(57)【要約】本発明は、磁気共鳴断層撮影装置内での対象物および／または患者の体部分の受動運動を発生させるための装置であって、患者の少なくとも１つの体部分（１９）、たとえば距骨関節を支承するための支持体（１４，１７）が設けられており、該支持体（１４，１７）が、患者用寝台（３５）またはこれに類するものと一緒に磁気共鳴断層撮影装置の通路（３８）内に走入可能である形式のものに関する。本発明によれば、支持体（１４，１７）が、モータにより駆動されて磁気共鳴断層撮影装置の通路（３８）の内部で少なくとも１つの軸線（３３，３４）を中心として旋回可能であり、支持体（１４，１７）とその駆動装置との、磁気共鳴断層撮影装置の通路（３８）の内部に位置する構成要素が、非強磁性の材料から成っている。これによって、画像アーティファクトの発生が抑圧される。さらに、本発明は、磁気共鳴断層撮影装置内での対象物の受動運動の間の（画像）写真を作成するための方法に関する。
2005534351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴断層撮影装置内での対象物の受動運動の写真を作成するための方法において、当該方法が、以下のステップ：すなわち
−対象物を支持体（１４，１７）またはこれに類するものに位置固定し、
−対象物の、規定された受動運動を、支持体（１４，１７）の、モータによる駆動によって磁気共鳴断層撮影装置の通路（３８）の内部で発生させ、
−対象物の受動運動の間の実時間における一連の画像写真を作成する
を有していることを特徴とする、磁気共鳴断層撮影装置内での対象物の受動運動の写真を作成するための方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法で磁気共鳴断層撮影装置内での患者の体部分および／または磁気共鳴断層撮影装置に適合性の器具または対象物の受動運動を発生させるための装置であって、患者の少なくとも１つの体部分（１９）を支承するための支持体（１４，１７）が設けられており、該支持体（１４，１７）が、患者用寝台（３５）またはこれに類するものと一緒に磁気共鳴断層撮影装置の通路（３８）内に走入可能である形式のものにおいて、支持体（１４，１７）が、モータにより駆動されて磁気共鳴断層撮影装置の通路（３８）の内部で少なくとも１つの軸線（３３，３４）を中心として旋回可能であり、支持体（１４，１７）とその駆動装置との、磁気共鳴断層撮影装置の通路（３８）の内部に位置する構成要素が、非強磁性の材料から成っていることを特徴とする、磁気共鳴断層撮影装置内での患者の体部分および／または磁気共鳴断層撮影装置に適合性の器具または対象物の受動運動を発生させるための装置。
【請求項３】
支持体（１４，１７）を旋回させるための駆動が、少なくとも１つの圧電モータ（２２，２３）によって行われるようになっている、請求項２記載の装置。
【請求項４】
支持体（１４，１７）を旋回させるための駆動が、制御ユニット（３２）もしくはコントロールユニットを介して制御されるようになっており、該制御ユニット（３２）が、接地されていて、磁気的な放射線に対して遮蔽されている、請求項２または３記載の装置。
【請求項５】
制御ユニット（３２）が、磁気共鳴断層撮影装置を取り囲むゾーンの外部に配置されており、該ゾーン内で運転中に磁束密度が０．２テスラ以上である、請求項４記載の装置。
【請求項６】
制御ユニット（３２）が、支持体（１４，１７）の位置を検出するための少なくとも１つのセンサ、特に光学式のエンコーダ（２１）を備えている、請求項４または５記載の装置。
【請求項７】
制御ユニット（３２）が、支持体（１４，１７）の駆動装置（２２，２３）および場合によってはセンサ（２１）に、接地されかつ遮蔽された線路（３６，３７）を介して接続されており、該線路（３６，３７）が、磁気共鳴断層撮影装置の通路（３８）の外部にフェライト（３１）を備えている、請求項４から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
支持体（１４，１７）が、２つの軸線（３３，３４）を中心として互いに無関係にモータにより駆動されて旋回可能である、請求項２から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
