(57)【要約】【課題】ＭＲＩ装置を構成するコンポーネントのそれぞれに供給する電力を１個の電源から供給する場合において、その１個の電源の容量を低減することである。【解決手段】ＭＲＩ装置を構成する各コンポーネントへの電力の供給を切り替える切り替え手段を備え、該切り替え手段は、ＭＲＩ装置を構成する各構成要素の中には同時に用いないものがあり、ＭＲＩ装置の動作の状況に関する情報に基づいて、それらへの電源の供給を切り替えて使い、１個とした電源の容量を少なくすることを特徴とする。【選択図】図１
2014180445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を撮像空間に搬送する搬送部と、
前記撮影空間に高周波磁場を発生させる高周波磁場発生部と、
前記撮影空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生部と、
前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を検出する受信部と、
前記受信部が検出した核磁気共鳴信号を用いて撮像画像を作成する画像生成部と、
生成された撮像画像を表示する表示部と、を含む装置構成部を有し、
前記装置構成部のそれぞれに電力を供給する電源装置と、
前記各装置構成部への電力供給を切り換える電源切替え装置とを備え、
前記電源装置の電力供給能力は、前記装置構成部の全部を稼働するのに必要な電力供給能力より少なく設定され、前記電源切換え装置は、撮像における各過程で稼働対象となる前記装置構成部に電力を供給するとともに稼働対象でない前記装置構成部への電力供給を停止するように電源切換えを行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記装置構成部のそれぞれが必要な電力に関する情報は、予め記憶部に記憶されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記電源切替え装置は、前記撮像画像の作成中に前記各装置構成部への電力供給、または停止を行う第１モードと、
前記各装置構成部の一部への電力供給を前記撮像画像の作成後においても継続して行う第２モードとを有することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記各装置構成部のうち、他の装置構成部と比較して装置立ち上げに時間を要する装置構成部に前記第２モードを適用し、緊急の検査に対応可能とすることを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記傾斜磁場発生部に前記第２モードを適用することを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という）に係り、特に、ＭＲＩ装置全体を動かすのに必要な電源の容量を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置は、磁場中に置かれた被検体の核磁気共鳴（以下、「ＮＭＲ」という）現象から得られる信号を計測し演算処理することにより、被検体中の核スピンの密度分布、緩和時間分布等を断層像として画像表示するものであり、人体を被検体として各種の診断等に使用されている。ＮＭＲ現象から信号を得るためには、空間的、時間的に一様な静磁場中に被検体を置き、高周波コイルによりパルス状に電磁波を被検体に照射し、それによって発生するＮＭＲ信号を高周波コイルにより受信する。さらにＮＭＲ信号に位置情報を与えるために静磁場に傾斜磁場が重畳される。
【０００３】
そのため、ＭＲＩ装置では、高周波増幅電源、傾斜磁場電源、画像再構成装置、フィルタボックス電源装置、患者テーブル、画像表示装置等の種々のコンポーネントが用いられるが、それらを駆動するために、大容量の電源装置を必要としていた。
【０００４】
ＭＲＩ装置における電源装置に関する従来技術は、特許文献１に記載があるように、各コンポーネントへ直流電力を供給するように適応がなされた電源ユニットが開示されている。具体的には、交流電気幹線から直流電力を供給するように適応された電源ユニットと、サブユニットに直流電力を供給するように適応された電力バスと、電力バスによるサブユニットへの直流電力への供給を制御する制御手段を備えたＭＲＩシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１２−５０７３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術は、各コンポーネントの電源を除去し、コストを低減する技術は開示されているが、ＭＲＩ装置に供給する電源を１個とした場合の電源の容量をどのように低減するかということに関する技術は開示されていない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ＭＲＩ装置を構成するコンポーネント（各構成要素）のそれぞれに供給する電力を１個の電源から供給する場合において、その１個の電源の容量を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の磁気共鳴イメージング装置は以下の特徴を有する。
【０００９】
