(57)【要約】      （修正有）【課題】可能な限り強い磁場強度で、患者にとって可能な限り快適なＭＲＴ検査を実現できる、核磁気共鳴断層撮影システムのコイルシステム用の局所コイルを提供する。【解決手段】局所コイル１が放熱板１０を有し、当該放熱板１０がホットスポット８の領域に配置される。【選択図】図１
2015020077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核磁気共鳴断層撮影システム（２）の動作中にホットスポット（８）が生じる、核磁気共鳴断層撮影システム（２）のコイルシステム用の局所コイル（１）であって、
前記ホットスポット（８）の領域に配置された放熱板（１０）を有することを特徴とする、局所コイル（１）。
【請求項２】
前記放熱板（１０）は、非磁性かつ電気絶縁性の材料を含む、
請求項１記載の局所コイル（１）。
【請求項３】
前記放熱板（１０）の固有熱伝導率は１０Ｗ／ｍＫを上回る、
請求項１または２記載の局所コイル（１）。
【請求項４】
前記放熱板（１０）の固有熱伝導率は１００Ｗ／ｍＫを上回る、
請求項３記載の局所コイル（１）。
【請求項５】
前記放熱板（１０）はセラミック材料を含む、
請求項１から４までのいずれか１項記載の局所コイル（１）。
【請求項６】
前記放熱板（１０）は窒化アルミニウムセラミックを含む、
請求項５記載の局所コイル（１）。
【請求項７】
前記放熱板（１０）の面積は５ｃｍ２を上回る、
請求項１から６までのいずれか１項記載の局所コイル（１）。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載の局所コイル（１）を含むことを特徴とする、核磁気共鳴断層撮影システム（２）用のコイルシステム。
【請求項９】
請求項８記載のコイルシステムを含むことを特徴とする核磁気共鳴断層撮影システム（２）。
【請求項１０】
請求項９記載の核磁気共鳴断層撮影システム（２）を用いることを特徴とする、核磁気共鳴断層撮影法を用いたイメージング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴断層撮影システムの動作中にホットスポットが発生する、当該磁気共鳴断層撮影システムのコイルシステム用の局所コイルに関する。
【０００２】
磁気共鳴断層撮影法（ＭＲＴ）を用いて、人体（または動物）の断層画像を生成することができ、この断層画像によって器官や器質病変を判断することができる。これは、‐磁気共鳴断層撮影（ＭＲＴ）システムにて生成される‐非常に強い磁場と、高周波領域の交番磁場とに基づいており、これにより、体内の特定の原子核（たいていは水素核／プロトン）を共振させ、この共振により、受信電流回路において電気信号を引き起こす。
【０００３】
ＭＲＴシステムは通常、核スピンを励起させるための実質的に均一な高周波磁場を生成するように設けられた送信ユニットを有する。この送信ユニットの送信コイルはしばしば、いわゆる「ボディコイル」として構成されることが多く、通常は磁石と傾斜磁場コイルとに固定的に組み付けられている。信号の位置分解を行うためには、送信コイルを介して送信されたパルスシーケンスに含まれる周波数‐位相エンコードを画像化する。それゆえ、送信コイルに前置接続された、前記パルスシーケンスの送信に対応する信号生成ユニットに、周波数および位相の変化を生成するための適切なモジュールが設けられており、このモジュールは、デジタル制御される発振器を駆動して、適切な振動を生成する。このようにして生成された変調信号は、増幅器（高周波パワーアンプ、ＲＦＰＡ）へ伝送される。このＲＦＰＡは前記信号を増幅し、これを送信コイルへ出力する。
【０００４】
現在、臨床現場では通常、１．５Ｔまたは３ＴのＭＲＴシステムが用いられる。しかし、たとえば７Ｔのさらに高い磁場強度を実現する努力が払われている。というのも、このようにして検出されるＭＲＴ信号は格段に大きくなるからである。このように磁場強度を高くする場合（＞３Ｔ）、可能な限り均質な励起磁場を生成するため、ボディコイルの代わりにいわゆる局所コイルが送信のために用いられる。この局所コイルは、身体の直近、身体表面、身体より下方または体内に設置されるアンテナシステムである。誘電共振に起因する、不所望の不均一性は、全身共振器によって励起した場合よりも低減する。しかし、３Ｔを下回る磁場強度のシステムであっても、上記利点を理由に、受信コイルまたは送受信コイルとして局所コイルが用いられる。
【０００５】
このような局所コイルの表面には、点状に加熱が生じる。すなわち、ＭＲＴシステムの動作中にホットスポットが生じるのである。局所コイルは身体の領域に直接設けられるので、患者はこの加熱を不快に感じることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それゆえ本発明の課題は、可能な限り強い磁場強度で、患者にとって可能な限り快適なＭＲＴ検査を実現できる、冒頭に述べた形式の局所コイルを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では前記課題は、局所コイルが放熱板を有し、当該放熱板がホットスポットの領域に配置される構成により解決される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】局所コイルの断面図である。
