WO2014042180A1 - 磁気共鳴イメージング装置、及び、寝台装置 - Google Patents
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Definitions
- Embodiments described herein relate generally to a magnetic resonance imaging apparatus and a bed apparatus.
- MRI is an imaging method in which a nuclear spin of a subject placed in a static magnetic field is magnetically excited with an RF pulse having a Larmor frequency, and an image is reconstructed from MR signals generated along with this excitation.
- the MRI means magnetic resonance imaging
- the RF pulse means radio frequency pulse
- the MR signal means nuclear magnetic resonance signal. .
- an RF coil device detects an generated MR signal by transmitting an RF pulse to a nuclear spin in a subject by passing an RF pulse current through the coil.
- Some RF coil apparatuses are built in the MRI apparatus itself, but some are recognized by the control unit of the MRI apparatus by connector connection with a connection port of the MRI apparatus, for example, a local RF coil apparatus. .
- the MR signal collection system is becoming multi-channel.
- the channel here means each path of a plurality of MR signals that are output from each coil element in the RF coil apparatus and input to the RF receiver of the MRI apparatus.
- the number of channels is set to be equal to or less than the number of inputs received by the RF receiver, but many RF coil devices can be connected to the MRI apparatus.
- Patent Document 1 proposes a digital wireless transmission method in which MR signals are digitized and then wirelessly transmitted.
- the problem of restriction on the dynamic range can be solved.
- a conventional RF coil apparatus that transmits MR signals by wire is connected to a connection port on the control side of the MRI apparatus, and receives power from the MRI apparatus via the connection port.
- the power of the RF coil device and the wireless communication device is secured by another means. In this case, it is desirable that the user is not burdened with an operation burden such as prior charging.
- An object of the present invention is to provide a new technique for ensuring power of an RF coil device without burdening an operation burden on a user in a configuration in which MR signals are wirelessly transmitted from the RF coil device side to the control side of the MRI device. It is.
- An MRI apparatus acquires MR signals from an RF coil apparatus that detects MR signals emitted from a subject under application of a static magnetic field.
- the MRI apparatus includes a gantry, a couch device, a support unit, a first wireless communication unit, a second wireless communication unit, an image reconstruction unit, and a power supply unit.
- a static magnetic field is applied inside the gantry.
- the couch device includes a couch on which the subject is placed, a couch that supports the couch so as to be movable, and a couch drive device that moves the couch into the gantry.
- the support portion is formed along the moving portion of the top plate in the gantry and supports the top plate moved in the gantry.
- the first wireless communication unit acquires the MR signal detected by the RF coil device and wirelessly transmits the MR signal.
- the second wireless communication unit receives the MR signal wirelessly transmitted from the first wireless communication unit.
- the image reconstruction unit reconstructs the image data of the subject based on the MR signal received by the second wireless communication unit.
- At least a part of the power supply unit is disposed in the bed apparatus or the support unit.
- the power supply unit supplies power to the RF coil device via the first wireless communication unit by wirelessly supplying power to the first wireless communication unit.
- An MRI apparatus is the same as the MRI apparatus of (1) except that the power supply unit and the first wireless communication unit are configured as follows. That is, the power supply unit is fixedly arranged so as not to move when the top plate is moved, and receives power from the power line fixed in the MRI apparatus so as not to move when the top plate is moved, and receives the received power. Wireless transmission.
- the first wireless communication unit receives the power wirelessly transmitted from the power supply unit and transmits it to the RF coil device, acquires the MR signal detected by the RF coil device, and wirelessly transmits the MR signal.
- a bed apparatus includes a top board, a support base, a power supply unit, and a wireless communication unit.
- a subject is placed on the top when performing magnetic resonance imaging.
- a support stand supports a top plate so that a movement is possible.
- the power supply unit is fixedly arranged on the support base and wirelessly transmits power to the top plate side.
- the wireless communication unit is fixedly arranged on the top plate and receives power wirelessly from the power supply unit, wirelessly transmits the received power to the RF coil device side, and MR signals from the subject detected by the RF coil device Is received wirelessly from the RF coil device side.
- each MRI apparatus of the above (1) and (2) in the configuration in which MR signals are wirelessly transmitted from the RF coil apparatus side to the control side of the MRI apparatus, a new technology does not impose an operation burden on the user.
- the power of the RF coil device can be secured.
- the power of the RF coil apparatus can be obtained without burdening the user with an operation load by a new technology in the configuration in which the MR signal is wirelessly transmitted from the RF coil apparatus side to the control side of the MRI apparatus. Can be secured.
- FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an MRI apparatus according to a first embodiment.
- 1 is a schematic perspective view showing an overview of a gantry of an MRI apparatus according to a first embodiment.
- 1 is a schematic perspective view showing an overview of a gantry and a bed apparatus of an MRI apparatus according to a first embodiment.
- FIG. 3 is a schematic perspective view illustrating an example of a configuration of an RF coil device and an arrangement of a control-side wireless communication device in the first embodiment.
- the typical perspective view showing an example of the fixing method of the coil side radio communications apparatus in a 1st embodiment.
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the apparatus coordinate system YZ plane showing an example of the bed raising / lowering operation and the top plate horizontal movement operation in the first embodiment.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an apparatus coordinate system XY plane illustrating a configuration example of the bed apparatus according to the first embodiment.
- the cross-sectional schematic diagram which expands the frame part of the dashed-dotted line of FIG. 9, and shows an example of a structure of a coil side radio
- FIG. 14 is a schematic plan view showing a state in which the top board is moved in the apparatus coordinate system Z-axis direction from the state of FIG. 13.
- FIG. 15 is a schematic plan view showing a state in which the top plate is further moved from the state of FIG.
- FIG. 17 is a schematic plan view illustrating a state in which the top plate is slightly moved to the back side of the gantry from the state of FIG. 16.
- FIG. 20 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of a coil-side wireless communication device, a control-side wireless communication device, and a gantry-side charging unit by enlarging a dotted line frame portion in FIG. 19.
- the block diagram which shows the electric power supply system to the RF coil apparatus in case a top plate exists in a gantry, and the transmission system of MR signal detected with the RF coil apparatus similarly to FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a flow of an imaging operation by the MRI apparatus according to the second embodiment.
- FIG. 3 is a block diagram showing an MR signal transmission system.
- the cross-sectional schematic diagram of the XY plane of the apparatus coordinate system which shows the principal part of the transmission system of a signal and electric power when the top plate of the MRI apparatus of 3rd Embodiment exists in a gantry.
- FIG. 26 is a schematic plan view showing a state in which the top board is moved in the apparatus coordinate system Z-axis direction from the state of FIG. 25.
- FIG. 27 is a schematic plan view showing a state where the top plate is further moved from the state of FIG. 26 so that the entire top plate fits in the gantry.
- a first wireless communication unit and a second wireless communication unit capable of digital wireless communication via an induction electric field are arranged on the RF coil device side and the control side of the MRI device, respectively.
- the first wireless communication unit is fixed to the second wireless communication unit so as to be detachable within a close distance, and the digitized MR signal is transmitted from the first wireless communication unit to the second wireless communication via the induced electric field. Wirelessly transmitted to the unit.
