(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（ＲＦ）コイルと、磁場傾斜コイル・アセンブリと、前記ＲＦコイルと前記磁場傾斜コイル・アセンブリの間に配置した複数の層を含む熱輻射シールドと、を備え、
前記熱輻射シールドが第１のコーティング層と、第２のコーティング層と、前記第１のコーティング層と前記第２のコーティング層の間に配置させた熱シールド層と、を備えており、非干渉性の電気特性を有しており、
さらにＲＦシールドを備え、前記熱輻射シールドが前記ＲＦコイルと前記ＲＦシールドの間に配置される、
磁気共鳴イメージャ（ＭＲＩ）システム。
【請求項２】
前記第１のコーティング層または前記第２のコーティング層がペイントを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のコーティング層または前記第２のコーティング層が赤外線反射性である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のコーティング層または前記第２のコーティング層が金属粉末を含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１のコーティング層または前記第２のコーティング層が金属トレースからなるパターンを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のコーティング層または前記第２のコーティング層が複数の非金属薄膜層を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記熱シールド層が複数のサーマル層を備えている、請求項１乃至６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全般的には、磁気共鳴イメージャ（ＭＲＩ）システムに特に適した熱輻射シールドに関し、さらに詳細には、無線周波数（ＲＦ）シールドと患者ボアのフォーマ（Patient bore former）の間の輻射熱伝達を遮蔽するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
現在、磁気共鳴イメージャ（ＭＲＩ）システムは、時間的に一定な主磁場を生成させる超伝導マグネットを含んでいる。この超伝導マグネットは、磁場傾斜コイル・アセンブリと協同して使用される。この磁場傾斜コイル・アセンブリは、相次ぐパルスを受けると、ＭＲＩデータ収集シーケンス中で静磁場内に一連の制御された傾斜を生成させる。制御された傾斜は、少なくとも１つのＭＲＩ（ＲＦ）コイルまたはアンテナと結合した患者イメージング・ボリューム（患者ボア）全体にわたって実現される。このＲＦコイルは磁場傾斜コイル・アセンブリと患者ボアの間に位置している。
【０００３】
典型的なＭＲＩの一部として、適当な周波数からなるＲＦ信号を患者ボア内に送信する。患者ボアからはＲＦコイルを介して核磁気共鳴（ｎＭＲ）応答ＲＦ信号を受信する。周波数と位相のパラメータ範囲内でエンコードされた受信ＲＦ信号からの情報は、ＲＦ回路を使用することにより処理して視覚画像を形成させている。これらの視覚画像は、患者のうち患者ボアの範囲内にある断面またはボリューム中のｎＭＲ原子核の分布に対応している。
【０００４】
現在のＭＲＩシステムでは、パワー密度が大きいため磁場傾斜コイル・アセンブリの温度が必然的に高くなっている。最新のＭＲＩシステムでも磁場傾斜コイル・アセンブリと患者ボアの外側表面の間のスペースが狭くなっており、これにより、患者ボアでの能動的な冷却が不可能となっている。したがって、磁場傾斜コイル・アセンブリからＲＦコイルや患者ボアへの熱伝達を低下させるために受動的な冷却方式が必要である。熱輻射シールドは、ＭＲＩシステムとは別に、他の産業分野で熱伝達を低下させるためにすでに利用されている受動的冷却方式の１つである。
【０００５】
赤外線特性を有する熱輻射シールドが熱伝達の量を大幅に低下させることは、当技術分野で知られている。従来では、熱輻射シールドは、その金属コーティングにより赤外線反射特性を得ていた。この金属コーティングのために、そのシールドは導電性となる。