被検体を撮像空間に搬送する搬送部と、撮影空間に高周波磁場を発生させる高周波磁場発生部と、撮影空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生部と、被検体から発生する核磁気共鳴信号を検出する受信部と、受信部が検出した核磁気共鳴信号を用いて撮像画像を作成する画像生成部と、生成された撮像画像を表示する表示部と、を含む装置構成部を有し、装置構成部のそれぞれに電力を供給する電源装置と、各装置構成部への電力供給を切り換える電源切替え装置とを備え、電源装置の電力供給能力は、装置構成部の全部を稼働するのに必要な電力供給能力より少なく設定され、電源切換え装置は、撮像における各過程で稼働対象となる装置構成部に電力を供給するとともに稼働対象でない前記装置構成部への電力供給を停止するように電源切換えを行うことを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本願発明は、ＭＲＩ装置を構成する各構成要素の中には同時に用いないものがあり、それらへの電源の供給を切り替えて使い、１個とした電源の容量を少なくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＭＲＩ装置を構成するコンポーネント（各構成要素）のそれぞれに供給する電力を１個の電源から供給する場合において、その１個の電源の容量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るＭＲＩ装置の全体基本構成の一例を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電力供給ラインを示す概略構成図である。
【図３】ＭＲＩ装置を構成するコンポーネント毎の各シーケンス動作および使用電力を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に従って本発明のＭＲＩ装置の好ましい実施形態について詳説する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１４】
最初に、図１に基づいて本発明に係るＭＲＩ装置の全体概要の一例を説明する。
図１は、本発明に係るＭＲＩ装置の一実施例の全体構成を示すブロック図である。このＭＲＩ装置は、ＮＭＲ現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図１に示すように、ＭＲＩ装置は静磁場発生系２と、傾斜磁場発生系３と、送信系５と、受信系６と、信号処理系７と、シーケンサ４と、中央処理装置（ＣＰＵ）８とを備えて構成される。
【００１５】
静磁場発生系２は、垂直磁場方式であれば、被検体１の周りの空間にその体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば、体軸方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検体１の周りに永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。
【００１６】
傾斜磁場発生系３は、ＭＲＩ装置の座標系（静止座標系）であるＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイル９と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源１０とから成り、後述のシ−ケンサ４からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源１０を駆動することにより、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを印加する。撮影時には、スライス面（撮影断面）に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルス（Ｇｓ）を印加して被検体１に対するスライス面を設定し、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの２つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス（Ｇｐ）と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス（Ｇｆ）を印加して、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。
【００１７】
シーケンサ４は、高周波磁場パルス（以下、「ＲＦパルス」という）と傾斜磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段で、ＣＰＵ８の制御で動作し、被検体１の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系５、傾斜磁場発生系３、および受信系６に送る。
【００１８】
送信系５は、被検体１の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるために、被検体１にＲＦパルスを照射するもので、高周波発振器１１と変調器１２と高周波増幅器１３と送信側の高周波コイル（送信コイル）１４ａとから成る。高周波発振器１１から出力されたＲＦパルスをシーケンサ４からの指令によるタイミングで変調器１２により振幅変調し、この振幅変調されたＲＦパルスを高周波増幅器１３で増幅した後に被検体１に近接して配置された高周波コイル１４ａに供給することにより、ＲＦパルスが被検体１に照射される。
【００１９】