- the digitized MR signal can be satisfactorily wirelessly transmitted from the RF coil apparatus to the MRI apparatus.
- a rechargeable battery is provided in the RF coil device and this rechargeable battery is removed and charged before imaging
- the user is burdened with extra work such as removal and recharging of the rechargeable battery.
- a power line is drawn in the top panel and charging is always performed via a radio communication device on the MR signal reception side
- a current flows through the power line even when the top panel is moved.
- the state of the power supply line such as the stretched state varies depending on the top plate position
- the power of the excitation RF pulse may vary depending on the top plate position.
- the SAR means a specific absorption rate (Specific Absorption Ratio).
- the following two points are further subjects.
- the power of the RF coil apparatus is ensured without including the power line in the top plate.
- the power of the RF coil device is secured while separating the signal line of the MR signal and the power line. It is to be.
- the MR signal line is an optical communication cable, and after receiving the digital MR signal wirelessly from the RF coil apparatus side, the MR signal is output as an optical digital signal outside the gantry. Can be sent to. In this case, the influence of external noise is reduced.
- FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the MRI apparatus 20A in the first embodiment.
- the MRI apparatus 20 ⁇ / b> A includes a gantry 21 and a bed apparatus 32.
- the MRI apparatus 20A includes, for example, a static magnetic field magnet 22, a shim coil 24, a gradient magnetic field coil 26, and a transmission RF coil 28 in a gantry 21 formed in a cylindrical shape.
- the gantry 21 corresponds to a portion indicated by each bold rectangle in the drawing.
- the couch device 32 includes a support table 33, a top plate 34, a top plate driving device 35, and a signal synthesis unit 36.
- the top plate 34 is movably supported on the support base 33, and the subject P is placed on the top plate 34.
- the top board driving device 35 and the signal synthesis unit 36 are disposed in the support base 33.
- the bed apparatus 32 may be a type in which the position of the support base 33 is fixed in the imaging room, or may be a dockable type that can be moved.
- the support base 33 has, for example, a connection portion (not shown) and four casters (not shown) provided on the bottom surface, and is connected to the gantry 21 via the connection portion. .
- the bed apparatus 32 is a part of the MRI apparatus 20A, but this is only an interpretation example.
- the main body side of the MRI apparatus 20A (the part other than the bed apparatus 32 in the MRI apparatus 20A) and the bed apparatus 32 may be interpreted as being independent units.
- the static magnetic field magnet 22 and the shim coil 24 are, for example, cylindrical, and the shim coil 24 is arranged on the inner side of the static magnetic field magnet 22 with the same axis as the static magnetic field magnet 22.
- the X-axis, Y-axis, and Z-axis that are orthogonal to each other in the apparatus coordinate system are defined as follows.
- the static magnetic field magnet 22 and the shim coil 24 are arranged so that their axial directions are orthogonal to the vertical direction, and the axial direction of the static magnetic field magnet 22 and the shim coil 24 is the Z-axis direction.
- the vertical direction is the Y-axis direction
- the top plate 34 is arranged so that the normal direction of the surface on which the subject is placed is the Y-axis direction.
- the MRI apparatus 20A includes a static magnetic field power supply 40, a shim coil power supply 42, a gradient magnetic field power supply 44, an RF transmitter 46, an RF receiver 48, a system control unit 52, a system bus 54, The image reconstruction unit 56, the image database 58, the image processing unit 60, the input device 62, the display device 64, and the storage device 66 are included.
- the RF receiver 48 is disposed in the gantry 21, but the RF receiver 48 may be disposed in the support base 33, or may be disposed in the gantry 21 and outside the bed apparatus 32. Good.
- the static magnetic field magnet 22 forms a static magnetic field in the imaging space by a current supplied from the static magnetic field power supply 40.
- the imaging space means, for example, a space in the gantry 21 where the subject P is placed and a static magnetic field is applied.
- the static magnetic field magnet 22 is often composed of a superconducting coil, and is connected to the static magnetic field power source 40 at the time of excitation and supplied with a current. It is common. In addition, you may comprise the static magnetic field magnet 22 with a permanent magnet, without providing the static magnetic field power supply 40.
- the shim coil 24 is connected to the shim coil power source 42 and uniformizes the static magnetic field by the current supplied from the shim coil power source 42.
- the gradient magnetic field coil 26 is formed, for example, in a cylindrical shape inside the static magnetic field magnet 22.
- the gradient coil 26 forms a gradient magnetic field Gx in the X-axis direction, a gradient magnetic field Gy in the Y-axis direction, and a gradient magnetic field Gz in the Z-axis direction in the imaging region by current supplied from the gradient magnetic field power supply 44. That is, the gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz in the three-axis direction of the apparatus coordinate system are synthesized, and the slice selection direction gradient magnetic field Gss, the phase encode direction gradient magnetic field Gpe, and the readout direction (frequency encode direction) gradient magnetic field as logical axes. Each direction of Gro can be set arbitrarily.
- the imaging region refers to a region set as a part of the imaging space, for example, a collection range of MR signals used for generating one image or one set of images.
- One set of images refers to “multiple images” when MR signals of a plurality of images are collected in one pulse sequence, such as multi-slice imaging.
- the imaging area is defined three-dimensionally in the apparatus coordinate system, for example.
- the RF transmitter 46 generates a Larmor frequency RF pulse (RF current pulse) causing nuclear magnetic resonance based on the control information input from the system control unit 52, and transmits this to the transmitting RF coil 28.
- the transmission RF coil 28 receives an RF pulse from the RF transmitter 46 and transmits the RF pulse to the subject P.
- the transmission RF coil 28 includes a whole-body coil that is built in the gantry 21 and also receives RF pulses (not shown).
- the MRI apparatus 20A includes RF coil apparatuses 100A and 100B, a receiving RF coil 29, a plurality of coil-side radio communication apparatuses 200, and a plurality of control-side radio communication apparatuses 300A.
- the reception RF coil 29 and the plurality of control-side wireless communication devices 300 ⁇ / b> A are disposed in the top plate 34.
- the reception RF coil 29 detects an MR signal generated when the nuclear spin in the subject P is excited by an RF pulse, and transmits the detected MR signal to the RF receiver 48.
- RF coil devices 100A and 100B are, for example, wearable local coils for receiving MR signals.
- an RF coil device 100A is shown that is attached to the chest of the subject P and receives MR signals from the chest
- an RF coil device 100B is attached to the pelvis portion of the subject P and from the pelvis portion.
- various wearable RF coil apparatuses such as a shoulder RF coil apparatus can be used for receiving MR signals.
- Each of the RF coil devices 100A and 100B has a cable 102, and is individually connected to each coil-side wireless communication device 200 by the cable 102.
- Each coil-side wireless communication device 200 is fixed in proximity to one control-side wireless communication device 300A to be communicated.
- the one coil-side radio communication device 200 acquires the MR signal detected by the RF coil device 100A, and wirelessly transmits the digitized MR signal to the one control-side radio communication device 300A via the induction electric field. To do.
