実施形態では、測定温度に基づいて補償システムの多数の補助コイルに電流が供給される。このために、補償システムが相応個数の補助コイルを含み、補償システムによってそれらの補助コイルに電流が供給可能であると有利である。温度変動自体の補償の代替又は追加として、この種の実施形態を用いて、直接的にシムコイルとも呼ばれる相応の補助コイルにより、磁場の均一性を回復させることができる。ＭＲＴシステム内には、例えば漏洩磁場又は構造上の公差を補償するために、しばしばシムコイルが既に存在している。もちろん、これらのコイルに作用する電流の調整が磁場自体の複雑な測定に基づいて行われるのではなくて、ここでは温度の空間的分布が直接的に磁場の不均一性の空間的分布と相関関係にあるという事実が的確に利用される。従って、電流が測定された温度分布に基づいて直接的に調整され、これは不均一補償を技術的に簡単、迅速かつ有効に実現することを可能にする。
【００１３】
本発明による方法の他の有利な実施形態では、測定温度に基づいて磁気共鳴トモグラフィシステムの送信コイル用の周波数発生器の周波数が変化させられる。そのために、磁気共鳴トモグラフィシステムが送信コイルための周波数発生器を含み、その周波数発生器のデータ入力側が補償システムに接続されていると有利である。確かに上述の方法は磁場の不均一性を補償することができるが、もちろん、シールド内の温度変化又はシムコイルによる付加的な磁場の重畳のような実行された措置によって、（今や均一な）磁場の強度が全体としてシフトされ得る。このシフトは検査対象の核スピンのラーモア周波数の変化を引き起こすので、核スピン励起のために送信コイルの異なる周波数が必要である。測定された温度分布を直接的に周波数発生器に転送するならば、前記シフトは、励起周波数の適合化によって直接的に補償することができる。
【００１４】
磁気共鳴トモグラフィシステム、すなわちＭＲＴシステムは、既述の方法に基づいて実行される測定の期間中に磁場の均一性に対する温度差の影響を補償するように構成されていると有利である。換言するならば、シールドの適切な温度調整および／又はシムコイルに対する電流調整による補償が測定期間中に連続的に行われる。それにより、例えば曇り空が晴れることなどにより自然発生的に変化する日射よって検査中に発生する温度変化が連続的に補償され、それによって画質がさらに最適化される。
【００１５】
移動式磁気共鳴トモグラフィシステムが上述の方法により動作させられると有利である。
【００１６】
自動車又は自動車トレーラがこの種の磁気共鳴トモグラフィシステムにより構成されていると有利である。
【００１７】
本発明により得られる利点は、特に、ＭＲＴシステムにおいて温度調節又は対応するシミングにより磁場の不均一性を補償することによって、移動式ＭＲＴシステムにおける画質が著しく改善されることにある。シールドの熱膨張又は透磁率変化による磁場への影響が緩和される。そのシステムは比較的コスト効率がよい。何故ならば、温度センサと、場合によって平面型加熱要素および検出電子装置とが必要とされだけであり、そのシステムの残りの特徴部分は、ソフトウェアにより実現することができる。
【００１８】
本発明の実施例を図面に基づいてさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は温度に依存して制御される補助コイルを有する貨物自動車トレーラ内の移動式磁気共鳴トモグラフィシステムの一部を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は温度に依存して制御される加熱要素を有する貨物自動車トレーラ内の移動式磁気共鳴トモグラフィシステムの一部を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
同じ部分には全ての図において同じ参照符号が付されている。
【００２１】
図１は、部分的にのみ示された移動式磁気共鳴トモグラフィシステムの一部分の横断面を概略的に示す。移動式ＭＲＴシステム１は、貨物自動車（ＬＫＷ）のトレーラ２上に設置されている。図１の断面図には、ほぼ直方体形の貨物室４と車輪６が示されている。ＭＲＴシステム１の検査関連部分のうち、図の見易さの理由から、円筒外被状の磁石８とその磁石８内に配置されたテーブル面１０だけが示されている。送信コイル、受信コイルおよび評価ユニットのような他の部分は示されていない。
