(57)【要約】  【課題】  クエンチ現象などの緊急事態の発生を事前に検出して、その告知を行うとともに被検者を安全に退避させる。  【解決手段】  本発明のMRI装置は、緊急事態発生の情報が入力される緊急情報入力手段と、前記緊急事態情報を前記静磁場空間中に配置された被検者に告知する告知手段と、前記緊急事態情報に基づいて、前記傾斜磁場電源と前記高周波磁場電源と前記受信コイルの動作を停止させると共に、前記静磁場空間中に配置された被検者を装置外に退避させる緊急事態制御手段と、を備える。【選択図】      図１
2007215635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
均一な磁場空間を発生するための静磁場発生手段と、ｘ、ｙ、ｚの３軸方向に沿って磁場強度が線形に変化する傾斜磁場を発生するための３組の傾斜磁場発生コイルと、被検者の磁気共鳴を誘起するための高周波磁場発生コイルと、被検者の磁気共鳴信号を検出するための受信コイルと、傾斜磁場電源と、高周波磁場電源と、被検者を超電導コイル内に搬送する寝台と、上記傾斜磁場発生コイル、高周波磁場発生コイル、および受信コイルの動作を制御する制御手段と、制御命令、画像再構成、および画像表示を行う操作卓より構成される磁気共鳴イメージング装置において、
緊急事態発生の情報が入力される緊急情報入力手段と、
前記緊急事態情報を前記静磁場空間中に配置された被検者に告知する告知手段と、
前記緊急事態情報に基づいて、前記傾斜磁場電源と前記高周波磁場電源と前記受信コイルの動作を停止させると共に、前記静磁場空間中に配置された被検者を装置外に退避させる緊急事態制御手段と、
を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記静磁場発生手段は、超電導コイルを内包する超電導磁石を有して成り、
前記超電導コイルの超電導状態のクエンチ現象及びその前兆を検出するクエンチ検出手段を備え、
前記緊急情報入力手段は、前記クエンチ検出手段から前記クエンチ現象及びその前兆の情報が入力され、
前記告知手段は、前記クエンチ現象及びその前兆の情報に基づいて、前記クエンチ現象の発生と、前記クエンチ現象の発生までの余裕時間とを前記静磁場空間中に配置された被検者に告知することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記緊急情報入力手段には、地震情報が入力され、
前記告知手段は、地震発生と地震波が到達するまでの時間とを前記静磁場空間中に配置された被検者に告知することを特徴とする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、被検者中の水素や燐等からの核磁気共鳴(以下、「NMR」という)信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する核磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」という)装置に関し、特に、緊急事態発生時の告知と被検者の退避に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRI装置は、被検者、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するNMR信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を2次元的に或いは3次元的に画像化する装置である。撮影においては、NMR信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたNMR信号は、2次元又は3次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。
【０００３】
MRI装置では、均一な磁場空間を発生するために超電導コイルが用いられる。超電導状態を得るために、超電導コイルは液体ヘリウムを充填した圧力容器に格納されており、コイル内を安定した超電導電流が流れることにより均一な磁場が発生する。しかしながら、超電導状態が何らかの原因、例えば、コイルの振動、外来ノイズ等によって破綻して常電導状態に遷移すると、コイル内に抵抗が発生するため、コイル内の電流値が急激に低下する。さらに抵抗から発生した熱によって液体ヘリウムが大量に気化する。この現象をクエンチ現象と呼ぶ。
【０００４】
上記クエンチ現象が発生した場合には、大量のヘリウムガスが発生するので、被検者等の保護の為には、クエンチ現象発生の検知及びヘリウムガスの排出が必要となる。特許文献1には、ヘリウムガスを検知する気化検知手段と、検査室内と室外とを遮断する開閉手段とを有してなり、気化検知手段がヘリウムガスの気化を検知した時に、開閉手段を作動させて常時は遮断されている室内と室外の遮断状態を解除可能とする構成を開示している。