支持体（１４，１７）が、第１の水平な軸線（３３）と、垂線に対して約３５゜だけ水平面でかつ約１８゜だけ矢状面で傾けられた第２の軸線（３４）とを中心として旋回可能である、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
患者の少なくとも１つの体部分（１９）を位置固定するための手段（１８）が、支持体（１４，１７）に設けられており、該支持体（１４，１７）が、少なくとも部分的に、位置固定のための手段（１８）に対して相対的に運動可能である、請求項２から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
支持体（１７）が、ニューマチック的にまたはハイドロリック的に体部分（１９）の位置固定のための手段（１８）に対して相対的に運動可能である、請求項９記載の装置。
【請求項１２】
支持体（１４，１７）のモータ駆動装置が、たとえば制御装置を介して磁気共鳴断層撮影装置に接続されており、これにより、該磁気共鳴断層撮影装置によって、写真が、患者の体部分および／または器具または対象物の受動運動の発生と同時に作成されるようになっている、請求項２から１１までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴断層撮影装置内での患者の体部分または対象物、たとえば器具の受動運動の（画像）写真を作成するための方法ならびに受動運動を発生させるための装置であって、患者の少なくとも１つの体部分を支承するための支持体が設けられており、該支持体が、患者用寝台またはこれに類するものと一緒に磁気共鳴断層撮影装置の通路内に走入可能である形式のものに関する。
【０００２】
たとえば人間または動物の関節または植物の生物力学的な検査のためには、特に磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲＴ）も使用される。この磁気共鳴断層撮影装置は軟性の組織の表現も可能にする。したがって、腱、軟骨およびこれに類するものを備えた（健康な）関節の運動経過をこのような方法によって研究することができる。種々異なる対象物の材料検査においても、材料特性をテストする場合でも、しばしば、磁気共鳴断層撮影装置による検査が実施される。
【０００３】
また、関節、たとえば距骨関節の怪我および病気の最適な診断を可能にするために、患者または少なくとも関連した体部分を磁気共鳴断層撮影装置によって撮影し、作成された写真につき診断することも知られている。このためには、しばしば、該当する体部分を必要に応じて種々異なる形式でかつ規定されて支承するかもしくは運動させることができるようにすることが必要となる。
【０００４】
したがって、これまで、静的な瞬間写真のほかに、種々異なる位置における静的な画像が作成される。この場合、位置は手で機構を介して調整され、画像ループ（シネモード）による作成された画像の考察が行われる。しかし、たとえばアメリカ合衆国特許第５５４１５１５号明細書およびアメリカ合衆国特許第５８９９８５９号明細書に基づき公知のこの方法は、特に時間手間を要し、したがって、個別事例にしか使用することができないので、極めて迅速な画像撮影も可能にする最近の磁気共鳴断層撮影装置の可能性は使用されない。したがって、人間の体の骨部分および軟骨部分だけでなく軟性組織も明瞭に表現することができる磁気共鳴断層撮影装置による材料、対象物または体部分の研究可能性が最適に使用されない。
【０００５】
さらに、静的な瞬間写真によって、対象物における全ての損害または人間の体における病気もしくは怪我を検出することができないという欠点がある。なぜならば、これまで、特に運動中の写真を十分な画質で作成することが可能でないからである。しかし、このことは、正確な材料研究ならびに臨床診断学に損害を与える。なぜならば、したがって、種々異なる組織における既存の損害もしくは病理学的な所見を検出するための確率（感度）がまだ最適でないかもしくは部分的に可能でないからである。つまり、レントゲン検査と異なり、磁気共鳴断層撮影装置では、これまで、実時間運動の表現可能性に対する予め確実に規定された再現可能な調整が存在していない。
【０００６】