【００２２】
磁石８は比較的強い均一磁場Ｂ０を生成するために使用される。この磁場内において、予め縮退した原子核のエネルギー準位が分裂し、（自然単位系で）ΔＥ＝ｇＢ０なるエネルギーギャップを示す。このエネルギーギャップは、ラーモア周波数とも呼ばれる周波数に相当する。以下において、ＭＲＴ測定の原理を簡単に説明する。
【００２３】
本来の測定は、いわゆるスピンエコーシーケンスの原理に基づいて行われる。本発明の関連において、「シーケンス」（「パルスシーケンス」ともいう）とは、特定の周波数もしくは強度の高周波パルスおよび傾斜磁場からなる組合せであり、これらの高周波パルスおよび傾斜磁場は、頻繁に刻々と予め与えられた順序で投入および遮断される。開始時に適切なラーモア周波数の高周波パルス、いわゆる９０°励起パルスが立ち上がる。これによって、磁化が外部磁場に対して横に９０°だけ偏向される。その磁化は元の軸の周りを回転し始める（歳差運動）。
【００２４】
その際に生じる高周波信号を体外で測定することができる。その高周波信号は指数関数的に弱まる。というのは、プロトンスピンが「規則的なリズム」から外れて（「ディフェーズ」して）、ますます弱め合うように重なり合うからである。信号の６３％が減衰する時間は、緩和時間（スピン・スピン緩和）という。この時間は水素の化学的環境に依存し、組織種類ごとに異なっている。例えば、腫瘍組織は、たいてい正常な筋肉組織よりも長い時間を有する。それゆえに、重み付けにより強調された測定は腫瘍をそれの周囲よりも明るく表示する。
【００２５】
測定される信号を個々のボリューム要素（ボクセル）に割り当てること可能にするために、線形の空間依存性の磁場（傾斜磁場）により空間エンコーディングが生成される。
【００２６】
この場合、特定の微粒子に関しては、ラーモア周波数が磁束密度に依存する（粒子回転パルスの方向に対して垂直な磁場成分が強いほど、ラーモア周波数が高い）、という原理を利用する。１つの傾斜磁場（第１の傾斜磁場）が、励起の際に印加され、被検体の１つのスライスのみが適切なラーモア周波数を有すること、即ちこのスライスのスピンのみが偏向されることを保証する（スライス選択傾斜磁場）。第１の傾斜磁場に対して直角方向の第２の傾斜磁場が、励起後に短時間だけ投入され、各画像行においてスピン歳差運動が異なる位相位置を持つように、スピンの制御されたディフェージングを生じさせる（位相エンコード傾斜磁場）。第３の傾斜磁場が、測定中に、他の２つの傾斜磁場（第１および第２の傾斜磁場）に対して直角な方向に印加される。第３の傾斜磁場は、各画像列のスピンが異なる歳差運動速度を持ち、従って異なるラーモア周波数を送出するように配慮する（読み出し傾斜磁場、周波数エンコード傾斜磁場）。従って、全部で３つの傾斜磁場が一緒に３つの空間平面内の信号のエンコーディングを生じさせる。
【００２７】
上述の測定方法では、この空間エンコーディングのために局所的に印加される磁場強度の正確な知識が必要であることは明らかである。このことは、とりわけ磁場Ｂ０の最大限の均一性を前提とする。なぜならば、その付加的な傾斜磁場が、基礎になっている静磁場Ｂ０に比べて比較的弱いからである。そのために、図１に基づく移動式ＭＲＴシステム１において、先ずトレーラ２の壁に平板状の鉄製シールド１４が配置され、そのシールド１４はトレーラ２の外部空間における残留漏洩磁場が約０．５ｍＴの大きさを上回ることを防止する。
【００２８】
遮蔽されないで残っている漏洩磁場の補償は、いわゆるシミングによって達成される。その際に、シムコイルとも呼ばれる複数の補助コイル１２（それらのうち、図１の実施例にはただ１つのみ示されている）が、ＭＲＴシステム１の範囲内の種々の位置に配置されている。補助コイル１２は、別のいずれの場所に、例えばＭＲＴシステム１の傾斜磁場コイルの内側に配置してもよい。
【００２９】
