(57)【要約】  本発明は、検査領域１８を囲むとともに、検査領域１８において主磁場を生成する超伝導主磁石２０を有し、前記主磁石の外側に配置され、前記検査領域１８において交流勾配磁場を選択的に生じさせる磁場勾配システム３０を更に有する磁気共鳴検査システム１０に関する。このような磁場勾配システム３０を有する磁気共鳴検査システム１０の超伝導主磁石２０の安定動作を確実にする技術を提供するため、予測装置９１及び防止装置９２を有する磁気共鳴検査システム１０を提供することが提案され、前記予測装置９１が勾配磁場による主磁石２０の振る舞いを（例えば画像化プロトコルにより生じる主磁石の予測された熱負荷を算出することにより）予測し、前記防止装置９２が、主磁石２０の予測された振る舞いに基づいて、主磁石２０のクエンチを防止する。
2010508936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査領域を囲み、該検査領域において主磁場を生成する超伝導主磁石と、
前記主磁石の外側に配置される、前記検査領域に選択的に交流勾配磁場を生じさせる磁場勾配システムと
を含む磁気共鳴検査システムであって、
前記勾配磁場による前記主磁石の振る舞いを予測する予測装置と、
前記主磁石の前記予測された振る舞いに基づいて、前記主磁石がクエンチするのを防止し、したがって前記主磁石の安定動作を確実にする防止装置と
を更に有することを特徴とする、磁気共鳴検査システム。
【請求項２】
前記予測装置が、前記主磁石の熱負荷及び／又は結果的な温度分布を予測する、請求項１に記載の磁気共鳴検査システム。
【請求項３】
前記予測装置が、画像取得の前に前記主磁石の振る舞いを予測する、請求項１に記載の磁気共鳴検査システム。
【請求項４】
前記予測装置が、磁気共鳴画像プロトコルを使用して前記主磁石の振る舞いを予測する、請求項１に記載の磁気共鳴検査システム。
【請求項５】
前記予測装置が、画像取得の間、前記予測を連続的に更新及び／又は検証する、請求項１に記載の磁気共鳴検査システム。
【請求項６】
前記主磁石の特性を得る複数のセンサを有し、画像取得の間、前記予測装置が、前記予測を検証するために取得したセンサデータを使用する、請求項５に記載の磁気共鳴検査システム。
【請求項７】
前記予測装置が、前記主磁石の冷却装置の欠陥を検出する、請求項６に記載の磁気共鳴検査システム。
【請求項８】
前記防止装置が、画像取得の前に画像化プロトコルを拒絶する、及び／又は画像取得の間、画像化プロトコルの実行を止める、請求項１に記載の磁気共鳴検査システム。
【請求項９】
前記防止装置が、画像取得の前、及び／又は画像取得の間、画像化プロトコルを修正する、請求項１に記載の磁気共鳴検査システム。
【請求項１０】
前記防止装置が、画像取得の前、及び／又は画像取得の間、充分な冷却力を割り当てる、請求項１に記載の磁気共鳴検査システム。
【請求項１１】
検査領域を囲み、前記検査領域において主磁場を生成する超伝導主磁石と、主磁石の外側に配置される、前記検査領域において選択的に交流勾配磁場を生じさせる磁場勾配システムとを含む磁気共鳴検査システムを動作させる方法であって、
前記勾配磁場による前記主磁石の振る舞いを予測するステップと、
前記主磁石の前記予測された振る舞いに基づいて、前記主磁石のクエンチを防止し、したがって、前記主磁石の安定動作を確実にするステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
コンピュータプログラムがコンピュータにおいて実行される場合、主磁石の外側に配置される磁場勾配システムによって生じる勾配磁場による磁気共鳴検査システムの前記主磁石の振る舞いを予測するコンピュータ命令を含む、前記コンピュータにおいて実行されるコンピュータプログラム。
【請求項１３】