これは、特に磁気共鳴断層撮影装置における強い磁場に基づき、慣用の運動装置の使用が不可能であるからである。通常、運動装置に使用される慣用の電気機械的なモータは磁石とコイルとから成っている。この磁石とコイルとは、磁気共鳴断層撮影装置の高い磁場（０．２〜３テスラ）で特に強く偏向させ、これによって、画像ひずみ、いわゆる「画像アーティファクト」を生ぜしめる。しかし、このような形式の画像アーティファクトが発生するやいなや、実際的な検査がもはや可能とならない。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、対象物の受動運動の間の写真、すなわち、実時間写真を作成するための方法ならびに冒頭で述べた形式の装置を改良して、磁気共鳴断層撮影装置内での体部分のまたは対象物の、規定された再現可能な受動運動が可能となり、この場合、評価を不可能にする画像ひずみ、すなわち、画像アーティファクトが発生しないようにすることである。
【０００８】
この課題は、本発明によれば、主として、アーティファクトが発生することなしに、対象物の受動運動の間の実時間における（画像）写真が作成されることによって解決される。この場合、写真自体は、その都度対象物が運動させられる一連の個別写真の慣用の作成時よりも著しく迅速に作成される。この方法の結果として、検査される対象物を静止中にではなく運動の間に示す一連の画像、すなわち、フィルムが得られる。このためには、技師によって、規定された受動運動の発生と同時に人間または動物の体部分、植物または別の材料から成る対象物、たとえば器具の写真が作成される。この写真は、その後、たとえば材料検査師、生物力学師または診断検査結果に関連して医師によって評価され得る。幾つかの生物力学的な過程は、たとえば１つの関節における実際の運動経過の検査でしか説明することができない。このことは、いわゆる「シネモード」における静的な写真の従来公知の繋合せでは不可能である。材料研究でも、たとえば材料における亀裂導入および亀裂進行は、しばしば、本発明による実時間写真によってしか評価することができず、静的な写真では評価することができない動的な過程である。
【０００９】
さらに、本発明の課題は、装置によって、主として、支持体が、モータにより駆動されて磁気共鳴断層撮影装置の通路の内部で少なくとも１つの軸線を中心として旋回可能であり、支持体とその駆動装置との、磁気共鳴断層撮影装置の通路の内部に位置する構成要素が、非強磁性の材料から成っていることによって解決される。装置のこの構成によって、磁気共鳴検査の感度が、たとえば関節検査の範囲で著しく高められ、これによって、予め規定された連続的な運動を生ぜしめることができ、この運動を再現することができ、これによって、実時間写真（オンライン写真もしくはリアルタイム写真）を表現することができる。この場合、装置によって、所定の体部分を磁気共鳴断層撮影装置内で十分な運動範囲で受動的にかつ各検査状況に所望の形式で運動させることが可能となる。これにより改善された拡張された材料試験・検査可能性によって、損害および推測された怪我およびこれに類するものを従来よりも十分良好に確認することができると同時に証明することができる。さらに、磁気共鳴断層撮影装置の通路内に使用される、非強磁性の材料から成る構成要素の構成によって、検査を困難にする画像アーティファクトの発生が減少させられる。この装置によって、器具も磁気共鳴断層撮影装置の通路内で運動することができるので、検査だけでなく、検査される対象物の同時の加工または処理も可能となる。画像アーティファクトを回避するためには、器具が磁気共鳴断層撮影装置に適合性である、すなわち、適切な材料から成っていなければならない。
【００１０】
画像アーティファクトの発生は、支持体を旋回させるための駆動が、１つの圧電モータによって行われるようになっていることによって十分に阻止することができることが分かった。
【００１１】
支持体を旋回させるための駆動が、制御ユニットもしくはコントロールユニットを介して制御されるようになっており、該制御ユニットが、接地されていて、磁気的な放射線に対して遮蔽されていると有利である。したがって、本発明による装置によって、運動を電子的にかつ自動的にコントロールして磁気共鳴断層撮影装置室の外部から、正確に再現可能な常に同一の位置に調整することができる。この場合、検査したい体部分と磁気共鳴断層撮影装置との間の位置は全診断過程の間不変のままとなり得る。しかし、同時に、最初にモータによって制御された正確に規定された運動を撮影過程の間に行うことができる。このことは、一方では、検査物に、規定された写真を適切に形成することを可能にし、しかし、他方では、運動自体を実時間写真の方向で表現することも可能にする。支持体を駆動するための１つの圧電モータの使用のほかに、このためにニューマチック式のまたはハイドロリック式の駆動装置を使用することも可能である。