- Another coil-side wireless communication device 200 acquires the MR signal detected by the RF coil device 100B, and wirelessly transmits the digitized MR signal to another control-side wireless communication device 300A via an induced electric field. The wireless communication operation will be described later.
- the signal synthesizer 36 described above is acquired from the serial signal (including the MR signal detected by the RF coil device 100A) acquired from one control-side radio communication device 300A and from another control-side radio communication device 300A.
- the serial signal (including the MR signal detected by the RF coil device 100B) is combined into one serial signal.
- the signal synthesizer 36 and the RF receiver 48 and the RF receiver 48 and the image reconstruction unit 56 are connected to each other by optical communication cables 72 and 74 such as optical fibers, respectively. (Thick dotted line portion in FIG. 1). Therefore, the signal synthesizer 36 converts the synthesized serial signal from an electrical signal to an optical signal and transmits it to the RF receiver 48.
- FIG. 1 is complicated, only two control-side wireless communication devices 300A are illustrated, but the number of control-side wireless communication devices 300A may be three or more, or only one. However, it is more preferable that a large number of discrete control-side wireless communication devices 300A are arranged, rather than a single arrangement. This is because there is more room for selection when the coil-side wireless communication device 200 is fixed in proximity to the control-side wireless communication device 300A.
- the coil-side radio communication device 200 can be fixed in proximity to the control-side radio communication device 300A closest to the RF coil devices 100A and 100B when there is more room for selection of the fixed portion. By doing so, the cable 102 between the RF coil device 100A (100B) and the coil-side wireless communication device 200 can be shortened.
- the above-mentioned “proximity fixation” means, for example, fixing so as not to move physically in proximity to each other so as to enable wireless communication via an induction electric field.
- transmission of an RF pulse to the transmission RF coil 28 in the MRI apparatus 20A and transmission of an MR signal detected from the subject P are performed by the coil-side wireless communication device 200-control-side wireless communication. This is performed by wire except between the devices 300A.
- the RF receiver 48 performs predetermined signal processing on the detected MR signal, thereby generating digitized MR signal complex data (hereinafter referred to as MR signal raw data).
- the RF receiver 48 inputs the raw data of the generated MR signal to the image reconstruction unit 56 via the optical communication cable 74.
- the system control unit 52 performs system control of the entire MRI apparatus 20A via wiring such as the system bus 54 in the imaging operation and the image display after imaging.
- the system control unit 52 stores control information necessary for driving the gradient magnetic field power supply 44, the RF transmitter 46, and the RF receiver 48.
- the control information here is, for example, sequence information describing operation control information such as the intensity, application time, and application timing of the pulse current applied to the gradient magnetic field power supply 44.
- the system controller 52 generates gradient magnetic fields Gx, Gy, Gz, and RF pulses by driving the gradient magnetic field power supply 44, the RF transmitter 46, and the RF receiver 48 according to the stored predetermined sequence.
- the system control unit 52 also functions as an imaging condition setting unit. That is, the system control unit 52 sets the imaging conditions for the main scan based on the information about the subject P input by the operator to the input device 62 and some imaging conditions. For this purpose, the system control unit 52 causes the display device 64 to display imaging condition setting screen information.
- the input device 62 provides the operator with a function for setting imaging conditions and image processing conditions.
- the imaging condition means, for example, what kind of pulse sequence is used, what kind of condition is used to transmit an RF pulse or the like, and under what kind of condition the MR signal is collected from the subject P.
- imaging conditions include an imaging area as positional information in the imaging space, an imaging site, the type of pulse sequence such as parallel imaging, the type of RF coil device to be used, the number of slices, the interval between slices, etc. It is done.
- the imaging part means, for example, which part of the subject P such as the head, chest, and abdomen is imaged as an imaging region.
- the above “main scan” is a scan for imaging a target diagnostic image such as a proton density weighted image, and does not include a scan for acquiring MR signals for positioning images and a scan for calibration.
- a scan refers to an MR signal acquisition operation and does not include image reconstruction.
- the calibration scan refers to a scan that is performed separately from the main scan in order to determine uncertain imaging conditions of the main scan or conditions and data used for image reconstruction after the main scan. .
- the pre-scan described later refers to a calibration scan that is performed before the main scan.
- the image reconstruction unit 56 converts the raw data of the MR signal input from the RF receiver 48 into, for example, matrix data based on the number of phase encoding steps and the number of frequency encoding steps, and stores this as k-space data.
- the k space means a frequency space (Fourier space).
- the image reconstruction unit 56 generates image data of the subject P by performing image reconstruction processing including two-dimensional Fourier transform on the k-space data.
- the image reconstruction unit 56 stores the generated image data in the image database 58.
- the image processing unit 60 takes in the image data from the image database 58, performs predetermined image processing on the image data, and stores the image data after the image processing in the storage device 66 as display image data.
- the storage device 66 stores the above-described display image data with the imaging conditions used to generate the display image data, information about the subject P (patient information), and the like attached thereto as incidental information.
- the display device 64 displays an imaging condition setting screen for the main scan, an image indicated by image data generated by imaging, and the like according to control of the system control unit 52.
- FIG. 2 is a schematic perspective view showing an overview of the gantry 21.
- the gantry 21 has a cylindrical shape, and the inside thereof is an imaging space.
- the gantry 21 is fixed on the floor of the imaging room (shield room) by, for example, four legs 78. In FIG. 2, only three legs 78 are shown because of complexity.
- two rails 80a are formed at the same height in the Y-axis direction (vertical direction) along the Z-axis direction of the apparatus coordinate system.
- FIG. 3 is a schematic perspective view showing an overview of the gantry 21 and the couch device 32.
- the support base 33 includes an elevating part 33a and a top plate slide part 33b.
- the top plate 34 is a hatched region, a part of which is in the gantry 21 and the rest is on the top plate slide portion 33 b.
- the system control unit 52 moves the top plate 34 on the top plate slide unit 33 b in the Y-axis direction by changing the height of the lifting unit 33 a.
- the top plate slide portion 33b is, for example, a platform whose cross section of the device coordinate system XY plane is a square bracket shape.
- the top plate slide portion 33b has, for example, a structure in which projecting portions 84 are integrally formed on both ends of a flat plate wider than the top plate 34, respectively.
- the distance between the protrusions 84 on both sides is equal to the width of the top plate 34 or slightly wider than the width of the top plate 34. Therefore, the top plate 34 slides in the apparatus coordinate system Z-axis direction along the rails 80a and the protrusions 84.
- the system control unit 52 controls the top plate driving device 35 to horizontally move the top plate 34 in the Z-axis direction so that the top plate 34 is taken in and out of the imaging space inside the gantry 21.
- the system control unit 52 controls the position of the top plate 34 in this way, thereby positioning the imaging region of the subject P on the top plate 34 in the vicinity of the magnetic field center in the imaging space.
- FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of the RF coil device 100A and the arrangement of the control-side wireless communication device 300A.
- the RF coil device 100A includes a cable 102 and a cover member 104a.
- the cover member 104a is formed such that it can be bent or deformed by a flexible material.