コンピュータプログラムがコンピュータにおいて実行される場合、前記主磁石の予測された振る舞いに基づいて、前記主磁石のクエンチを防止し、したがって前記主磁石の安定動作を確実にするコンピュータ命令を含む、請求項１２に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴検査システム、及びこのような磁気共鳴検査システムを動作させる方法に関する。特に本発明は、検査領域を囲み、検査領域の主磁場を生成する超伝導主磁石と、主磁石の外側に配置されるとともに、検査領域において交流勾配磁場を選択的に生じさせる磁場勾配システムとを有する磁気共鳴検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、新たな磁気共鳴検査システム設計が提案されており、主磁石システムは、超伝導材料の磁石コイルを有し、ここで磁場勾配システムが、超伝導コイルシステムの外側に位置され、磁気勾配磁束を患者ボアに導くように弱い鉄磁束伝導システムが設けられる。このような磁気共鳴検査システムの詳細な説明は、国際特許出願公開ＷＯ２００５／１２４３８１  Ａ２において与えられる。このような新たな磁気共鳴検査システムの主な利点は、スキャナ音響ノイズの低下（「静かな画像化」）である。更に、主磁石の超伝導コイルは、有効ボアサイズを妥協することなく検査領域のより近くにある。したがって、超伝導材料があまり必要とされず、磁気共鳴検査システムの全体のコストを低下させる。
【０００３】
しかしながら、磁気共鳴検査システムの主磁石の外側に磁場勾配システムを配置することは、主磁石の動作に影響を与える。弱い鉄の磁束伝導システムは、磁束伝導システムの磁気ヒステリシスにより、超伝導主磁石コイルに比較的高いエネルギー散逸をする。特に、磁場勾配システムによって生じる時間的及び空間的に変化する勾配磁場は、主磁石コイルの巻線内における動的なＡＣ損失に至る。このようなＡＣ損失の主な原因は、磁化損失、渦電流損失、自己電磁界損失、動的な抵抗損失、輸送電流損失、抵抗損失及び磁束運動による損失である。このようなＡＣ損失は、動的な熱負荷に至ることがあり得、これは、主磁石の温度を局部的に上昇させ得る。これは、超伝導磁石の磁場強度の急速低下（「クエンチ」）を開始させ得る。磁石が高いＴｃの超伝導物質からなる場合、熱伝導は非常に遅く、これは主磁石の効率的な温度制御をかなり難しくする。
【０００４】
磁場勾配システムが主磁石内部に設けられる従来の磁気共鳴検査システムから、多くの熱管理解決策が知られる。これらの手法の目的は、患者が位置される検査空間、すなわち磁石ボア内の温度を制限することである。この目的のため、温度センサは、磁石ボア内に位置され、勾配コイルの加熱は、センサデータに依存して制御される。このような従来の磁気共鳴検査システムの一例は、米国特許出願番号ＵＳ２００４／００６４０３１Ａ１において与えられる。しかしながら、このようなシステムが動的な熱負荷にさらされないので、既知の解決策は、主磁石の外側に配置される磁場勾配システムを有する磁気共鳴検査システムの超伝導主磁石の安定動作を確実にするのに適切でない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、主磁石の外側に配置される磁場勾配システムを有する磁気共鳴検査システムの超伝導主磁石の安定動作を確実にする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、勾配磁場による主磁石の振る舞いを予測する予測装置を有し、主磁石の予測された振る舞いに基づいて、主磁石のクエンチを防止する防止装置を更に有し、したがって、主磁石の安定動作を確実にする磁気共鳴検査システムによって達成される。
【０００７】
この目的は、勾配磁場による主磁石の振る舞いを予測するステップを含む、このような磁気共鳴検査システムを動作させ、主磁石の予測された振る舞いに基づいて、主磁石をクエンチから回避し、したがって、主磁石の安定動作を確実にする方法により、本発明によって達成される。
【０００８】