【図２】核磁気共鳴断層撮影システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、可能な限り強い磁場を用いて検査を行うためには、局所コイルを無くすべきではないという考えに基づいている。したがって、その際に、主に全身傾斜磁場コイルの磁場および電場の高い分布に起因するホットスポットの発生と、これにより生じた熱が患者に伝わるのとを回避しなければならない。しかし、局所コイルを作り替えるよりこのホットスポットを原因から取り除くことは、場合によっては高コストになったり面倒であったりすることがあり、または、全く実現不可能であることもある。それゆえ、どちらかというと対症療法的なアプローチで、このホットスポットが患者に作用するのを回避すべきということになる。このことは、発生した熱を可能な限り迅速に放熱して面分散させることにより実現される。この迅速な放熱および面分散は、局所コイルがホットスポットの領域に放熱板を含む構成により実現することができる。
【００１０】
有利には前記放熱板は、非磁性かつ電気絶縁性の材料を含む。つまり、磁性かつ導電性の材料を、核磁気共鳴断層撮影システム内において強い磁場の領域内に入れると、この材料は直接的な磁力ないしはローレンツ力を受け、極端な場合にはこれにより、患者が危険な状態になってしまう。少なくとも画像アーチファクトが生じてしまう。つまり、ＭＲＴイメージングの品質が悪くなる。
【００１１】
有利な実施形態では、前記放熱板の固有熱伝導率は１０Ｗ／ｍＫを上回る。さらに有利な実施形態では、前記放熱板の固有熱伝導率は１００Ｗ／ｍＫを上回る。このような固有熱伝導率により、熱を迅速に放熱ないしは分散することによって患者の身体から確実に遠ざけることができる。
【００１２】
５０Ｗ／ｍＫを上回る熱伝導性は、たとえば鋼によって実現できる。銅またはアルミニウムも、非常に高い熱伝導性を実現することができる。しかし、これらの材料はいずれも、その磁気特性および／または電気的特性ゆえに、ＭＲＴシステムにおいて使用することができない。それゆえ、前記放熱板は有利にはセラミック材料を含む。セラミックは大部分が、室温にて無機質の細かい粒度の原材料に水を添加しながらこれを成形した後に乾燥させ（いわゆるグリーン体）、次の１０００Ｋを上回る温度での焼結工程にて焼結することにより、より高硬度かつ長期間耐久性にしたものにより成る。このセラミックは非磁性かつ非導電性であるが、十分な熱伝導性を有するので、ＭＲＴシステムにおいて用いられる放熱板として特に適している。
【００１３】
有利には、前記放熱板は窒化アルミニウムセラミックを含む。窒化アルミニウムセラミックは通常、約２１００Ｋの温度にて加圧無しで焼結されるものである。ＡｌＮセラミックは、１８０Ｗ／ｍＫという非常に良好な熱伝導性を有し、かつ非導電性および非磁性であるから、ＭＲＴシステムにて用いられる放熱板の材料として特に適している。
【００１４】
他の有利な実施形態では、前記放熱板の面積は５ｃｍ２を上回る。このような面積により、ホットスポットにて生じた熱エネルギーが十分に面分散するのを保証することができる。
【００１５】
核磁気共鳴断層撮影システム用のコイルシステムは、有利には上述の局所コイルを含む。これにより、患者のＭＲＴ検査を特に快適なものにすることができる。それと同時に、高品質のイメージングを実現するために強い磁場を用いることも可能になる。
【００１６】
核磁気共鳴断層撮影システムは有利には、上述の構成のコイルシステムを含む。
【００１７】
核磁気共鳴断層撮影法を用いたイメージング方法では、有利には上述の構成の核磁気共鳴断層撮影システムを用いる。
【００１８】
本発明により奏される利点は特に、放熱板をＭＲＴシステムの局所コイルに挿入することにより、非常に良好な放熱が実現され、この良好な放熱により、患者にとって検査がより快適なものとなることである。このことにより、特定の検査状況では、局所コイルを近くに密着させて用いることが初めて可能となる。窒化アルミニウムから成るセラミック板を用いると、約１０Ｋの温度低下が実現されると同時に、卓越した磁気共鳴両立性も実現される。上述の放熱板は局所コイルのハウジング内に直接接着することができ、たとえば接着テープ（両面）または２成分接着剤を用いて接着することができる。
【実施例】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２０】
全図において、同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００２１】
図１は、核磁気共鳴断層撮影システム２にて使用されるような、局所コイル１の断面図である。核磁気共鳴断層撮影システム２については、図２にてその詳細を示している。
【００２２】