- a deformable material for example, a flexible circuit board (Flexible-Printed-Circuit: FPC) described in JP 2007-229004 A can be used.
- FPC Flexible-Printed-Circuit
- a plurality of coil elements 106 functioning as antennas for detecting MR signals from the subject P are disposed in the cover member 104a.
- six coil elements 106 are illustrated, but the number and shape of the coil elements 106 are not limited to those illustrated.
- a selection control unit 108 for controlling the operation of the RF coil device 100A such as selection of the coil element 106 used for reception is provided.
- There are other components such as an A / D converter 212 (analog-to-digital-converter) in the cover member 104a, details of which will be described later with reference to FIG.
- the RF coil device 100A and the coil-side wireless communication device 200 are described as separate components, but this is merely an example of interpretation.
- the coil side wireless communication device 200 may be a part of the RF coil device 100A.
- the cable 102 has one end connected to the coil-side radio communication device 200 of the MRI apparatus 20A and the other end connected to the selection control unit 108 in the cover member 104a.
- a preamplifier that amplifies the MR signal detected by the coil element 106, a band-pass filter for filtering, and the like may be provided.
- the configuration of the RF coil device 100B is the same as that of the RF coil device 100A except for the following two points.
- the cover member is shaped to be easily attached to the pelvis.
- the number, shape, and the like of each coil element 106 of the RF coil device 100B are configured to easily detect MR signals from the pelvis.
- ten control-side wireless communication apparatuses 300A are embedded immediately below the surface of the top plate 34 on which the subject P is placed (hereinafter referred to as the top surface of the top plate 34).
- the subject P is placed at the center in the width direction of the top plate 34 (X-axis direction of the apparatus coordinate system). Therefore, in this example, the control-side wireless communication devices 300A are arranged on the side surfaces on both sides of the top plate 34, five by five at regular intervals along the side surfaces. That is, five control-side wireless communication devices 300A are arranged on both side surfaces along the longitudinal direction (Z-axis direction) of the top plate 34.
- one side surface (LATERAL FACE) of the top plate 34 is an area filled with hatching.
- control-side wireless communication device 300A The number and location of the control-side wireless communication device 300A are not limited to the mode shown in FIG. 4 (inside the top plate 34).
- the control-side wireless communication device 300A may be disposed so as to be exposed on the top board 34, for example.
- the top plate 34 has, for example, ten fixing mechanisms 500 fixed on the upper surface thereof.
- Each fixing mechanism 500 (the support member 502: see FIG. 5) is fixed at a position facing each of the ten control-side wireless communication devices 300A in the thickness direction of the top plate.
- a fixing method what is necessary is just to form integrally with adhesion or the material of the upper surface of the top plate 34, for example.
- FIG. 5 is a schematic perspective view showing an example of a fixing method of the coil-side radio communication apparatus 200 in the first embodiment.
- FIG. 5 shows an overview of a state where the coil-side wireless communication device 200 and the fixing mechanism 500 are separated from each other.
- the fixing mechanism 500 includes a support member 502 and an elastic member 510 that covers an insertion port 506 formed in the support member 502.
- the coil side wireless communication device 200 includes a housing 202 and a columnar protrusion 240.
- the protrusion 240 is disposed at the center of the surface of the housing 202 opposite to the surface to which the cable 102 is connected. This is because the coil-side wireless communication device 200 is slid on the top surface of the top plate 34 so that the protrusion 240 can be easily fitted into the insertion port 506.
- the support member 502 of the fixing mechanism 500 has a contour obtained by bending a flat plate formed of a non-magnetic material that does not deform, and has a L-shaped cross section.
- the fixing mechanism 500 by forming the fixing mechanism 500 with a non-magnetic material, it is possible to avoid influence on wireless communication via an induction electric field.
- the insertion port 506 is formed on a surface of the support member 502 that is parallel to the thickness direction of the top plate 34.
- the insertion opening 506 has a circular opening, and its diameter and depth are dimensions for fitting the protrusions 240.
- the periphery of the insertion port 506 is formed of an elastic member 510 having elasticity such as rubber.
- the elastic member 510 has a cylindrical shape as an example, and can be formed of, for example, silicone rubber, polyethylene, synthetic resin, or the like.
- FIG. 6 is a schematic perspective view showing a state where the coil side wireless communication device 200 is fixed.
- the coil-side wireless communication device 200 can be fitted to the fixing mechanism 500 by sliding the coil-side wireless communication device 200 from the state of being placed on the top surface of the top plate 34. That is, as shown in FIG. 6, both are coupled so that the projection 240 is fitted into the insertion port 506, and the coil-side wireless communication device 200 is securely fixed on the top plate 34 by the frictional force of the elastic member 510. Is done.
- the above-described fitting is merely an example of a method for fixing the coil-side wireless communication device 200, and other methods may be used for the detachable fixing method.
- one of the male side and female side of a hook-and-loop fastener such as Velcro (registered trademark) may be fixed to the top surface of the top plate 34 and the other may be fixed to the bottom surface of the coil-side wireless communication device 200.
- FIG. 7 is a schematic plan view illustrating an example of the arrangement of the control-side wireless communication device 300A and the bed-side charging unit 550 in the first embodiment.
- a total of ten bed side charging units 550 are arranged at equal intervals in the protruding portions 84 on both sides of the top plate slide portion 33 b (see FIG. 3) of the bed 33.
- Each control-side wireless communication device 300A and each bed-side charging unit 550 each have a built-in coil (see FIG. 10 described later).
- a charging current is supplied to the coil of each bed side charging unit 550 by a power line 560.
- FIG. 7 shows a state in which the top plate 34 is in the most retracted position, that is, a state in which the top plate 34 is in the position farthest from the gantry 21.
- the rear end of the top plate 34 coincides with the rear end (BACK ⁇ END in FIG. 7) of the top plate slide portion 33b.
- the entire top plate 34 is outside the gantry 21, it is a position where the lifting and lowering operation by the lifting and lowering portion 33a is possible.
- the 10 bed side charging units 550 are respectively arranged so as to face the 10 control side wireless communication devices 300A. That is, there are five bedside charging units 550 at equal intervals along the side surface (along the device coordinate system Z-axis direction) on each side surface (surface facing the side surface of the top plate 34) of the protruding portion 84. Placed one by one.
- the 10 bed side charging units 550 individually correspond to the 10 control side wireless communication devices 300A, and each bed side charging unit 550 wirelessly powers the corresponding control side wireless communication device 300A.
- “corresponding” means, for example, the “control-side wireless communication device 300A” at the closest position when the top plate 34 is at the above position.
- the control-side wireless communication is performed so that the coil in the control-side wireless communication device 300A and the coil in the bed-side charging unit 550 are electromagnetically coupled.
- Apparatus 300A and bed side charging unit 550 are arranged.
- power transmission is performed between the control-side wireless communication apparatus 300A and the bed-side charging unit 550 by an induced magnetic field penetrating the side surface of the protrusion 84 and the side surface of the top plate 34. The power transmission will be described later with reference to FIG.
- optical communication cable 301 individually connected to each control-side wireless communication device 300A is arranged in the top plate 34, no power line is arranged in the top plate 34.