本発明の目的は、コンピュータプログラムはコンピュータにおいて実行される場合、コンピュータにおいて実行される、主磁石の外側に配置される磁場勾配システムによって生じる勾配磁場による磁気共鳴検査システムの主磁石の振る舞いを予測させるコンピュータ命令を含むコンピュータプログラムによっても達成される。
【０００９】
したがって、本発明により必要である技術的な効果は、本発明によるコンピュータプログラムの命令に基づいて実現され得る。このようなコンピュータプログラムは、ハードディスク、又はＣＤ―ＲＯＭのような担体に記憶され得るか、又はインターネット若しくは他のコンピュータネットワークを通じて利用可能であり得る。実行する前に、コンピュータプログラムは、例えばＣＤ―ＲＯＭプレーヤによって担体から、又はインターネットからコンピュータプログラムを読み込み、コンピュータのメモリにこれを記憶することによって、コンピュータにロードされる。コンピュータは、特に中央処理ユニット（ＣＰＵ）、バスシステム、例えばＲＡＭ又はＲＯＭ等のメモリ手段、例えばフロッピーディスク又はハードディスクユニット等のストレージ手段、及び入出力ユニットを含む。代替として、本発明のコンピュータプログラムは、例えば１又はそれより多くの集積回路を使用して、ハードウェアにおいて実施され得る。
【００１０】
本発明の中心的な考えは、磁気共鳴検査システムにクエンチ保護機能を提供することであり、これは、主磁石の振る舞いを予測することによって実施される。言い換えると、主磁石の１又はそれより多くの今後の特性が、予測される。主磁石の特徴が予め決められているので、主磁石のクエンチを防止するステップは、クエンチプロセスの開始する前に、前もってよく理解され得る。したがって、本発明を用いると、主磁石保護が達成され、磁場勾配システムが主磁石の外側に配置される場合の超伝導主磁石の安定動作は、確実にされ得る。その結果、非常に安全且つ信頼性が高い磁気共鳴検査手順が、提供され得る。制御されないクエンチによる、数時間又は数日ものシステムダウンタイムのリスクは、著しく低下される。一般に本出願は、勾配コイルシステムが主磁石において損失を生じ得る全ての磁気共鳴検査システムに適用され得る。
【００１１】
本発明のこれらの及び他の態様は、従属請求項において規定される以下の実施例に基づいて更に詳述される。
【００１２】
本発明は、熱管理モデルの実施態様、及び主磁石の温度の対応するフィードフォワード制御に基づく。したがって、予測装置及び防止装置が適応される。その結果、本発明は、例えば高いＴｃの超伝導体材のような遅い熱伝導をする超伝導材料が、過剰な冷却能力を必要とせずに適用されることを可能にする。
【００１３】
本発明の好ましい実施例によると、予測装置は、勾配磁場による主磁石の予想されるＡＣ損失を（時間的及び空間的に分解して）算出する。予測装置は、更に主磁石の温度分布及び／又は主磁石の熱負荷を決定するため、続いて熱伝導度方程式を適用する。更に予測装置は、予測された温度分布が結果として主磁石のクエンチになるかどうかを決定する。温度分布は、主磁石のクエンチする傾向についての予測をするための最も重要な特徴である。しかしながら、主磁石の全体又は一部の電圧測定のような他の特性は、同様に取り組まれ得る。予測は、主磁石及び勾配システムの１又はそれより多くの適切な数学モデルを使用する予測装置によって実行され、これは、これらの要素の形状及び材料特性に関する情報を含む。特に、勾配コイルの磁場は、第１ステップにおいて決定される。この磁場の方向は、勾配コイルの配置によって与えられ、利用可能な勾配方向の各々に対して一度算出すればよい。場の強さ及び周波数は、選択された画像化プロトコルによって更に特定される。勾配コイルの磁場及び主磁石の磁場から、主磁石に作用する全体の場が導かれる。放散エネルギーに関する主磁石の結果的な損失は、数学的に決定される。このような数学モデルは、好ましくは主磁石の超伝導材料の臨界電流のような専用の材料特性を考慮し、これは温度及び加えられる磁場に依存し、したがって磁石の異なる位置に対して異なる。磁場及び臨界電流に加えて、磁石の輸送電流及び超伝導材料の幾何学的形状が、予測される放散エネルギー量に影響を及ぼし、それゆえ、好ましくは同様に数学モデルに含まれる。実際に実施される計算式は、単純な近似からマクスウェル方程式の正確な解まで及び得る。