受信系６は、被検体１の生体組織を構成する原子核スピンの核磁気共鳴により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信号）を検出するもので、受信側の高周波コイル（受信コイル）１４ｂと信号増幅器１５と直交位相検波器１６と、Ａ／Ｄ変換器１７とから成る。送信側の高周波コイル１４ａから照射された電磁波によって誘起された被検体１の応答のＮＭＲ信号が被検体１に近接して配置された高周波コイル１４ｂで検出され、信号増幅器１５で増幅された後、シーケンサ４からの指令によるタイミングで直交位相検波器１６により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがＡ／Ｄ変換器１７でディジタル量に変換されて、信号処理系７に送られる。
【００２０】
信号処理系７は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、光ディスク１９、磁気ディスク１８、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２等の外部記憶装置と、ＣＲＴ等からなるディスプレイ２０とを有する。受信系６からのデータがＣＰＵ８に入力されると、ＣＰＵ８が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体１の断層画像をディスプレイ２０に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク１８等に記録する。
【００２１】
操作部２５は、ＭＲＩ装置の各種制御情報や上記信号処理系７で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス２３、及び、キーボード２４から成る。この操作部２５はディスプレイ２０に近接して配置され、操作者がディスプレイ２０を見ながら操作部２５を通してインタラクティブにＭＲＩ装置の各種処理を制御する。
【００２２】
なお、図１において、送信側の高周波コイル１４ａと傾斜磁場コイル９は、被検体１が挿入される静磁場発生系２の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体１に対向して、水平磁場方式であれば被検体１を取り囲むようにして設置されている。また、受信側の高周波コイル１４ｂは、被検体１に対向して、或いは取り囲むように設置されている。
【００２３】
現在ＭＲＩ装置の撮像対象核種は、臨床で普及しているものとしては、被検体の主たる構成物質である水素原子核（プロトン）である。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を２次元もしくは３次元的に撮像する。
【実施例１】
【００２４】
次に、本発明のＭＲＩ装置の実施例１について説明する。本実施例は、ＭＲＩ装置を構成する各構成要素への電力供給を切り替えることにより、装置全体の使用電力を低減する。なお、本実施例は、撮像画像の作成中に各装置構成部への電力供給、または停止を行うモード（ここでは、第１モードと呼ぶことにする）に関するものであり、以下に、図２に基づいて実施例を詳細に説明する。
【００２５】
図２は、ＭＲＩ装置における電力供給ラインを示す概略構成図である。
【００２６】
電力供給ラインは、磁気回路２０１、患者テーブル２０２、フィルタボックス電源装置２０３、高周波増幅電源２０４、傾斜磁場電源２０５、画像再構成装置２０６、画像表示装置２０７、電源切替装置２０８、及び設備電源２０９のそれぞれの各コンポーネントに対して電力を供給するラインである。なお、電力供給ラインは、図中において太い実線で示しているが、画像再構成装置２０６と画像表示装置２０７との間で送信される信号線は細めの実線で示している。
【００２７】
ＭＲＩ装置が断層画像を撮像するためには、設備電源２０９から上記各コンポーネントに電力を供給し、撮像に必要な各コンポーネントを稼働させる必要がある。
ここで、ＭＲＩ装置が撮像するために必要な総電力は、上述した磁気回路２０１から画像表示装置２０７までの各コンポーネントが動作するために必要な電力の総和として求めることができる。
【００２８】
ところで、病院等の施設において、電灯（ＡＣ１００Ｖ）、動力（ＡＣ２００Ｖ）の受電容量の合計が５０ＫＶＡ未満であれば低圧受電契約の対象となり、契約料金や受電設備などを抑えることが可能で、ＭＲＩ装置以外にかける病院側の設備負担費用を軽減することが可能となる。
【００２９】
従って、病院では、ＭＲＩ装置以外のその他医療機器や病院設備で電力を使用するため、ＭＲＩ装置で消費される電力を軽減できることは、病院側にとって有益である。
【００３０】
図３は、ＭＲＩ装置を構成するコンポーネント毎に撮像シーケンスに要する使用電力を示す。図中の列方向には、撮像のシーケンス名が記載され、行方向には各コンポーネント名が記載されている。すなわち、撮像のシーケンスにおいて、先ず、装置起動に始まり、患者情報登録を行い、次に、患者をＭＲＩ装置の撮像領域に移動し、撮像を開始する。引き続き、撮像時あるいは撮像後にＭＲＩ画像を画像再構成装置２０６に転送し、また画像表示装置２０７において画像を表示させる。最後に、患者をＭＲＩ装置の撮像領域外に移動する。
【００３１】
次に、本図を用いて、撮像時に使用するＭＲＩ装置を構成する各コンポーネントへの電力供給を切替えについて説明する。
【００３２】
撮像を開始するには、電源切替装置２０８は、先ず、画像表示装置２０７に電力供給を行い、患者情報を登録する。この時、図に示すように、電力の供給は画像表示装置２０７のみへ行い、他のコンポーネントへの電力供給はない。
【００３３】
次に、電源切替装置２０８は、画像表示装置２０７への電源供給を止め、被検体１を磁気回路２０１内の撮像空間へ移動させるために患者テーブル２０２に電力供給を行う。この時、図に示すように、電力の供給は患者テーブル２０２のみであり、他のコンポーネントへ電力供給はない。