【０００６】
導電性シールドをＲＦコイルと磁場傾斜コイル・アセンブリの間に使用したとすると、ＲＦ回路の共鳴電気特性や、ことによるとｎＭＲ信号の忠実度も劣化させることがある。さらに、導電性シールドのために、有害なうず電流が発生することもある。うず電流による磁場が発生すると、このうず電流が生成する磁場のためにＭＲＩのイメージング手順が妨害される可能性がある。
【０００７】
赤外線反射性シールドをＲＦコイルとＲＦシールドの間に使用したとすると、ＭＲＩ動作中に当該のＲＦ波長に干渉を起こす可能性がある。また、当該ＲＦ波長に対する干渉によりＭＲＩイメージングに問題が生じる可能性がある。
【０００８】
上述のことと相まって、患者ボアに金属の外側表面を備えるＭＲＩシステムではさらに、これら金属製の表面がｎＭＲ信号とのＲＦ干渉を生じさせることもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、現在のＭＲＩシステムでｎＭＲ信号を劣化させることなく、傾斜コイルから患者ボアやＲＦコイルへの熱伝達を低下させるための方法を提供できることが望ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の目的は、患者ボアの外側表面と磁気共鳴イメージャ（ＭＲＩ）システムの磁場傾斜コイル・アセンブリの内側表面との間での輻射熱の伝達量を減少させると共に、ＭＲＩ動作中に転送される当該ＲＦ波長と干渉しないようにすることにある。
【００１１】
本発明の別の態様は、上記の目的を達成させると同時に空間的制約を満足させることである。
【００１２】
本発明の一態様では、熱輻射シールドを提供する。この熱輻射シールドは第１のコーティング層と第２のコーティング層を備えている。第１のコーティング層と第２のコーティング層の間には熱シールド層を配置させている。この熱輻射シールドは電気的に非干渉性の特性を有している。
【００１３】
上記の目的やその他の目的に従って、第１の表面と第２の表面の間に熱輻射シールドを付加する方法を提供する。この熱輻射シールドを付加する方法は、第１の表面に第１のコーティング層を付加することを含む。次いで、第２の表面に第２のコーティング層を付加する。次いで、第１のコーティング層と第２のコーティング層の間に熱シールド層を配置させている。
【００１４】
本発明のさらに別の利点は、本発明が、様々な空間的配慮を有する多様なＭＲＩシステムに適用できるという融通性を提供できることである。本発明の別の利点は、本発明の赤外線反射特性及び熱特性のために、最新のＭＲＩシステムで磁場傾斜コイル・アセンブリの温度がより高くなることが、もはや問題とならないことである。
【００１５】
さらに、本発明は、ｎＭＲスプリアス信号を発生させることなくＲＦ電気特性の劣化を防止できる。したがって、上述した利点のために、電気的に非干渉性の特性を有する赤外線反射性の熱輻射シールドが可能となる。
【００１６】
本発明自体や、別の目的及び付随的な利点は、添付の図面に関連させながら取り上げた以下の詳細な説明を参照することにより最適に理解されるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明をより完全に理解するためには、添付の図面でより詳細に図示すると共に以下で一例として記載している実施形態を参照すべきである。
【００１８】
ここでは、熱輻射シールドを作成するための装置及び製造方法に関して本発明を記載する。しかし、以下の説明は様々な目的に適応することができ、以下に記載の用途（すなわち、磁気共鳴イメージャ（ＭＲＩ）システム、磁気共鳴スペクトロスコピー・システム、無線周波数（ＲＦ）磁場や傾斜磁場を必要とするその他の用途）に限定されないことを理解されたい。
【００１９】