【特許文献１】特開2003-287250号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献1に開示された構成は、被検者保護の観点から改善すべき課題が残されている。即ち、被検者は依然として、クエンチ現象を告知されずにMRI装置内に残されており、撮像中であれば、傾斜磁場と高周波磁場が印加され続けている。特に、MRI装置において傾斜磁場の騒音が大きく、撮像中にクエンチ現象等の緊急事態の発生を音声による告知することを困難にしている。  
そこで、本発明は、クエンチ現象などの緊急事態の発生を事前に検出して、その告知を行うとともに被検者を安全に退避させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のMRI装置は以下のように構成される。即ち、均一な磁場空間を発生するための静磁場発生手段と、x、y、zの3軸方向に沿って磁場強度が線形に変化する傾斜磁場を発生するための3組の傾斜磁場発生コイルと、被検者の磁気共鳴を誘起するための高周波磁場発生コイルと、被検者の磁気共鳴信号を検出するための受信コイルと、傾斜磁場電源と、高周波磁場電源と、被検者を超電導コイル内に搬送する寝台と、上記傾斜磁場発生コイル、高周波磁場発生コイル、および受信コイルの動作を制御する制御手段と、制御命令、画像再構成、および画像表示を行う操作卓より構成され、さらに、緊急事態発生の情報が入力される緊急情報入力手段と、前記緊急事態情報を前記静磁場空間中に配置された被検者に告知する告知手段と、前記緊急事態情報に基づいて、前記傾斜磁場電源と前記高周波磁場電源と前記受信コイルの動作を停止させると共に、前記静磁場空間中に配置された被検者を装置外に退避させる緊急事態制御手段と、を備える。
これにより操作者あるいは被検者にクエンチ現象を予報し、クエンチ現象の発生までの時間的猶予を与えることにより、装置の安全性を向上させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のMRI装置によれば、緊急事態の発生を事前に検出して、その告知を行うとともに被検者を安全に退避させることが出来るようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
最初に、本発明のMRI装置の一例の全体概要を図1に基づいて説明する。図1に示すMRI装置は、均一な磁場空間を発生するための静磁場発生装置1と、x、y、zの3軸方向に沿って磁場強度が線形に変化する傾斜磁場を発生するための3組の傾斜磁場発生コイル2と、被検者10のNMR現象を誘起するための高周波磁場発生コイル3と、被検者のNMR信号を検出するための受信コイル4と、傾斜磁場電源5と、高周波磁場電源6と、被検者を静磁場発生装置1内に搬送する寝台7と、上記傾斜磁場発生コイル2、高周波磁場発生コイル3、および受信コイル4の動作を制御する制御ユニット8と、制御部、演算部、記憶部及び表示部を備えて、制御命令の発行、画像再構成、及び画像表示を行う操作卓9と、を備えて構成されている。
【００１０】
また、本発明のMRI装置には、緊急事態発生の情報が入力される緊急事態制御部11と、緊急事態の情報を被検者10に告知する告知部12を備えている。緊急事態制御部11に装置内外から緊急情報が入力されると、緊急事態制御部11は、緊急情報の内容を判別して緊急情報の内容を操作卓9内制御部(図示せず、以下制御部と略記する)に通知する。制御部は、操作卓内記憶部(図示せず；以下記憶部と略記する)を検索して、入力された緊急情報に対応する被検者10に告知すべき情報内容と処置内容とを取得する。記憶部内には、予め緊急事態毎の被検者に告知すべき情報内容と処置内容とが登録されている。そして、制御部は、取得した被検者10に告知すべき情報内容を告知部12に出力すると共に、処置内容を実行するようにMRI装置を制御する。告知部12は、被検者10に告知すべき情報内容を被検者10に向けて出力する。
【００１１】
以下、緊急事態の内容に応じた本発明のMRI装置の各実施形態を詳細に説明する。
(第１の実施形態)
本発明のMRI装置の第1の実施形態を説明する。本実施形態は、静磁場発生装置1が超電導コイルを内包する超電導磁石であって、緊急事態として超電導コイルにクエンチ現象が発生した場合における緊急対処を行う形態である。
【００１２】