- Each optical communication cable 301 is a bundle of a plurality of signal lines corresponding to each component in the control-side wireless communication device 300A.
- FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the apparatus coordinate system YZ plane showing an example of the raising / lowering operation of the support base 33 and the horizontal movement of the top plate 34.
- the flow of the movement of the top plate 34 is shown in four stages in order from the top.
- 8 shows the state where the top plate 34 is farthest from the gantry 21 and the rear end thereof is at a predetermined position that matches the rear end (BACK END) of the top plate slide portion 33b. 8 shows a state in which the height of the support base 33 is lowered by the elevating part 33a. For example, in this state, the subject P is placed on the top plate 34, and the RF coil devices 100A and 100B are mounted on the subject P.
- the system control unit 52 raises the height of the support base 33 by controlling the elevating unit 33a so that the height of the protrusion 84 of the top plate slide unit 33b matches the height of the rail 80a.
- the second from the top in FIG. 8 shows this state. In this state, the top plate 34 can be slid into the gantry 21 from the top slide portion 33b side.
- the operation of attaching the RF coil devices 100A and 100B to the subject P and fixing the coil-side wireless communication device 200 may be performed in a state where the height of the support base 33 is raised in this way.
- the top board driving device 35 moves the top board 34 on which the subject P is placed in the gantry 21 along the rail 80a in the apparatus coordinate system Z-axis direction under the control of the system control unit 52. Slide to. At this time, the position of the top plate 34 is controlled so that the imaging region of the subject P is located at the center of the magnetic field in the gantry 21.
- the third from the top in FIG. 8 shows this state. In this state, a pre-scan and a main scan described later are executed.
- the top board driving device 35 slides the top board 34 along the rail 80a in the Z-axis direction under the control of the system control unit 52 and returns it to the support base 33 side.
- the lowermost stage in FIG. 8 shows a state where the top plate 34 has returned to the predetermined position on the uppermost stage in FIG.
- FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the apparatus coordinate system XY plane showing a configuration example of the bed apparatus 32.
- FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the coil-side wireless communication device 200, the control-side wireless communication device 300A, and the bed-side charging unit 550 by enlarging the dashed-dotted frame portion of FIG. 9 and 10 show a state where one coil-side radio communication device 200 connected to the RF coil device 100A or 100B is fixed in proximity to the one control-side radio communication device 300A by the fixing mechanism 500.
- FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the apparatus coordinate system XY plane showing a configuration example of the bed apparatus 32.
- FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the coil-side wireless communication device 200, the control-side wireless communication device 300A, and the bed-side charging unit 550 by enlarging the dashed-dotted frame portion of FIG. 9 and 10 show a state
- the control-side wireless communication device 300A includes a battery unit 304, a coil La2, a coil Lb1, and antennas 306a, 306b, 306c, and 306d.
- the coil side wireless communication apparatus 200 includes a coil Lb2 and antennas 206a, 206b, 206c, and 206d.
- Near field communication is performed between the coil side wireless communication device 200 and the control side wireless communication device 300A via an induction electric field.
- An induced electric field is an electric field generated by a change in magnetic flux density over time.
- a transfer jet registered trademark
- an induction electric field coupling type coupler as an antenna may be used (see, for example, JP 2010-147922 A).
- the induction electric field coupling type coupler has a coupling electrode, a resonant stub, a ground, and the like (not shown).
- a coupling electrode When an electrical signal is input to the resonant stub on the transmission side of the inductive field coupled coupler, charges are accumulated in the coupling electrode, and virtual charges equivalent to the charges are generated on the ground.
- These electric charges form a minute electric dipole, and this minute electric dipole functions as a transmitting antenna. That is, data is transferred to the receiving side by a longitudinal wave induced electric field generated by a minute electric dipole. Longitudinal waves that oscillate in parallel with the traveling direction do not depend on the direction of the antenna, so that stable data transfer can be realized.
- the interval D shown in FIG. 10 indicates that the coil-side radio communication device 200 and the control-side radio communication device are in a state where the coil-side radio communication device 200 is closely fixed above the one control-side radio communication device 300A by the fixing mechanism 500. It is an interval between 300A.
- the interval D is short enough to enable wireless communication via the induction electric field and power transmission via the induction magnetic field between the coil side radio communication device 200 and the control side radio communication device 300A.
- the antennas 306a to 306d of the control-side wireless communication apparatus 300A are paired with the antennas 206a to 206d of the coil-side wireless communication apparatus 200 (a total of four pairs).
- at least the antennas 206a to 306a are, for example, inductive electric field coupling couplers.
- the antennas 206a to 206d are arranged at positions facing the antennas 306a to 306d, respectively, when the coil-side wireless communication device 200 is fixed by the fixing mechanism 500 so as to face the control-side wireless communication device 300A.
- the antennas 206a to 206d are arranged apart from each other and the antennas 306a to 306d are arranged apart from each other in order to distinguish each component, but this is only an example. Even if the antennas are not separated from each other, interference between the four wireless communication paths can be avoided.
- the radio frequency may be separated between the antennas 206a and 306a, between the antennas 206b and 306b, between the antennas 206c and 306c, and between the antennas 206d and 306d (the frequency values may be greatly separated).
- the installation location of the control-side wireless communication device 300 ⁇ / b> A is not too deep from the top surface of the top plate 34. If the position of the antennas 306a to 306d of the control-side wireless communication apparatus 300A is too deep, the distance D between the antennas 206a to 206d and 306a to 306d on the transmission side and the reception side is close enough to be electromagnetically coupled to each other. I can't. In that case, wireless communication via an induced electric field and power transmission via an induced magnetic field become difficult. That is, it is desirable that the control-side wireless communication device 300A be disposed at a position where the control-side wireless communication device 300A can be fixed in proximity to the coil-side wireless communication device 200 to the extent that it is electromagnetically coupled.
- the antenna on the coil-side radio communication device 200 side is used.
- a housing that covers the antenna on the control-side radio communication apparatus 300A side may be brought into contact with each other. This is because it is only necessary to secure a gap D in which an induced electric field is generated between the transmitting antenna and the receiving antenna. Therefore, the control-side wireless communication device 300A may be exposed so that the antenna-side surface is aligned with the top surface of the top plate 34.
- the imaging time is a long time such as 30 minutes
- the transmission period of the MR signal becomes long.
- the RF coil devices 100A and 100B attached to the subject P are moved by the movement of the subject P during imaging, and the coil-side wireless communication device 200 is also moved accordingly, and the MR signal detected from the subject P is wirelessly transmitted. The fear of being unable to transmit is almost eliminated by fixing.
- the bed side charging unit 550 includes a coil La1.
- the coil La2 is connected in series to the coil Lb1.
- FIG. 10 is a cross-section when the top plate 34 is at the predetermined position shown in the lowermost stage of FIG. 8.
- the coil La1 of the bed side charging unit 550 is electromagnetically coupled to the coil La2 of the control side wireless communication device 300A. (In this way, the coil La1 of the bed side charging unit 550 and the coil La2 of the control side wireless communication device 300A are arranged).