【００１２】
制御ユニットが、磁気共鳴断層撮影装置を取り囲むゾーンの外部に配置されており、該ゾーン内で運転中に磁束密度が０．２テスラ以上であると、制御ユニットの機能が磁気共鳴断層撮影装置の強い磁場によって損なわれない。同時に、制御ユニットによって、生ぜしめられる画像アーティファクトを回避することができる。
【００１３】
支持体の制御は、制御ユニットが、支持体もしくはモータの位置を検出するための少なくとも１つのセンサ、特に光学式のエンコーダを備えていることによって一層改善することができる。
【００１４】
診断学を困難にする画像アーティファクトの発生を一層有効に回避することができるようにするためには、制御ユニットが、支持体の駆動装置および場合によってはセンサに、接地されかつ遮蔽された線路を介して接続されていてよく、該線路が、磁気共鳴断層撮影装置の通路の外部にフェライトを備えている。
【００１５】
本発明の思想の改良形では、支持体が、２つの軸線を中心として互いに無関係にモータにより駆動されて旋回可能である。これによって、検査したい体部分の病理学的な運動経過を一層良好に表現することができる。
【００１６】
距骨関節の病理学的な運動経過は、本発明による装置によって、支持体が、第１の水平な軸線と、垂線に対して約３５゜だけ水平面でかつ約１８゜だけ矢状面で傾けられた第２の軸線とを中心として旋回可能である場合に特に良好に模倣することができる。第２の軸線のこの傾きは、距骨下関節の、Ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｂｏｇａｒｄ（人名）によって発見された標準的な幾何学的な軸線に相当している。
【００１７】
たとえばランニング時に距骨関節等に作用する圧力は、磁気共鳴断層撮影装置内での検査の間、患者の少なくとも１つの体部分を位置固定するための手段が、支持体に設けられており、該支持体が、少なくとも部分的に、位置固定のための手段に対して相対的に運動可能であることによって模倣することができる。
【００１８】
この場合、支持体が、ニューマチック的にまたはハイドロリック的に体部分の位置固定のための手段に対して相対的に運動可能であると有利である。こうして、検査したい体部分の段階的な圧縮を行うことができる。この圧縮は、同じく体の個別部分の構造の変化を生ぜしめる。この変化は、たとえばランニングまたはこれに類する動作の場合の負荷に模倣されている。
【００１９】
所定の対象物の実時間写真の作成は、本発明による装置によって、この装置が磁気共鳴断層撮影装置に連結されており、これによって、（画像）撮影が受動運動の発生と同時に実施される場合に可能となる。
【００２０】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２１】
図面に示した装置は、たとえば０．２〜３．０テスラの間の磁束密度を備えた磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲＴ）に使用するために設けられている。この磁気共鳴断層撮影装置は図１にその通路３８によって示してある。図示の構成では、装置が、距骨関節を検査するために調整されている。しかし、この装置によって、別の体部分または一般的に任意の材料から成る対象物を検査することが可能である。この場合、装置は、足の踵のための支持体１４と、この支持体１４に対して角度を成して延びる、足の裏のための支持体１７とを有している。足の内踝および外踝は側壁１５によって安定化されるのに対して、足の裏のための支持体１７は後壁１６に保持されている。図１には、検査したい足が概略的に符号１９によって示してある。
【００２２】
装置は、図１に示したように、図示の結合ユニット３０によって患者用寝台３５に固定されている。この場合、患者は仰向けに横たわった状態で患者用寝台３５と共に磁気共鳴断層撮影装置の通路３８内に押し込むことができる。この場合、装置は患者用寝台３５の一方の端部に配置されている。この場合、バックル１８によって、足を装置に位置固定して保持することができる。検査したくない足は別の支持体２９に置くことができ、検査時に一緒に捕捉されない。