本実施形態の一例を図2に示す。図2は、静磁場発生装置1内超電導コイル13のクエンチ現象及びその前兆を検出するクエンチ現象検出部14と、このクエンチ現象検出部14で検出されたクエンチ現象情報が緊急事態制御部11に入力されることを示している。また、図2は、クエンチ現象検出部14が、サーチコイル15とサーチコイル15で発生した超電導電流の変化を表す誘導電圧を検出する検出部16と、検出部16で検出された誘導電圧をA/D変換するA/D変換部17と、から成り、このA/D変換された誘導電圧データが緊急事態制御部11に出力されることを示している。
【００１３】
サーチコイル15は、超電導コイル13の近傍に配置されて、超電導コイル13の電流の変化を計測する。つまり、超電導コイル13に電流が流れることにより、超電導コイル13の近傍には図2に示すような磁場が発生している。サーチコイル15は、例えば一定時間間隔でこの超電導電流に基づく磁場の計測を行う。超電導コイル13の電流が時間的に変動せずに一定値の場合には、サーチコイル15を通過する磁束Φは変化しないので、サーチコイル15には誘導電圧が誘起されない。一方、超電導コイル13の電流値が変化すると、サーチコイル15を通過する磁束Φが変化するので、サーチコイル15に発生する誘導電圧Vは、サーチコイルの巻き数をNとして、
Ｖ＝Ｎ (ｄΦ／ｄｔ)                  (1)
と表すことができる。(1)式を用いれば、超電導コイルの電流変化を、図2に示す様なサーチコイル15に誘起される誘導電圧に変換することができる。この様にして誘起された誘導電圧は検出回路16によって検出され、検出された誘導電圧がA/D変換器17でデジタル化された後に、緊急事態制御部11に出力される。
【００１４】
つまり、上記(1)式より、超電導コイル13に流れる電流の変動が、サーチコイル15を貫通する磁束の変動を介してサーチコイル15に誘起される誘導電圧に変換され、この誘導電圧が検出されることによって間接的に超電導電流の変動が検出されることになる。
なお、超電導コイルの電流を計測する方法は上記サーチコイル15に限られるものではなく、超電導コイルの電流を計測できればいずれの方法でも良い。
【００１５】
緊急事態制御部11は、クエンチ現象検出部14からの誘導電圧データ又はその積分値を監視することにより、超電導コイル13に流れる電流の電流値の時間変化を監視する。図3に、クエンチ現象発生時の超電導コイルにおける電流変動とそれに対応するクエンチ現象検出部14からの誘導電圧の変動の一例を示す。
【００１６】
図3(a)は、クエンチ現象の発生によって、安定な超電導状態から常電導状態に遷移するまでの電流変化の模式図である。縦軸は電流を、横軸は時間を表している。
図3(b)は、サーチコイル15に発生する誘導電圧の変化を表す模式図であり、縦軸は電圧を、横軸は図3(a)と同じ時間を表している。
時刻t0から時刻t1迄の期間は、超電導コイル13は安定な超電導状態にあり、超電導電流の電流値が時間的に一定の安定状態が継続する。この安定期間では、電流値がほぼ一定であるためクエンチ検出部14からの誘導電圧はほぼ0(ゼロ)のまま推移する。なお、超電導状態では、定常状態であっても電流の微小変動が発生しているので、図3(a)にはこの現象が模式図に反映されている。
【００１７】
次に、時刻t1で超電導状態が破綻を始めたと仮定すると、図3(a)に示すように、時刻t1において超電導コイル13にはクエンチ現象の前兆である瞬時的な僅かな電流変動が発生する。それと同時にクエンチ検出部14は、図3(b)に示す様に、その僅かな電流変動を検出して僅かな誘導電圧を緊急事態制御部11に出力する。
この時刻t1から次のクエンチ状態の開始時刻t2迄がクエンチ状態へ移行する遷移状態であり、超電導コイル13に流れる電流は、図3(a)に示すように、少しずつ減少していく。その電流減少に同期して、クエンチ検出部14は、図3(b)に示すように、僅かながらも徐々に増加する誘導電圧を出力する。時刻t0〜時刻t1迄の期間は、数秒から十数秒である。
【００１８】
次に、時刻t2からクエンチ状態に移行すると、時刻t2以降の期間では超電導コイル13に流れる電流値は、図3(a)に示すように、急激に減少する。それに同期して、クエンチ検出部14は、図3(b)に示すように、大振幅の誘導電圧を出力することになる。
【００１９】
以上説明したように、クエンチ現象の前兆現象とそれ以降の遷移状態を検知することにより、引き続き発生するクエンチ現象を予測することができる。そのためには、誘導電圧の閾値電圧Vthを定義して、クエンチ検出部14が出力する誘導電圧Vが、この閾値電圧Vthを越えたときにクエンチ現象の前兆現象が発生したと判断する。つまり、クエンチ検出部14が出力する誘導電圧が閾値電圧Vthを超えると、超電導コイルにクエンチ現象の前兆現象が生じて遷移状態にあることがわかり、引き続き発生するクエンチ現象を事前に予測することが可能になる。
【００２０】