- the system control unit 52 uses the power line 560 wired in the protruding portion 84 to Electric power (excitation current) is supplied to the coil La1. Thereby, an induction magnetic field penetrating the side surface of the top plate 34 and the side surface of the protruding portion 84 is generated, and an induction current flows through the coil La2 of the control-side wireless communication device 300A.
- a part of the induced current flowing in the coil La2 is converted into a direct current in the battery unit 304, and a rechargeable battery (not shown) in the battery unit 304 is charged.
- the control-side wireless communication device 300A operates by the stored power of the rechargeable battery.
- the remainder of the induction current of the coil La2 flows through the coil Lb1 as an excitation current for the coil Lb2 of the coil-side wireless communication device 200.
- the induced magnetic field that penetrates the top surface of the top plate 34 is generated by the current flowing through the coil Lb1, and the induced current flows through the coil Lb2 of the coil-side wireless communication device 200.
- the coil-side wireless communication device 200 charges the rechargeable battery BA (see FIG. 11 described later) in the RF coil device (100A or 100B) with the induced current flowing in the coil Lb2.
- a plurality of wheels 85 and axles (not shown) for smoothly sliding the top plate 34 are disposed on the bottom surface of the top plate 34.
- FIG. 11 is a block diagram schematically showing a power supply system up to the RF coil device 100A and a transmission system of MR signals detected by the RF coil device 100A.
- the cover member 104a includes a plurality of preamplifiers PMP, a plurality of A / D converters 212, a P / S converter (Parallel / Serial Converter) 214, a rechargeable battery BA, and a remaining battery.
- An amount determination unit 250 is further provided.
- the coil-side wireless communication apparatus 200 includes a data transmission unit 216, a reference signal reception unit 218, an ID transmission unit (Identification Information Transmitting Unit) 222, a gate signal reception unit 224, a rectifier 240, and the coil Lb2 described above. Antennas 206a to 206d.
- the power supply unit 220 is configured by the rechargeable battery BA and the remaining amount determination unit 250 in the cover member 104a, and the coil Lb2 and the rectifier 240 in the coil-side wireless communication device 200.
- the power supply unit 220 is configured by the rechargeable battery BA and the remaining amount determination unit 250 in the cover member 104a, and the coil Lb2 and the rectifier 240 in the coil-side wireless communication device 200.
- two preamplifiers PMP and two A / D converters 212 are shown for simplification, but actually, for example, the same number as the coil elements 106 are arranged.
- the control-side wireless communication device 300A further includes a data reception unit 316, a reference signal transmission unit 318, a power transfer unit 320a, an ID reception unit (Identification Information Receiving Unit) 322, and a gate signal transmission unit 324.
- the power transfer unit 320a includes the battery unit 304, the coil La2, and the coil Lb1 described with reference to FIG.
- control-side wireless communication devices 300A are arranged along the side surface at equal intervals on the side surface side of the top board 34 (see FIGS. 4 and 7). For this reason, the power transfer unit 320a of each control-side wireless communication device 300A and its constituent coils La2 and Lb1 are also arranged at equal intervals along the side surface on the side surface side of the top plate 34.
- the control system of the MRI apparatus 20A includes a frequency up-conversion unit 402, a pulse waveform generation unit 404, a fixed frequency generation unit 406, a variable frequency generation unit 408, in addition to the components shown in FIG. 10 further includes the bed side charging unit 550 described in FIG. Further, the RF receiver 48 includes a frequency down-conversion unit 410 and a signal processing unit 412.
- these will be described in order.
- a case is considered where the bed side charging unit 550 and the power transfer unit 320a and the power transfer unit 320a and the power receiving unit 220 are close enough to be electromagnetically coupled.
- a current flows through the coils La2 and Lb1 of the power transfer unit 320a, thereby causing an induced current to flow through the coil Lb2 of the power receiving unit 220.
- the rectifier 240 rectifies the induced current flowing through the coil Lb2 into a direct current, and charges the rechargeable battery BA in the cover member 104a with the direct current.
- the battery unit 304 of the power transfer unit 320a has a rectifier (not shown), converts part of the induced current flowing through the coil La2 into direct current, and charges a rechargeable battery (not shown) with this direct current.
- the control-side wireless communication device 300A operates by the stored power of the rechargeable battery. This is because the power supply line is not provided in the top plate 34.
- the remaining amount determination unit 250 measures an indicator of the remaining battery level of the rechargeable battery BA. Specifically, for example, the remaining amount determination unit 250 constantly detects the charging voltage of the rechargeable battery BA, and outputs a charging completion signal when the charging voltage of the rechargeable battery BA reaches a value at the completion of charging. When the system control unit 52 receives the charge completion signal, the system control unit 52 stops the charging by the bed side charging unit 550 (details will be described with reference to FIG. 12).
- the power receiving unit 220 supplies the stored power of the rechargeable battery BA charged as described above to each unit of the coil-side wireless communication device 200 via a wiring (not shown).
- the power receiving unit 220 supplies the stored power of the rechargeable battery BA to each unit in the cover member 104a. Since it becomes complicated in FIG. 11, illustration of the whole cable 102 shown in FIG. 4 is abbreviate
- Wireless communication via the induction electric field is performed at least between the antennas 206a and 306a, but may be performed between the antennas 206b and 306b or between the antennas 206d and 306d.
- the identification information of the RF coil device 100A is wirelessly transmitted from the coil side wireless communication device 200 to the control side wireless communication device 300.
- the identification information is stored in advance in the ID transmission unit 222.
- the identification information of the RF coil device 100 ⁇ / b> A may be acquired by the ID transmission unit 222 from the selection control unit 108 via the cable 102.
- the identification information stored in the ID transmission unit 222 is automatically wirelessly transmitted from the antenna 206c to the antenna 306c as a digital signal.
- the wireless communication of this identification information may be the same means as RFID (Radio Frequency Identification) represented by, for example, an IC tag (Integrated Circuit Tag).
- the ID receiving unit 322 converts the identification information of the RF coil device 100A received by the antenna 306c into an optical signal, and inputs the identification information as an optical signal to the system control unit 52 via the optical communication cable 301.
- the system control unit 52 recognizes information on which of various RF coil devices such as a chest RF coil device and a pelvis RF coil device is currently connected.
- the gate signal is continuously wirelessly transmitted from the gate signal transmission unit 324 of the control-side wireless communication device 300A to the gate signal reception unit 224 of the coil-side wireless communication device 200 during imaging. Sent.
- each coil element 106 is provided with, for example, an active trap circuit including a PIN diode (p-intrinsic-n Diode) as a switch for switching on / off of each coil element 106.
- the gate signal is a control signal for the switch.
- the gate signal transmission unit 324 may transmit a trigger signal to the gate signal reception unit 224, and the gate signal may be generated based on the trigger signal in the gate signal reception unit 224.
- the gate signal input to the RF coil device 100A via the gate signal transmission unit 324, the antennas 306d and 206d, and the gate signal reception unit 224 is normally set to the on level.