【００１４】
本発明の他の好ましい実施例によると、予測装置は、画像取得の前に主磁石の振る舞いを予測する。この場合、予測装置は、好ましくは画像取得プロシージャが主磁石の動作に負に影響を及ぼすかどうかを決定する。この決定は、好ましくは超伝導主磁石を冷却するために利用可能な冷却手段に依存してなされる。
【００１５】
（主磁石及び勾配システムの静磁場及び形状に加えて）主磁石に対する交互の勾配磁場の強い影響は、勾配場の期間、頻度及び強度に依存することがわかっている。これらのパラメータは、実施された磁気共鳴画像化プロトコル（すなわち計画された、及び／又は実行された画像取得シーケンス）に反映される。従って予測装置は、好ましくは画像化プロトコルを用いて主磁石の振る舞いを予測し、これは、使用を意図される、及び／又は実際に使用される。例えば勾配場の遅い勾配切り替え又は短い周期と比較して、速く変化する勾配場又は持続的な連続勾配場は、結果として主磁石の高いＡＣ損失となるであろう。
【００１６】
本発明の他の好ましい実施例によると、予測装置は、画像取得の間、連続的に予測を更新する。言い換えると、予測は、画像取得の前に一度に生成されるだけでなく、画像取得の間、更に検査され、更新されるであろう。この態様によって、主磁石の動作に影響する動的な効果と同様に磁石の実際の動作が、考慮され得、今後の磁石振る舞いの非常に現実的な予測に至る。この場合、予測装置は、好ましくは主磁石の状態を監視する。より詳細には、磁気共鳴検査システムは、好ましくは主磁石の特性を得る複数のセンサを含み、予測装置は、画像取得の間、予測を検査及び／又は更新するために得たセンサデータを使用する。言い換えると、主磁石の温度のフィードフォワード制御は、主磁石内、主磁石、又は主磁石付近での複数の温度センサの測定によって更に精密にされる。主磁石の状態についての付加的情報は、好ましくは主磁石全体又は一部の電圧測定から得られ、この目的のために多くの適当なセンサが使用される。１つの温度センサのみが使用される場合、センサは、好ましくは温度の振る舞いに関して最も重要である位置、例えば勾配磁場による最も高い消散が発生する位置に位置される。本発明の他の実施例において、主磁石は、多くのサブセクションに分けられ、これらのそれぞれに、温度センサが割り当てられる。
【００１７】
例えば画像取得プロセスの開始時の主磁石の実際の温度は、主磁石内の温度センサによって決定され、モデルデータを使用して算出された予測温度分布は、この実際の温度データを使用して調整される。実行する画像取得プロセスの間の付加的な温度更新は、非常に正確な状況提示を保証し得る。更に、実際の温度データを使用することにより、予測される熱負荷及び／又は温度分布と実際の熱負荷及び／又は温度分布との間の違いが、容易に決定され得る。それゆえ予測装置は、好ましくは主磁石の冷却装置の欠陥を検出する。
【００１８】
本発明の目的のため、予測装置のデータ及び／又は結果は、ＡＣ損失による主磁石の過熱を回避し、その結果クエンチを防止する防止装置へ移動され、使用される。これは、異なる態様においてなされ得る。
【００１９】
本発明の好ましい実施例によると、防止装置は、画像取得の前に画像化プロトコルを拒絶する。言い換えると、主磁石の動作に負に影響を及ぼす画像取得手続きの実行は、前もって拒絶され得る。例えば画像化プロトコルは、予想される熱負荷がシステムの冷却能力を超える場合、防止装置によって拒絶され得る。主磁石の動作に負に影響を及ぼす画像取得手順が、磁気共鳴検査システムですでに実行される場合、前記取得手続きが防止装置によって止められ得る。
【００２０】