この閾値電圧Vthは、定常状態における誘導電圧の変動と比較して統計的に有意差が認められる値とする必要がある。例えば、誘導電圧の変化の実側値から統計処理によって閾値電圧Vthを設定することができる。具体的には、多数回のクエンチ現象を測定して得られたクエンチ現象の前兆を表す誘導電圧の度数分布を表すと、図4に示す様に、ガウス分布になる。ここで、縦軸は誘導電圧の頻度、横軸はクエンチ検出部14が出力する誘導電圧を表している。誘導電圧の平均値をVav、標準偏差をσとすると、ガウス分布の性質により、
Vth＝Vav＋σ  ＜ V → 83.4％の確率でクエンチ現象の前兆を検出可能
Vth＝Vav＋2σ ＜ V → 97.5％の確率でクエンチ現象の前兆を検出可能
Vth＝Vav＋3σ ＜ V → 99.9％の確率でクエンチ現象の前兆を検出可能
となる。従って、所望の確率を設定して、その確率に対応する閾値電圧Vthを求めることにより、閾値電圧Vthを設定することが可能となる。そして、クエンチ検出部14が出力する誘導電圧Vがこの様にして設定された閾値電圧Vthを越えたときに、設定された確率以上でクエンチ現象を事前に予測することが可能になる。以上の多数回のクエンチ現象を測定して得られたクエンチ現象の前兆を表す誘導電圧の蓄積は操作卓9の記憶部で、閾値電圧Vthの演算は操作卓9の演算部で行われ、算出された誘導電圧Vthは記憶部に記憶されると共に緊急事態制御部11に通知される。
【００２１】
緊急事態制御部11は、以上の様にして求められた閾値電圧Vthを用いてクエンチ現象の発生の判断を行う。つまり、緊急事態制御部11は、操作卓9から通知された閾値電圧Vthと、クエンチ検出部14から入力された誘導電圧データVとを比較する。緊急事態制御部11は、V＜Vthの場合、超電導コイルは安定な超電導状態にあると判断して、引き続きクエンチ検出部14を介して超電導コイルの電流値の監視を続行する。V≧Vthとなった場合は、緊急事態制御部11は超電導コイルにクエンチ現象が発生して遷移状態に移行したと判断して、操作卓9の制御部にクエンチ現象の発生を通知する。この通知を受けて制御部は、以降に具体的に説明するクエンチ現象発生時の処置を制御する。
【００２２】
なお、上記説明では、ある時刻の誘導電圧Vと基準電圧Vthとの比較であったが、複数時刻の誘導電圧Vの履歴を記録し、その誘導電圧Vの変動パターンと、上記多数回のクエンチ現象を測定して得られた誘導電圧Vの変動パターンとを比較し、遷移状態にあるかどうかを判定しても良い。
【００２３】
また、上記多数回のクエンチ現象を測定して得られた測定データを用いて、遷移状態開始時刻t1とクエンチ現象開始時刻t2との時間の度数分布を求めると、遷移状態開始時刻からクエンチ現象開始までの余裕時間を推定することが可能になる。この推定値は、以降に具体的に説明するクエンチ現象発生時の処置の際に利用される。この余裕時間を推定する演算及び余裕時間の推定値の記憶は、それぞれ操作卓9の演算部及び記憶部で行われる。
【００２４】
次に、クエンチ現象発生時の処置の具体例について説明する。
緊急事態制御部11が、クエンチ検出部14から入力された誘導電圧データに基づいてクエンチ現象の発生を認定すると、クエンチ現象の発生を制御部に通知する。制御部は、この通知を受けて、記憶部を検索して、クエンチ現象発生時に被検者10に告知すべき情報内容と処置内容を取得する。そして、制御部は、取得した被検者10に告知すべき情報内容を告知部12に出力すると共に、処置内容を実行するようにMRI装置を制御する。
【００２５】
検出された被検者10に告知すべき情報内容は、警報(サイレン)や緊急事態の内容を告げる音声情報とすることができる。緊急事態を告げる音声情報としては、例えば「クエンチが発生しました。落ち着いて技師の指示に従って退避してください。」とすることができる。或いは警告灯の様な光情報とすることができる。或いは、告知部12は被検体10の近傍に表示部を備えて被検者10に告知すべき情報内容を表示しても良い。この場合は、前述のクエンチ現象が発生するまでの余裕時間を示すと共に音声でカウントダウンを行っても良い。或いは、被検者に接するような振動部を有して、振動により被検者10に緊急事態の発生を伝達しても良い。或いは、上記説明した複数種類の告知を組み合わせて行っても良い。図2は、回転する警告灯の例を示している。
【００２６】
一方、処置内容の例としては、実行中の撮像シーケンスを停止することである。つまり、操作卓9の制御部は、制御ユニット8を制御して傾斜磁場と高周波磁場の印加及びNMR信号の計測を停止する。好ましくは、制御部はMRI装置内に配置されている被検体10を装置外に送り出す様に寝台7を駆動する。また、制御部は検査室内の照明を明るくすると共に、検査室内と検査室外を分離している隔壁、窓や扉を開放する様に各々の駆動部(図示せず)を制御しても良い。