- the switch is in the off state, and each coil element 106 is in a state where the loop is interrupted, and the MR signal cannot be detected.
- the off-level gate signal is wirelessly transmitted.
- the switch is turned on, and each coil element 106 can detect the MR signal.
- a digital reference signal is continuously captured from the reference signal transmitting unit 318 of the control-side wireless communication device 300A to the reference signal receiving unit 218 of the coil-side wireless communication device 200 during imaging. Is transmitted wirelessly.
- the reference signal is a signal that synchronizes the coil-side radio communication apparatus 200 that is the MR signal transmission side with the reference frequency of the system based on the fixed frequency generation unit 406.
- the reference signal transmission unit 318 generates a reference signal by performing processing such as modulation, frequency conversion, amplification, and filtering on the reference clock signal input from the fixed frequency generation unit 406.
- the fixed frequency generation unit 406 generates a reference clock signal having a constant frequency.
- the fixed frequency generation unit 406 includes, for example, a highly stable crystal oscillator in order to generate a reference clock signal.
- the fixed frequency generation unit 406 inputs the reference clock signal to the reference signal transmission unit 318 and the variable frequency generation unit 408.
- the input of the reference clock signal to the reference signal transmission unit 318 is executed as an optical signal via the optical communication cable 301.
- the fixed frequency generation unit 406 also inputs a reference clock signal to a place where clock synchronization is performed in the MRI apparatus 20A such as the image reconstruction unit 56 and the pulse waveform generation unit 404.
- the variable frequency generation unit 408 includes a PLL (Phase-Locked Loop), a DDS (Direct Digital Synthesizer), a mixer, and the like.
- the variable frequency generation unit 408 operates based on the reference clock signal.
- the variable frequency generation unit 408 generates a variable frequency local signal (clock signal) that matches the set value input from the system control unit 52 as the center frequency of the RF pulse.
- the system control unit 52 inputs the initial value of the center frequency of the RF pulse to the variable frequency generation unit 408 before the pre-scan. Further, the system control unit 52 inputs the correction value of the center frequency of the RF pulse to the variable frequency generation unit 408 after the prescan.
- variable frequency generation unit 408 inputs the variable frequency local signal to the frequency down conversion unit 410 and the frequency up conversion unit 402.
- a trigger signal (A / D conversion start signal) that determines the sampling timing in the A / D converter 212 is input from the system control unit 52 to the reference signal transmission unit 318.
- This trigger signal is also input as an optical signal to the reference signal transmission unit 318 via the optical communication cable 301.
- Sampling here means, for example, collecting the strength of an analog signal at regular intervals and making it digitally recordable.
- the reference signal transmission unit 318 wirelessly transmits both the reference signal and the trigger signal to the reference signal reception unit 218 by superimposing the trigger signal on the reference signal.
- a digital MR signal is wirelessly transmitted from the data transmission unit 216 of the coil-side wireless communication device 200 to the data reception unit 316 of the control-side wireless communication device 300A via an induced electric field. Is done.
- each preamplifier PMP corresponds to each coil element 106
- each A / D converter 212 includes each coil element. 106 respectively. Therefore, the analog MR signal detected by the coil (at least one of the plurality of coil elements 106) selected for reception is input to the corresponding preamplifier PMP, amplified, and then corresponding via the cable. It is input to the A / D converter 212.
- the A / D converter 212 converts the input analog MR signal into a digital signal.
- the reference signal and the trigger signal are input from each reference signal receiving unit 218 to each A / D converter 212. Accordingly, each A / D converter 212 starts sampling and quantization based on the reference signal (sampling clock signal) in synchronization with the timing at which the trigger signal is transmitted.
- the preamplifier PMP and the A / D converter 212 corresponding to the non-selected coil element 106 do not operate.
- Each A / D converter 212 inputs a digital MR signal to the P / S converter 214.
- the P / S converter 214 converts the plurality of MR signals from a parallel signal to a serial signal for wireless transmission, and inputs the serial signal to the data transmission unit 216. This is because in the example of this embodiment, there is only one antenna 206a for transmitting MR signals.
- the present embodiment is not limited to a mode of wireless transmission as a serial signal.
- a configuration may be adopted in which the number of antennas for transmitting and receiving MR signals is increased and wireless transmission is performed with parallel signals.
- the data transmission unit 216 performs processing such as error correction coding, interleaving, modulation, frequency conversion, amplification, filtering, etc. on the input serial MR signal, thereby performing wireless transmission (which is a serial signal and a digital signal).
- a trusted MR signal is generated.
- the antenna 206a wirelessly transmits the MR signal for wireless transmission input from the data transmission unit 216 to the antenna 306a.
- the data receiving unit 316 performs processing such as amplification, frequency conversion, demodulation, deinterleaving, and error correction decoding on the MR signal received by the antenna 306a. As a result, the data reception unit 316 extracts the original digital serial signal from the received MR signal for wireless transmission, and converts the extracted serial signal into an optical signal. The data receiving unit 316 inputs a serial signal as an optical signal to the signal combining unit 36 via the optical communication cable 301 (this serial signal includes each MR signal detected by the RF coil device 100A).
- the signal synthesis unit 36 includes a data receiving unit 316 on the RF coil device 100A side and a data receiving unit 316 on the RF coil device 100B side, respectively.
- a serial signal is input.
- the signal synthesizer 36 synthesizes two serial signals input from both data receivers 316 into one serial signal.
- the signal synthesizer 36 converts the synthesized serial signal from an electrical digital signal to a digital optical signal.
- the signal synthesis unit 36 inputs a serial signal as an optical signal to the frequency down conversion unit 410 of the RF receiver 48 via the optical communication cable 72.
- the frequency down-conversion unit 410 converts a serial signal into an electrical signal for signal processing.
- the frequency down-conversion unit 410 extracts a signal corresponding to the MR signal of each coil element 106 from the electrical serial signal.
- the frequency down-conversion unit 410 multiplies the extracted MR signal by the local signal input from the variable frequency generation unit 408, and further passes only a desired signal band by filtering. As a result, the frequency down-conversion unit 410 frequency-converts (down-converts) the MR signal and inputs the MR signal whose frequency is lowered to the signal processing unit 412.
- the signal processing unit 412 generates raw data of the MR signal by performing predetermined signal processing on the “MR signal whose frequency has been lowered”.
- the raw data of the MR signal is input as an optical signal to the image reconstruction unit 56 via the optical communication cable 74, and is converted into k-space data and stored in the image reconstruction unit 56.
- the gate signal may be superimposed on the reference signal in the same manner as the trigger signal.
- the configuration of the coil side wireless communication device 200 and the control side wireless communication device 300A can be simplified because the number of wireless communication paths can be reduced by one by omitting the configuration of the antennas 206d and 306d.
- the RF coil device 100A is taken as an example.
- the RF coil device 100B is similar to the above in terms of power supply and wireless communication.
- the system control unit 52 determines the repetition time in the pulse sequence, the type of the RF pulse, the center frequency of the RF pulse, and the bandwidth of the RF pulse based on the imaging conditions input by the operator via the input device 62.
- the imaging conditions such as are determined.