局所コイル１はコイル本体４を有し、このコイル４には、図中にて詳細に示されていない、電気信号を印加するための端子が設けられている。コイル４はハウジング６内に設置されている。動作中、局所コイル１は、比較的高い熱が発生するホットスポット８を示す。この熱が患者にとって不快とならないようにするためには、ハウジング６内にて放熱板１０がこのホットスポット８の領域に接着されている。この接着はたとえば、接着テープを用いて、または２成分接着材を用いて行うことができる。
【００２３】
前記放熱板１０は窒化アルミニウムセラミックから形成されている。放熱板１０はこれにより、１８０Ｗ／ｍＫの固有熱伝導率を示し、非導電性かつ非磁性となる。放熱板１０の面積は５ｃｍ２を上回る。
【００２４】
核磁気共鳴断層撮影システム２を図２にて断面図で概略的に示す。図２に示す核磁気共鳴断層撮影システム２は、最大７Ｔの高い磁場強度に対応するよう構成されているので、可能な限り均一な磁場を実現するために局所コイル１が用いられる。
【００２５】
円筒形のトンネル１２内に配置された患者１４は、たとえば７Ｔの磁場を生成する強い磁石１６により包囲される。さらに、傾斜磁場コイル１８も設けられている。この傾斜磁場コイル１８も、軸方向の複数の異なる領域にて患者２８を包囲し、傾斜磁場を重畳するものである。傾斜磁場コイル１８は送信ユニット２０により駆動制御されるが、概観しやすくするため、図中ではこの駆動制御構成は示されていない。さらに、患者１４に４つの局所コイル１が設置されている。以下、ＭＲＴ測定原理を簡単に説明する。
【００２６】
測定自体は、いわゆるスピンエコーシーケンス方式で行われる。ここでは「シーケンス」（「パルスシーケンス」ともいう）とは、局所コイル１を用いて放出された高周波パルスと、傾斜磁場コイル１８にて生成された所定の周波数ないしは強度の傾斜磁場とを組み合わせたものであり、この傾斜磁場は、１秒あたり多数回、予め定められた順序でオンオフ切替される。まず最初に、適切な周波数（ラーモア周波数）の高周波パルスであるいわゆる９０°励起パルスを生じさせる。このパルスにより、磁化の向きが外部磁場に対して横方向に９０°変化し、元の軸を中心として円を描き始める（歳差運動）。
【００２７】
これにより生じた高周波信号を、体外にて測定することができる。この高周波信号は指数関数的に低下していく。というのも、プロトンスピンが「基準クロック」から外れ（「ディフェーズ」）、徐々に相互に破壊的に重畳していくからである。信号の６３％が崩壊するまでに経過する時間を緩和時間（スピン‐スピン緩和）と称する。この緩和時間は水素周辺の化学的環境に依存し、各組織種類によって異なる。たとえば、腫瘍組織の緩和時間はたいてい、通常の筋肉組織の緩和時間より長い。重みづけされた測定結果は、腫瘍をその分だけ、腫瘍周辺より明るく表現する。
【００２８】
測定された信号を各ボリューム要素（ボクセル）に割り当てられるようにするためには、直線上に位置に依存する磁場（傾斜磁場）を用いて、位置エンコードを生成する。この位置エンコードを生成する際には、特定の粒子のラーモア周波数は磁束密度に依存すること（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くなること）を利用する。励起時には勾配が加えられ、これにより、身体の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、つまり、この１つのスライスのスピンの向きのみが変化することが保証される（スライス選択勾配）。この励起後に、第１の勾配に対して横方向の第２の勾配を短時間オンし、これにより、画像の各ラインごとにスピンの歳差運動が異なる位相を示すように、スピンの制御されたディフェーズを引き起こす（位相エンコード勾配）。第３の勾配は測定中に、前記２つの他の勾配に対して直交するように印加される。この第３の勾配は、画像の各カラムごとにスピンの歳差運動速度が異なるようにするため、つまり、各カラムごとにスピンが、異なるラーモア周波数を送信するようにするためのものである（読み出し勾配、周波数エンコード勾配）。よって、上記３つすべての勾配により、３つの空間的平面における信号のエンコードが実現される。
【００２９】
図２の核磁気共鳴断層撮影システム２では、前記信号の受信も局所コイル１を用いて行われる。こうするために、局所コイル１からの出力信号を送信パルスの間で評価ユニット２４に伝送するためのスイッチ２２が設けられている。前記信号は評価ユニット２４にてデコードされ、画像の形態で表示ユニット２６上に表示される。この評価ユニット２４は、たとえばパーソナルコンピュータとすることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１    局所コイル
２    核磁気共鳴断層撮影システム
４    コイル
６    ハウジング
８    ホットスポット
１０  放熱板
１２  トンネル
１４  患者
１６  磁石
１８  傾斜磁場コイル
２０  送信ユニット
２２  スイッチ
２４  評価ユニット
２６  表示ユニット
【図１】
2015020077.tif 000003
【図２】
2015020077.tif 000004