本発明の他の好ましい実施例によると、このような画像取得手続きは、これらが主磁石の動作に負に影響を及ぼさない態様で修正される場合、防止装置によって許容され得る。このような修正は、前もって、すなわち画像取得の前になされ得るか、又は実行する画像取得プロセスの間さえもなされ得る。修正するステップは、好ましくは適当なシステム構成要素によって、又は防止装置自体によってさえも実行される。非常に簡潔な修正は、ある時間、例えば数分間、画像取得の開始を中断することであろう。例えば主磁石の開始温度が事前の画像取得プロセスにより非常に高いという結論に予測装置が達する場合もあり得る。
【００２１】
本発明の好ましい実施例によると、充分な冷却手段が、主磁石の予測された振る舞いに依存して設けられ、割り当てられ得る。更にこれは、画像取得の前か、又は画像取得の間になされ得る。特に主磁石が非常に遅い熱伝導を有する超伝導材料からなる場合、すなわち高いＴｃの超伝導材料の場合、付加的な冷却が、主磁石のある位置において実際に必要とされるよりもずっと前に設けられなければならない。これは、本発明によって達成され得る。
【００２２】
全ての防止手段は、磁石温度の特定の安全マージンが磁気共鳴検査システムの動作の間、維持される態様で実行される。この目的のため、多くの温度閾値は、磁気共鳴検査システムの設置の間、好ましくは前もって規定される。しかしながら、閾値は、磁気共鳴検査システムの既知の設置に基づいて、防止装置により動的にも決定され得る。
【００２３】
非常に簡潔な実施例において、防止装置は、通常の温度閾値が、全ての主磁石の範囲を超えない態様になされる。高度な実施例において、防止装置は、例えばデータベース又はデータストレージから予測装置に供給される主磁石のある一部に対する予測された、及び／又は測定された温度値が、主磁石の所定の温度閾値分布と比較される態様にされる。この態様により、主磁石の適当な動作を保証するためにとられる画像化プロトコル及び／又はステップの承認についての決定は、非常に詳細な基準でなされ得る。例えば冷却素子の位置から離れて配置されるので、あまり効果的に冷やされていない主磁石の要素に対して、このような冷却素子の近くに配置される主磁石の要素よりも低い温度閾値が割り当てられ、したがって、更に有効な態様で冷却される。
【００２４】
本発明の他の好ましい実施例によると、ＡＣ損失及び／又は熱負荷及び温度分布は、所与の磁気共鳴検査システムの全ての標準画像化プロトコルに対して前もって算出され、その後、データストレージに移動され、関連情報（例えば所与の画像化プロトコルに対する予測されたＡＣ損失、温度分布等だけでなく、システム設定及び画像取得プロトコル情報）とともに記憶される。非常に簡潔な実施例において、ルックアップ表は、データストレージのために使用される。このようなデータは、今後、予測装置及び／又は防止装置によって使用され得る。言い換えると、記憶された情報に基づく予測装置は、それから単に前に記憶されたデータに基づいて、複雑な計算なしで主磁石の振る舞いを予測し得る。例えば、予測装置は、補間によって未知の画像化プロトコルに関連したＡＣ損失を近似する。例えば既知の画像化プロトコルが２倍の長さで実行される場合、予測されたＡＣ損失も同様に２倍になるであろう。本発明の他の好ましい実施例において、前述のデータに加えて、予測及び／又は防止装置の動作命令は、データストレージに移動され、記憶され、これは、例えば評価目的のため、又は改良された予測モデルの開発のために使用され得る。
【００２５】
発明の方法のある部分が、予測装置及び防止装置の両方によって実行され得ることは、留意されるべきである。両方の装置は、全体として、本発明による方法を実行するようになされる。
【００２６】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下の実施例及び添付の図面に関して、例として以下に詳細に記載されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、磁気共鳴画像化システムの概略的なブロック図を示す。