ここで図１を参照すると、図１はＭＲＩシステム１０のブロック概要図である。ＭＲＩシステム１０は、複数の超伝導マグネット・コイル１３を有する超伝導マグネット１２を含む静止マグネット構造１１（円筒構造）を備えており、これにより中央のボア１４（患者ボア）の長手方向の軸（ｚ軸）に沿って時間的に一定の磁場を生成させている。超伝導マグネット・コイル１３は、超伝導マグネット支持構造フォーマ１６により支持されると共に環状ヘリウム容器１８内に入れられている。主磁場シールドコイル・アセンブリ２０は、超伝導マグネット・コイル１３が発生させる磁場と対向する磁場を発生させている。第１の熱シールド２２によりヘリウム容器２６を囲繞し「ボイルオフ（ｂｏｉｌ−ｏｆｆ）」を軽減させている。第２の熱シールド２４により第１の熱シールド２２を囲繞することもある。第１の熱シールド２２と第２の熱シールド２４の両者は、機械的冷却により冷却することが好ましい。
【００２０】
環状真空容器２６は第１の熱シールド２２及び第２の熱シールド２４を収容している。この環状真空容器２６は、患者ボア１４を囲繞すると共に長手方向の軸と平行に延びる円筒状部材２８を備えている。中心３２から最も離れた長手方向の側面である患者ボア１４の第１の外部側面３０上には、磁場傾斜コイル・アセンブリ３４がある。磁場傾斜コイル・アセンブリ３４の第２の外部側面３６上には円筒状の誘電フォーマ３８がある。この円筒状誘電フォーマ３８には、磁場傾斜コイル・アセンブリ３４内に埋め込むようにＲＦシールド４０を付加している。主ＲＦコイル４２及びＲＦシールド４０を含んでいるＲＦコイル・アセンブリ４１は、患者ボア１４内に配置させている。
【００２１】
ＲＦシールド４０と主ＲＦコイル４２の間には非導電性熱輻射シールド４４（ＮＴＲＳ）を配置している。ＮＴＲＳ４４は、第１のコーティング層４６、第２のコーティング層４８及び複数のサーマル層５０を備えている。この複数のサーマル層５０は、第１のコーティング層４６と第２のコーティング層４８の間に配置させている。第１のコーティング層４６は、磁場傾斜コイル・アセンブリ３４とＲＦシールド４０の合成部のうち中心３２に最も近い長手方向の側面である内部側面５２に付加している。第２のコーティング層４８は、患者ボア１４の第１の外部側面３０に付加している。
【００２２】
主ＲＦコイル４２はＲＦ送信器５６と接続させ、またこのＲＦ送信器５６はシーケンス制御装置５８と接続させている。シーケンス制御装置５８は、磁場傾斜コイル・アセンブリ３４と接続させた傾斜コイル制御装置６２を介して一連の電流パルス発生装置６０を制御している。ＲＦ送信器５６は、シーケンス制御装置５８と協同して、無線周波数信号のパルスを発生させ、患者ボア１４内の対象の一部分の選択した双極子（ｄｉｐｏｌｅ）における磁気共鳴を励起かつ制御している。
【００２３】
無線周波数受信器６６は主ＲＦコイル４２に接続し、対象の検査対象部分から放出される磁気共鳴信号を復調させている。無線周波数受信器６６は画像再構成装置６８に接続させており、この画像再構成装置６８により受信した磁気共鳴信号を電子画像表示に再構成させて画像メモリ７０内に格納している。画像メモリ７０内に格納した電子画像は映像処理装置７２により適当なフォーマットに変換してビデオモニタ７４上に表示させている。
【００２４】
ここで図２を参照すると、図２は、第１のコーティング層４６、第２のコーティング層４８及び複数のサーマル層５０を有するＮＴＲＳの拡大詳細断面図である。第１のコーティング層４６及び第２のコーティング層４８は、様々な複合材料を含むことができ、以下の実施形態に記載している複合材料に限定するものではない。
【００２５】
第１のコーティング層４６及び第２のコーティング層４８は、金属粉末を含んだペイントにより構成させることが好ましい。このペイントは広帯域の赤外線エネルギーを反射させることが可能な市販の任意の形式とすることができる。もちろん、層４６及び層４８は、着色剤（ｓｔａｉｎ）、アクリル樹脂その他の材料など、ペイント以外のコーティング材料を含むことができる。ＭＲＩシステムの動作時の顕著な電流を防止するため、金属粉末とペイントから得られる複合材の電気抵抗は十分に大きくすべきである。本発明のための金属粉末とペイントから得られる複合材の電気抵抗は無限大に近い。この粉末とペイントの複合材により不要な赤外線信号を反射させている。
【００２６】