【００２３】
さらに、患者用寝台３５に配置された装置は、垂直な２つの側壁１と、垂直な１つの前壁２とを有している。この前壁２は水平な前壁３に移行している。垂直な前壁２と反対の側には、垂直な後壁４が設けられている。この後壁４は下側の水平な後壁５に結合されている。側壁１に対して平行に垂直な別の壁６が延びている。この壁６は玉軸受け１３を介して水平な軸線３３を中心として旋回可能に側壁１に枢着されている。この場合、垂直な壁６は後壁１１とＶ字形の底壁１２とを介して互いに結合されている。
【００２４】
Ｖ字形の底壁１２には２つの切欠き２７が設けられている。１つの切欠き２７には１つの固定ユニット９が収容可能である。中間部材８を介して、固定ユニット９は、歯車を備えた別の固定ユニット１０を支持している。この固定ユニット１０には、踵のための支持体１４と、足の裏のための支持体１７を備えた後壁１６とが取り付けられている。この場合、踵のための支持体１４と、足の裏のための支持体１７を備えた後壁１６とは、固定ユニット１０を介して固定ユニット９に対して相対的に回動可能である。この場合、Ｖ字形の底壁１２の傾きと、固定ユニット９，１０の相応の構成とによって、踵のための支持体１４が、後壁１６および足の裏のための支持体１７と共に、約３５゜だけ水平面でかつ約１８゜だけ矢状面で垂線に対して傾けられた軸線３４を中心として回動可能となる。
【００２５】
両固定ユニット９，１０には１つの圧電モータ２２が対応配置されている。この圧電モータ２２は、固定ユニット１０を固定ユニット９に対して相対的に運動させるための、円錐形の先端部を備えた歯車７を支持している。同じく垂直な側壁１にも圧電モータ２３が設けられている。この圧電モータ２３は第１の歯車２４を支持している。この歯車２４は別の歯車２５を介して、一方の側壁６に相対回動不能に結合された歯車２６に噛合い可能である。こうして、側壁６を側壁１に対して相対的にモータ２３によって駆動されて旋回させることができる。
【００２６】
後壁１６には圧力弁ユニット２０が配置されている。この圧力弁ユニット２０によって、足の裏のための支持体１７を後壁１６に対して相対的に移動させることができる。こうして、段なしに圧力を足の裏に加えることができる。
【００２７】
一方の側壁１には、光学式の２つのエンコーダ２１が位置決めされている。両エンコーダ２１は側壁１に対して相対的な側壁６の位置を検出することができる。エンコーダ２１によって検出されたデータは線路（図示せず）を介して電気ボックス２８に転送することができる。さらに、この電気ボックス２８は、遮蔽されたケーブル３６を介して制御ユニット３２（コントロールユニット）に接続されている。この制御ユニット３２によって、モータ２２，２３も、遮蔽されたケーブル３７を介して制御される。磁気共鳴断層撮影装置の通路３８の外部では、遮蔽された線路３６，３７にフェライトコア３１が配置されている。この場合、線路３６，３７と制御ユニット３２との接続は、同じく遮蔽されたケーブルコネクタ３９を介して行われる。
【００２８】
この場合、装置のために使用される材料は磁気共鳴断層撮影装置の磁場によって影響されず、したがって、磁気共鳴断層撮影装置の通路３８の内部に配置された構成要素のために非強磁性の材料が使用される場合に診断学を不可能にする画像アーティファクトを発生させない。構成要素は、たとえばＶＡ４特殊鋼ねじおよびＶＡ４特殊鋼ねじ山、アルミニウムプレート、黄銅から成るピン、ねじおよび空気圧ノズル、プラスチックねじおよびガラス玉軸受けおよびセラミックス玉軸受けである。この場合、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）半割工具の使用が特に有利である。なぜならば、このプラスチックは高周波（ＨＦ）場を吸収し、したがって、妨害となる放射線を発生させないからである。
【００２９】
受動運動を発生させるための装置の図示の構成は、特に距骨関節を検査するために調整されている。この場合、モータ２２，２３によって、踵のための支持体１４と、後壁１６に結合された、足の裏のための支持体１７とを回動させることができ、これによって、距骨関節の生理学的な運動が模倣される。さらに、圧力弁ユニット２０による後壁１６に対して相対的な足の裏のための支持体１７の移動によって、足の静荷重を模倣することができる。