【図２】図２は、磁気共鳴画像化システムの斜視図を示す。
【図３】図３は、一部の真空ジャケット及び主磁場磁石の支持管が、主磁石コイル及び磁場勾配システムを明らかにするために取り除かれる、図２の磁気共鳴画像化システムの斜視図を示す。
【図４】図４は、本発明による方法のフローチャートを示す。
【図５】図５は、画像化プロトコルの一例を示す。
【図６】図６は、ホットスポットを図示する主磁石の表面の温度分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に図示されるように、磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）スキャナ１０は、検査領域１８（図２を参照）を囲み、検査領域１８に主磁場を生成する超伝導主磁石２０を含む。更に、ＭＲＩスキャナ１０は、ＭＲＩ信号の空間局在化を可能にする磁場勾配システム３０を含む。磁場勾配システム３０は、検査領域１８において選択的に交流勾配磁場が生じさせ、主磁石２０の外側に配置され、以下でより詳細に述べられる。更に、ＭＲＩスキャナ１０は、エネルギーを送信し、信号情報を受信する無線周波数（ＲＦ）システム６０と、スキャナの構成要素及びサブシステムを制御するコンピュータシステム７０とを含む。
【００２９】
図２及び３に関して、ＭＲＩスキャナ１０は、外側の磁束帰還シールド１２及び内部ボア管１４からなるハウジングを含む。外側の磁束帰還シールド１２及び内部ボア管１４は、真空ジャケット１６を規定するために、ともに封止される。検査領域１８は、ボア管１４の内部にある。患者又は他の画像化被検体は、検査領域１８に配置される。主磁石２０は、真空ジャケット１６の内部に配置される。磁石２０は、超伝導材料、例えば３０乃至１００Ｋで動作する高いＴｃの超伝導体を使用して作られる。主磁石２０は、複数の間隔を隔てられた通常環状の磁石巻線セグメント２２、すなわち図３の実施例の６つのセグメントを有する。各巻線セグメント２２は、電気導体、好ましくは超伝導体の複数のターンを含む。通常、主磁石２０は、磁束帰還シールド１２よりボア管１４に近い。
【００３０】
主磁石２０の巻線セグメント２２は、主磁場ベクトルがボア管１４の軸に沿うか、又は該軸に平行なｚ方向に向けられる検査領域１８の実質的に空間的に均一な磁場を生成するように設計される。外側の磁束帰還シールド１２は、強磁性材料からなり、磁束ループを完成するように磁束帰還経路を提供する。すなわち、主磁石２０によって生成される磁束は、検査領域１８を含むボア管１４の内部を通過する閉ループに従い、磁束帰還シールド１２を通過することによってそれ自体の後部を閉じる。その結果、磁石２０と磁束帰還シールド１２との間の真空ジャケット１６内に低磁場領域が存在する。
【００３１】
磁場勾配システム３０は、主磁石２０の外側及び磁束帰還シールド１２の内側に存在する低磁場領域に配置される。磁場勾配システム３０は、強磁性ヨーク３２及び複数の磁場勾配コイル３４を含む。図２及び３において図示される実施例において、強磁性ヨーク３２は、一般に環状の磁石巻線セグメント２２の間に配置される３つの強磁性リング４０、４２、４４を含む。磁場勾配コイル３４は、強磁性リング４０、４２、４４を通常横切るように構成され、強磁性リング４０，４２，４４に接続される、強磁性クロスバー５０の周りに包まれるワイヤのターン又は他の導電体を含む。磁場勾配システム３０は、９０度間隔の４本のクロスバー５０の配置により提供される４回対称性を有する。各クロスバー５０は、左右相称の平面の両側に包まれる磁場勾配コイル３４を含む。
【００３２】
ＭＲＩスキャナ１０に関するより詳細な情報は、ＷＯ２００５／１２４３８１Ａ２として公開された国際特許出願公開で与えられ、これは全体として本願明細書に引用したものとする。
【００３３】