【００２７】
以上説明した様に、本実施形態によれば、クエンチ現象の発生を予知して、クエンチ現象の発生を告知するとともに被検者の退避を安全確実に行うことが可能になる。
【００２８】
(第２の実施形態)
次に、本発明のMRI装置の第2の実施形態を説明する。本実施形態は、緊急事態として、遠隔地に地震が発生してその地震波が本発明のMRI装置に向かって伝達してくる場合における緊急対処を行う形態である。
【００２９】
本実施形態の一例を図5に示す。遠隔地において地震が発生すると、その地震波がMRI装置の所在地に伝達して来るまでに時間がかかる。その時間は、遠隔地とMRI装置の所在地間の距離に比例し、数秒から数十秒程度である。一方、遠隔地には地震検出装置21があり、この地震検出装置21が検出した地震情報(観測地点、震度など)がインターネットや電話回線22を介して直ちにMRI装置の緊急事態制御部11に入力される。或いは、他の所在地にある地震解析サーバー23に地震情報が集積されて解析された後に、その解析情報(地震発生地点、震度など)がインターネットや電話回線22を介して緊急事態制御部11に入力されても良い。いずれの場合でも、MRI装置は地震波の到達前数秒から数十秒前に地震の発生を検知することができる。
【００３０】
地震情報が入力された緊急事態制御部11は、その地震情報に基づいてMRI装置の所在地における震度を予測する。その予測値が閾値未満の場合は何もしない。一方、予測値が閾値以上となる場合には、地震波がMRI装置の所在地に到達するまでの余裕時間を予測し、予測震度や予測余裕時間等の地震情報を操作卓9の制御部に通知する。この閾値は、事前に操作卓9を介して緊急事態制御部11に設定された値である。なお、震度及び余裕時間の予測は、既に気象庁等で行われている公知の技術なので、その公知技術を用いて、外部より入力された地震情報に基づいて計算すれば良い。
【００３１】
操作卓9の制御部は、緊急事態制御部11より地震発生の通知を受けて、記憶部を検索して、地震発生時に被検者10に告知すべき情報内容と処置内容を取得する。そして、制御部は、取得した被検者10に告知すべき情報内容を告知部12に出力すると共に、処置内容を実行するようにMRI装置を制御する。他のMRI装置の構成は図1と同様であるので詳細な説明は省略する。ただし、本実施形態では、静磁場発生装置1は超電導コイルを用いた超電導磁石である必要はなく、常電導磁石や永久磁石を用いた静磁場発生装置であっても良い。
【００３２】
検出された被検者10に告知すべき情報内容は、前述の第1の実施例と同様に、サイレンや緊急事態の内容を告げる音声情報、警告灯の様な光情報、表示部を備えて被検者10に告知すべき情報内容を表示、等をいずれか一つ以上を行う。或いは複数を組み合わせて行っても良い。
【００３３】
音声情報としては、例えば「遠隔地で地震が発生しました。落ち着いて技師の指示に従って退避してください。」とすることができる。また、表示部に地震波が到達するまでの余裕時間を示すと共に音声でカウントダウンを行っても良い。
【００３４】
一方、処置内容の例としては、前述の第1の実施例と同様に、制御部は実行中の撮像シーケンスを停止する。さらに、前述の第1の実施形態の例と同様に、MRI装置内に配置されている被検体10を装置外に送り出すこと、検査室内の照明を明るくすると共に、検査室内と検査室外を分離している隔壁、窓や扉を開放することを行っても良い。
【００３５】
以上説明した様に、本実施形態によれば、遠隔地で地震が発生しても、地震波の到達前に地震の発生を告知できると共に被検者の退避を安全確実に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のMRI装置の一例の構成を説明する図。
【図２】本発明の第1の実施形態の一例であり、クエンチ検出部を説明するための図。
【図３】(a)はクエンチ現象が発生する時の超電導コイルの電流変化を説明する図、(b)はクエンチ現象が発生する時のサーチコイルの電圧変化を説明する図。
【図４】サーチコイルの電圧変化の統計的分布を説明する図。
【図５】本発明の第2の実施形態を説明する図。
【符号の説明】
【００３７】
１  静磁場発生装置、２  傾斜磁場発生コイル２、３  高周波磁場発生コイル、４  受信コイル４、５  傾斜磁場電源、６  高周波磁場電源、７  寝台、８  制御ユニット、９  操作卓、１０  被検者、１１  緊急事態制御部
【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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