【００３４】
引き続き、電源切替え装置２０８は、撮像を行い、画像を取得するために電源の切替えを行い、フィルタボックス電源装置２０３、高周波増幅電源２０４、傾斜磁場電源２０５、画像再構成装置２０６のそれぞれに電力供給をする。この時、図に示すように、電力の供給は、上記の４つの装置のみであり、他のコンポーネントへの電力供給はない。
【００３５】
次に、画像再構成装置２０６は、画像表示装置２０７に取得した画像を転送する。この時、図に示すように、電力の供給は画像再構成装置２０６及び画像表示装置２０７のみであり、他のコンポーネントへの電力供給はない。
ここで、画像表示装置２０７は、検査技師が画像読影のため使用する。
【００３６】
最後に、患者を移動するために、患者テーブル２０２に電力供給を行う。
【００３７】
図３の最下段には、各コンポーネントで必要な最大電力が表示されている。例えば、患者テーブルは、２ＫＶＡの電力が必要であり、フィルタボックス電源装置は、１ＫＶＡの電力が必要であり、傾斜磁場電源は、３．５ＫＶＡの電力が必要であることが分かる。
【００３８】
以上の各コンポーネントに必要な電力を考慮すると、装置起動時には、ＭＲＩ装置全体で０．５ＫＶＡの電力が必要であり、また、次の患者の移動時（撮像領域へ患者を搬入また撮像領域から搬出する時）には、２ＫＶＡの電力を必要とし、次の撮像時には、７．５ＫＶＡ（１＋２＋３．５＋１（ＫＶＡ）の合計）が必要となり、画像転送時には、１．５ＫＶＡ（１＋０．５（ＫＶＡ）の合計）が必要であり、画像表示には、０．５ＫＶＡの電力を必要とする。従って、撮像シーケンスにおいて、使用する最大電力は撮像時の７．５ＫＶＡとなる。一方、従来は、全コンポーネントの使用電力を加算した１０ＫＶＡ（２＋１＋２＋３．５＋１＋０．５（ＫＶＡ）の合計）を必要としていた。
【００３９】
以上から、本実施例では、ＭＲＩ装置全体で７．５ＫＶＡの電力が供給できる電源があれば十分であるが、従来は１０ＫＶＡの電源を必要としていた。すなわち、本実施例の場合には、２５％の電源容量を削減することが可能となる。
【実施例２】
【００４０】
図１、３を用いて、電源切替え装置２０８の各コンポーネントへの電力供給の切換えアルゴリズムについて説明する。
【００４１】
先ず、図３で示す撮像シーケンス、及び各コンポーネントで要する使用電力を予め記憶装置、例えば、図１で示す磁気ディスク１８や光ディスク１９などに保存する。
【００４２】
記憶装置への入力は、操作部２５より行うことができる。
【００４３】
なお、本実施例では、予め記憶装置に記憶させたが、撮像開始時に操作部より入力してもよい。
【００４４】
上記撮像シーケンスにおける各動作の開始及び終了時には、中央処理装置（ＣＰＵ）８に信号が送信され、撮像シーケンスに応じて各コンポーネントで要する使用電力の情報が電源切替え装置２０８に送信される。送信された情報に基づいて、電源切替え装置２０８は、図３で示すように、電力を必要としないコンポーネントの電力供給は切断し、電力を必要とするコンポーネントのみに電力供給を行う。その際に、供給する電力は、該当するシーケンスにおいて必要とする最大の使用電力のみを供給する。
【実施例３】
【００４５】
本実施例は、撮像後にも一部のコンポーネントに電力を供給し続けるモード（ここでは、第２モードと呼ぶことにする）を備えることを特徴とする。
すなわち、ＭＲＩ装置による撮像は、病院等の施設において、昼間に行わるだけではなく、夜間などに緊急患者があった場合に、患者の撮像が緊急に必要となる場合がある。
その際に、ＭＲＩ装置全体のコンポーネントを稼働停止状態に保持しておくと、コンポーネントによっては、立ち上げに時間を要するものもあり、緊急事態に対応できないことも発生する。
【００４６】
また、上記のように夜間でなくても、患者の容態に応じて緊急に検査が必要な場合も生じる。
そのような事態に備えて、主として立ち上げに時間を要するコンポーネントへの電力供給を停止することなく、常時、必要最低限の電力を供給しておく。
【００４７】
例えば、傾斜磁場電源２０５には、常時、必要な電力を供給して置き、緊急の立ち上げに要する所要時間を低減する。
上述したモードへの切り替えは、電源切替え装置２０８を用いて行うことができる。
【００４８】
なお、前述の実施例１〜３には、ＭＲＩ装置を構成するコンポーネントのそれぞれに供給する電力を１個の電源から供給する場合において、その１個の電源の容量を低減する技術が説明されているが、余った電力を再びＭＲＩ装置の外部にある電灯や電力等へ供給する必要はない。
【符号の説明】
【００４９】
１…被検体、２…静磁場発生系、３…傾斜磁場発生系、４…シーケンサ、５…送信系、６…受信系、７…信号処理系、８…中央処理装置（ＣＰＵ）、９…傾斜磁場コイル、１０…傾斜磁場電源、１１…高周波発振器、１２…変調器、
１３…高周波増幅器、１４ａ…高周波コイル（送信コイル）、１４ｂ…高周波コイル（受信コイル）、１５…信号増幅器、１６…直交位相検波器、１７…Ａ／Ｄ変換器、１８…磁気ディスク、１９…光ディスク、２０…ディスプレイ、２１…ＲＯＭ、２２…ＲＡＭ、２３…トラックボール又はマウス、２４…キーボード、２５…操作部、
２０１…磁気回路、２０２…患者テーブル、２０３…フィルタボックス電源装置、２０４…高周波増幅電源、２０５…傾斜磁場電源、２０６…画像再構成装置、２０７…画像表示装置、２０８…電源切替え装置、２０９…設備電源。
【図１】
2014180445.tif 000003
【図２】
2014180445.tif 000004
【図３】
2014180445.tif 000005