別の実施形態では、層４６と層４８の両者のために金属トレースからなるパターンを用いている。金属トレースからなるパターンを内部側面５２と第１の外部側面３０に付加することにより、それぞれ第１のコーティング層４６と第２のコーティング層４８を形成させている。金属トレースからなるパターン、並びにこのトレースを層４６及び層４８の厚さと連携して付加する方法により、有害なうず電流の発生を十分に防止することができる。金属トレースからなるこのパターンは赤外線反射性表面特性のために十分であると共に、所望のＲＦ信号が妨害なく通過するだけの十分な開口を備えている。
【００２７】
本発明のさらに別の実施形態では、非金属製の薄膜からなる多重層を用いて第１のコーティング層４６及び第２のコーティング層４８を形成させている。層４６及び層４８の付加は、当技術分野で周知の任意の従来方法を用いて実施することができる。非金属薄膜の多重層のＲＦ特性により、所望で所定の目標波長域内で赤外線エネルギーを反射させ除いている。この非金属薄膜は誘電材料から製造している。
【００２８】
さらに、内側及び外側表面上にコーティングを使用する必要がないような本発明の別の実施形態も利用可能である。
【００２９】
第１のコーティング層４６と第２のコーティング層４８の間にＮＴＲＳのサーマル層を配置させる。サーマル層５０の数及び厚さは、そのＭＲＩシステムの具体的な空間的制約により決まる。サーマル層５０は、ｎＭＲ信号に影響を与えないような、非金属で赤外線反射性であるが非導電性であるような材料を含む。本発明では、ペイントと組み合わせて薄肉の基層ポリエステル材料を使用してサーマル層５０を形成させている。本発明の実施の一形態では、内側表面と外側表面の間に位置させる熱シールド層の幾つかまたはすべてを不要にすることも可能である。したがって、これらの表面間に層を追加していたり、または追加していないようなコーティング表面の多くの組み合わせの利用が可能である。
【００３０】
ここで図３を参照すると、ＮＴＲＳ４４を使用しているＭＲＩシステム１０とＮＴＲＳ４４を使用していないＭＲＩシステム１０について、時間に対する温度のグラフを示している。時間の経過と伴に、ＮＴＲＳ４４を使用しているＭＲＩシステム１０の方の温度がより低くなっている。
【００３１】
上述した発明は、磁場傾斜コイル温度がより高いことに起因する問題を最小限にするのに役立つと共に、ＭＲＩの様々な用途の空間的制約を満足している。
【００３２】
当業者によれば、上述した装置及び製作方法は様々な目的に適応させることが可能であり、またＭＲＩシステム、磁気共鳴スペクトロスコピー・システム、並びにＲＦ磁場や傾斜磁場を必要とするようなその他の用途に限定されることがなく、多様な他の用途に使用することもできる。さらに上述した発明は、本発明の真の趣旨を逸脱することなく変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の一形態により付加した熱輻射シールドを利用している磁気共鳴イメージャ（ＭＲＩ）システムのブロック概要図である。
【図２】本発明の好ましい実施の一形態によるＭＲＩシステムの拡大詳細断面図である。
【図３】ＮＴＲＳ４４を用いたＭＲＩシステム１０とＮＴＲＳ４４を用いないＭＲＩシステム１０に関する温度対時間のグラフである。
【符号の説明】
１０  ＭＲＩシステム
１１  静止マグネット構造（円筒構造）
１２  超伝導マグネット
１３  超伝導マグネット・コイル
１４  患者ボア
１６  超伝導マグネット支持構造フォーマ
２０  主磁場シールドコイル・アセンブリ
２２  第１の熱シールド
２４  第２の熱シールド
２６  ヘリウム容器
２８  円筒状部材
３０  第１の外部側面
３２  中心
３４  磁場傾斜コイル・アセンブリ
３６  第２の外部側面
３８  誘電フォーマ
４０  ＲＦシールド
４１  ＲＦコイル・アセンブリ
４２  主ＲＦコイル
４４  非導電性熱輻射シールド（ＮＴＲＳ）
４６  第１のコーティング層
４８  第２のコーティング層
５０  サーマル層
５２  中心に最も近い内部側面
５６  ＲＦ送信器
５８  シーケンス制御装置
６０  電流パルス発生装置
６２  傾斜コイル制御装置
６６  無線周波数受信器
６８  画像再構成装置
７０  画像メモリ
７２  映像処理装置
７４  ビデオモニタ
【図１】
0004266576.tif 000002
【図２】
0004266576.tif 000003
【図３】
0004266576.tif 000004