シミングのための補助コイル１２は、被検体内でのそれらの補助コイル１２の磁場が単純な球面関数で記述できるように構成されている。というのは、被検体から空間的に離れていることに起因する障害磁場は、被検体内において同様に（近似的に）、そのような低次の球面関数の形を持つからである。補助コイル１２に電流を的確に供給することによって、磁石８の磁場に重なって、その磁場を均一化する補正磁場が生成される。
【００３０】
しかし、移動式ＭＲＴシステム１は、特に天気の状態に応じて生じるシールド１４の加熱および冷却により、異なる付加的な問題が発生する。貨物室４内の有効スペースは、道路交通法的に許容されるトレーラ２の外形寸法により制限されていることから、シールド１４の熱絶縁は限定的にしか可能でない。従って、図１に基づくＭＲＴシステム１は、これらの温度差を能動的に補償するように構成されている。
【００３１】
このために、図１に基づくＭＲＴシステム１は、接続された複数の温度センサ１８を備えた測定システム１６を有する。これらの温度センサ１８は、シールド１４に沿って分散配置されており、図１では例示的に１０個の温度センサ１８が示されている。全体としては、約５０個の温度センサ１８がトレーラの床および天井にも分散配置されている。これは、正確な３次元の温度分布を求めることを可能にする。
【００３２】
その温度分布は補償システム２０によって求められ、評価される。さらに補償システム２０は、ここでも電流による補助コイル１２の駆動を制御する。この場合に、温度の空間分布がそれに対応する磁場不均一性と直接的に相関関係にあることが利用される。従って例えば或る与えられた空間方向において温度勾配が存在する場合、同じ空間方向において磁場強度勾配も存在するであろう。
【００３３】
補助コイル１２が球面関数に応じた分布を有する磁場を生成するので、補償装置は、基底ベクトルである球面関数の系について温度分布マトリックスの固有値解析を実行する。求められた固有値は、それぞれ付属の球面関数に対応する補助コイル１２に供給すべき電流の強度に関連する尺度として使用される。それによって、不均一が補償される。
【００３４】
その補償は測定中に絶え間なく行うこともできる。測定中に例えば出現した日光によって温度が変化したならば、磁石８のシムが絶え間なく追従して補償動作をすることができる。
【００３５】
補償システム２０は、さらにＭＲＴシステム１の送信コイル用のための（詳しくは図示されていない）周波数発生器に接続されている。たしかに補償システム２０は磁石８の磁場Ｂ０の均一性を回復させることができるが、もちろん、それにも拘らず磁場強度Ｂ０の値は変化することも、起こり得る。従って、その変化は、補助コイル１２へのシム電流において、補償装置２０によって引き起こされる。検出される温度偏差が、Ｂ０値の補正分を求めるために、かつ検査周波数を適切に調整するために使用される。その検査周波数は変化したラーモア周波数にほぼ相応しなければならない。その調整は、いずれにせよ存在する温度不感応性の周波数調整に付加して行うとよい。
【００３６】
代替実施形態を図２に示し、図１に対するこれの相違点ついてだけ説明する。ここでは補償システム２０が補助コイル１２へのシム電流を制御しない。その代わりに、補償システム２０は、平面型加熱要素又は加熱フィルムとして構成されて温度センサ１８に対応して分散配置された複数の加熱要素２２を有する。
【００３７】
補償システム２０は、図２に基づく実施例において、全ての温度センサ１８に関して、最高の測定温度を求める。これに続いて、全ての温度センサ１８における温度を同一値に到達するように、加熱要素２２の電流が的確に制御される。従って、この場合には温度分布自体が均一化される。図１の実施例と類似して、この場合にも同様に検査周波数が変化されたＢ０値に適合化される。
【符号の説明】
【００３８】
１          磁気共鳴トモグラフィシステム
２          トレーラ
４          貨物室
６          車輪
８          磁石
１０        テーブル面
１２        補助コイル
１４        シールド
１６        温度測定システム
１８        温度センサ
２０        補償システム
２２        加熱要素
【図１】
2014233635.tif 000003
【図２】
2014233635.tif 000004