ＭＲＩスキャナ１０のコンピュータシステム７０は、結果の決定及び評価だけでなく、本発明に従ってデータを算出及び計算する全ての作業を遂行する処理ユニット８０を含む。これは、ソフトウェアが処理ユニット８０において実行される場合、本発明の方法のステップを実行するコンピュータ命令を含むコンピュータプログラム９０により、本発明によって達成される。特に、処理ユニット８０は、ＭＲＩスキャナ１０の主磁石２０のクエンチを防ぐためにコンピュータプログラム９０を実行する。コンピュータプログラム９０の実行により、予測ソフトウェアモジュール９１及び防止ソフトウェアモジュール９２が実施され、両方のモジュールの機能が、以下で更に詳細に述べられる。すべての装置、特に処理ユニット８０及び実施されたソフトウェアモジュール９１、９２は、データ処理の手続きが本発明の方法に従って実行する態様で構成及びプログラムされる。処理ユニット８０自体は、機能的なモジュール又はユニットを含み得、これは、ハードウェア、ソフトウェアの形態か、又は両方の組合せの形態で実施される。言い換えると、本発明は、コンピュータプログラムを使用せず、単に専用ハードウェアを使用して実施され得る。この場合、予測ソフトウェアモジュール９１及び防止ソフトウェアモジュール９２は、同一の機能を示すハードウェア装置として実施されるであろう。
【００３４】
ＭＲＩスキャナ１０のコンピュータシステム７０は、ＭＲＩスキャナのオペレータとのインタフェースとして役立つ外部タッチスクリーンモニタ１００に接続される。代替として、従来のモニタ画面は、コンピュータキーボード及び／又はコンピュータマウスと組み合わせて使用される。
【００３５】
図４と関連して、このようなＭＲＩスキャナ１０を動作させる方法が記載される。第１ステップ１０１において、画像化プロトコルの詳細な仕様が、ＭＲＩスキャナ１０のオペレータによって提供される。画像化プロトコルの例示的な部分は、図５において与えられる。図は、検査領域の物体の励起した核のスピンをある角度周辺で回転させるために使用される時間依存的なＲＦパルスを示す。勾配Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚは、検査領域内の物体の空間的に分解された画像を得るため、いくらか切替えられる。所与の画像化プロトコルが単に一例として役に立つこと、及び本発明がこの特定の画像化シーケンスに制限されないことは、明らかであろう。
【００３６】
次のステップ１０２において、予想されるＡＣ損失ｑｅｘｔ及び主磁石２０の結果的な温度分布は、適当なモデルを使用して、予測ソフトウェアモジュール９１により算出される。ＡＣ損失は、妥当な近似値を使用するか、又はマクスウェル方程式を解くことによって算出され得る。以下において、主磁石の結果的な温度分布が予測されたＡＣ損失ｑｅｘｔからどのように決定され得るかの一例が与えられる。このような計算は、温度分布Ｔの既知の時間及び空間微分方程式を使用して達成され得る。方程式
2010508936.tif 000003
において、ｃ、ρ、及びλは、主磁石２０の超伝導材料の比熱、密度及び熱伝導度である。密度ρは定数と仮定され、一方比熱ｃ及び熱伝導度λは、温度に強く依存する。更に熱伝導度は、異方的な材料特性である。ナブラ演算子は、
2010508936.tif 000004
を略記する。
【００３７】
変数のｑｉは、抵抗性伝導によって生じるジュール熱密度を指す。最後にｑｅｘｔは、主磁石２０の外側に位置する勾配コイルから時間変化する勾配磁場によって導入される外部的に加えられる熱密度を表す。
【００３８】
図６は、あり得る画像取得プロセスの後の主磁石２０の表面において予測される局部温度分布を示す。いわゆるホットスポット２００が図示される。ホットスポット２００は、局所的に限られた抵抗性導電領域に対応する。好ましくは熱の広がりは、導体路の方向２０１に延在する。このホットスポットは、画像化プロトコルが主磁石の冷却手法を変更することなく実行される場合、特定の勾配場分布の結果として主磁石２０のクエンチをもたらすであろう。