【００３０】
この場合、磁気共鳴断層撮影装置は、受動運動の発生の間の写真を作成することができるように装置の駆動装置に結合されている。こうして、体部分の受動運動の間の動的な（実時間）写真だけでなく、静的な写真も磁気共鳴断層撮影装置の通路３８の内部の種々異なる位置から研究および臨床定期診断学のために作成することが可能となる。これによって、運動経過の実時間写真が、自体公知の磁気共鳴断層撮影装置の使用可能性を著しく拡張する。
【００３１】
装置によって、患者の体部分の受動運動に対して択一的または付加的に器具もモータ駆動することができる、すなわち、受動的に駆動することができる。この器具は、磁気共鳴断層撮影装置に適合性の材料から成っており、これによって、器具は、妨害となる画像アーティファクトを発生させない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】患者用寝台に配置された本発明による装置を備えた磁気共鳴断層撮影装置の通路の縦断面図である。
【００３３】
【図２】図１の切断平面に対して垂直な装置の断面図である。
【００３４】
【図３】図２に示した装置の側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  側壁、  ２  前壁、  ３  前壁、  ４  後壁、  ５  後壁、  ６  側壁、  ７  歯車、  ８  中間部材、  ９  固定ユニット、  １０  固定ユニット、  １１  後壁、  １２  底壁、  １３  玉軸受け、  １４  支持体、  １５  側壁、  １６  後壁、  １７  支持体、  １８  バックル、  １９  足、  ２０  圧力弁ユニット、  ２１  エンコーダ、  ２２  圧電モータ、  ２３  圧電モータ、  ２４  歯車、  ２５  歯車、  ２６  歯車、  ２７  切欠き、  ２８  電気ボックス、  ２９  支持体、  ３０  結合ユニット、  ３１  フェライトコア、  ３２  制御ユニット、  ３３  軸線、  ３４  軸線、  ３５  患者用寝台、  ３６  ケーブル、  ３７  ケーブル、  ３８  通路、  ３９  ケーブルコネクタ
【図１】
2005534351.tif 000003
【図２】
2005534351.tif 000004
【図３】
2005534351.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月12日(2003.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
請求項１記載の方法で磁気共鳴断層撮影装置内での患者の体部分および／または磁気共鳴断層撮影装置に適合性の器具または対象物の受動運動を発生させるための装置であって、患者の少なくとも１つの体部分（１９）を支承するための支持体（１４，１７）が設けられており、該支持体（１４，１７）が、患者用寝台（３５）またはこれに類するものと一緒に磁気共鳴断層撮影装置の通路（３８）内に走入可能である形式のものにおいて、支持体（１４，１７）が、モータにより駆動されて磁気共鳴断層撮影装置の通路（３８）の内部で少なくとも１つの軸線（３３，３４）を中心として旋回可能であり、支持体（１４，１７）とその駆動装置との、磁気共鳴断層撮影装置の通路（３８）の内部に位置する構成要素が、非強磁性の材料から成っており、支持体（１４，１７）を旋回させるための駆動が、制御ユニット（３２）もしくはコントロールユニットを介して制御されるようになっており、これによって、磁気共鳴断層撮影装置内での受動運動の間の実時間における一連の画像写真が作成されるようになっていることを特徴とする、磁気共鳴断層撮影装置内での患者の体部分および／または磁気共鳴断層撮影装置に適合性の器具または対象物の受動運動を発生させるための装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
制御ユニット（３２）もしくはコントロールユニットが、接地されていて、磁気的な放射線に対して遮蔽されている、請求項２または３記載の装置。
【国際調査報告】
2005534351.tif 000006
2005534351.tif 000007
2005534351.tif 000008
2005534351.tif 000009