【００３９】
次のステップ１０３において、予測ソフトウェアモジュール９１は、それから画像取得の前にＭＲＩスキャナ１０の冷却能力が十分であるか、又は予測された温度分布が結果として主磁石２０のクエンチとなるかを決定する。このステップの間、予測ソフトウェアモジュール９１は、予測された温度値を所定の温度閾値と比較する。画像化プロトコルの実行が主磁石２０のクエンチにつながる場合、ステップ１０４において、画像化プロトコルは、防止ソフトウェアモジュール９２により拒絶される。そうでなければ、充分な冷却力が、ステップ１０５の防止ソフトウェアモジュール９２によって割り当てられ、画像化は、ステップ１０６において開始される。代替の実施例（図示略）において、拒絶するステップ１０４の代わりに、画像化プロトコルは、これが許容される態様で予測ソフトウェアモジュール９１により適応させるステップで適応される。
【００４０】
画像取得の間、熱及び温度予測は、モデルを調整すること、及びこれを主磁石２０（ステップ１０７）のセンサ２１から得られる温度測定と組み合わせることにより、予測ソフトウェアモジュール９１において連続的に更新される。センサデータ及びモデルデータの融合は、好ましくはカールマンフィルタのような状態予測フィルタを使用して、予測ソフトウェアモジュール９１により達成される。
【００４１】
画像取得の間、防止ソフトウェアモジュール９２は、臨界温度値に達するかなり前に主磁石２０のクエンチが安全に回避される態様で、ＭＲＩスキャナ１０の冷却素子（図示略）を連続的に制御し（ステップ１０８）、これはステップ１０９において決定される。例えば最大冷却力に達するため、これが可能でない場合、防止ソフトウェアモジュール９２は、画像化手続きを停止する（ステップ１１０）。
【００４２】
予測ソフトウェアモジュール９１の結果は、ＭＲＩスキャナ１０のコンピュータシステム７０において実施される内部ルックアップ表データベース９に移動され、記憶され（ステップ１１１）、ここからこれらは、次の画像化手続きにおいて読み出され得る。更にデータは、ステップ１０３及び／又は１０４の後で記憶され得る。
【００４３】
本発明が前述の実施例の詳細に制限されないこと、及び本発明が趣旨又は必須の特徴から逸脱せずに他の特定の形態で実施され得ることは、当業者には明らかである。それゆえ本実施例は、あらゆる点で、例示的であり限定的でないと考慮されるべきであり、本発明の範囲は、前述の記載によってではなく、添付の請求項によって示され、それゆえ請求項と同等の意味及び範囲内にある全ての変更は、ここに包含されることを意図される。更に、「含む」という語が他の要素又はステップを除外しないこと、単数形の表記が複数の存在を排除しないこと、及び単数の要素、例えばコンピュータシステム又は他のユニットが、請求項において繰り返されるいくつかの手段の機能を実現し得ることは、明らかであろう。請求項のいかなる参照符号も、関係する請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ＭＲＩスキャナ
１２  磁束帰還シールド
１４  ボア管
１６  真空ジャケット
１８  検査領域
２０  主磁石
２１  温度センサ
２２  巻線セグメント
３０  勾配システム
３２  ヨーク
３４  勾配コイル
４０  リング
４２  リング
４４  リング
５０  クロスバー
６０  ＲＦシステム
７０  コンピュータシステム
８０  処理ユニット
９０  コンピュータプログラム
９１  予測モジュール
９２  防止モジュール
１００  モニタ
１０１乃至１１１  方法ステップ
２００  ホットスポット
２０１  導体路方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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