- the system control unit 52 inputs the imaging conditions determined as described above to the pulse waveform generation unit 404.
- the pulse waveform generation unit 404 generates a baseband pulse waveform signal using the reference clock signal input from the fixed frequency generation unit 406 in accordance with the imaging conditions input from the system control unit 52.
- the pulse waveform generation unit 404 inputs a baseband pulse waveform signal to the frequency up-conversion unit 402.
- the frequency up-conversion unit 402 multiplies the baseband pulse waveform signal by the local signal input from the variable frequency generation unit 408, and further passes only a desired signal band by filtering, thereby performing frequency conversion (up-conversion). Conversion).
- the frequency up-conversion unit 402 inputs the baseband pulse waveform signal whose frequency is thus increased to the RF transmitter 46.
- the RF transmitter 46 generates an RF pulse based on the input pulse waveform signal.
- FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a flow of an imaging operation performed by the MRI apparatus 20A according to the first embodiment.
- the RF coil devices 100A and 100B are connected to the two coil-side wireless communication devices 200 will be described, but this is only an example. Even when another RF coil device such as a shoulder is used or when one or three or more coil-side wireless communication devices 200 are used, the same processing as that of the present embodiment is executed.
- the operation of the MRI apparatus 20A will be described according to the step numbers shown in FIG.
- the top plate 34 is in the predetermined position described in the uppermost part of FIG. That is, the rear end of the top plate 34 coincides with the rear end of the top plate slide portion 33b.
- the subject P is placed on the top plate 34, and the RF coil devices 100A and 100B are attached to the subject P.
- One coil-side wireless communication device 200 connected to the RF coil device 100A via the cable 102 is detachably fixed to the one control-side wireless communication device 300A by a fixing mechanism 500 (FIG. 4 to FIG. 4). (See FIG. 6).
- another coil-side wireless communication device 200 connected to the RF coil device 100B via the cable 102 is detachably mounted and fixed to another control-side wireless communication device 300A (FIGS. 4 to 6). reference).
- the ID transmission unit 222 of one coil-side wireless communication device 200 uses the power supplied wirelessly from the ID reception unit 322 of the control-side wireless communication device 300 ⁇ / b> A to be communicated. Based on this, the identification information of the RF coil device 100A is wirelessly transmitted to the ID receiving unit 322 (see FIG. 11).
- the ID transmitter 222 of another coil-side radio communication device 200 operates based on the power supplied wirelessly from the ID receiver 322 of the control-side radio communication device 300A to be communicated, and uses the identification information of the RF coil device 100B. Wireless transmission to the ID receiving unit 322 is performed.
- the system control unit 52 acquires the identification information of the two RF coil devices 100A and 100B from the ID reception unit 322 of each control-side wireless communication device 300A. As a result, the system control unit 52 recognizes to which control-side wireless communication device 300A the coil-side wireless communication device 200 is connected to the RF coil devices 100A and 100B.
- the system control unit 52 By acquiring the identification information, the system control unit 52 outputs a communication permission between each control-side wireless communication device 300A and each coil-side wireless communication device 200 fixed thereto. Further, the system control unit 52 performs the present operation based on the imaging conditions input to the MRI apparatus 20A via the input apparatus 62 and information on the coils used (in this example, the RF coil apparatuses 100A and 100B are used). Set some of the scanning imaging conditions.
- the wireless transmission of the identification information of the RF coil devices 100A and 100B from each ID receiving unit 322 is performed at a constant time interval until communication between each coil-side wireless communication device 200 and each control-side wireless communication device 300A is stopped. Is executed continuously. Thereby, the system control unit 52 determines that there is no problem in communication between each coil-side wireless communication device 200 and each control-side wireless communication device 300A. Thereafter, the process proceeds to step S2.
- step S2 since the top plate 34 is in the predetermined position, the coil La1 of the bed side charging unit 550 and the coil La2 of the power transfer unit 320a are in an electromagnetically coupled position. Therefore, after outputting the communication permission, the system control unit 52 causes the power receiving unit 220 to start supplying power from the bed side charging unit 550 via the power transfer unit 320a.
- the power receiving unit 220 starts supplying power to each unit of the coil-side wireless communication device 200 and each unit of the RF coil devices 100A and 100B with the accumulated power of the rechargeable battery BA.
- each control-side wireless communication device 300A transmits the reference signal reception unit 218 of each coil-side wireless communication device 200 to the reference signal reception unit 218 via the wireless communication path between the antennas 306b and 206b according to the communication permission.
- Input of a digital reference signal is started (the reference signal is continuously transmitted by radio). Note that a trigger signal for determining sampling timing is also superimposed (added) on the transmitted reference signal.
- step S2 some of the imaging conditions for the main scan may be continuously set during the charging period of step S2.
- the system control unit 52 sets a part of the imaging conditions that are not set in the main scan based on the conditions input via the input device 62. Thereafter, the process proceeds to step S3.
- Step S3 The remaining amount determination units 250 of the RF coil devices 100A and 100B constantly detect the charging voltage of the rechargeable battery BA, and when the charging voltage of the rechargeable battery BA reaches the value at the completion of charging, the charging completion signal Is output.
- the charge completion signal is input to the ID transmission unit 222, for example.
- the ID transmission unit 222 wirelessly transmits a charge completion signal to the ID reception unit 322.
- the charge completion signal transmitted by the ID transmission unit 222 may be converted into another signal such as temporarily shortening the transmission time interval of the identification information of the RF coil device 100A.
- the system control unit 52 stops the charging by the bed side charging unit 550, and step S4 Shift processing to. Until then, the system control unit 52 continues charging.
- a charging completion signal may be input to the system control unit 52 from the sound sensor via the internal wiring at the timing when the sound sensor receives the dial tone.
- the system control unit 52 performs the RF coil device 100A and the coil-side wireless communication device 200 when executing the pulse sequence of the same subject P based on the imaging conditions of a part of the main scan set up to step S2. Is calculated, and an estimated power consumption is calculated by adding a predetermined margin to this. The system control unit 52 calculates a charging voltage that can output the estimated power consumption as the charging end voltage.
- the system control unit 52 inputs the charging end voltage to the remaining amount determination unit 250 through any of the wireless communication paths.
- the charge end voltage may be input from the gate signal transmission unit 324 to the remaining amount determination unit 250 via the gate signal reception unit 224.
- the remaining amount determination unit 250 outputs the above-described charging completion signal when the charging voltage of the rechargeable battery BA reaches the value of the charging end voltage, and thereafter operates in the same manner as described above. After charging is completed in this way, the process proceeds to step S4.
- Step S4 The top board drive device 35 moves the top board 34 into the gantry 21 according to the control of the system controller 52 (see FIG. 8). Thereafter, the process proceeds to step S5.
- Step S5 The system control unit 52 controls each unit of the MRI apparatus 20A to execute a pre-scan.
- a pre-scan for example, a correction value of the center frequency of the RF pulse is calculated, and a sensitivity distribution map of each coil element 106 in the RF coil devices 100A and 100B is generated. Thereafter, the process proceeds to step S6.
- Step S6 The system control unit 52 sets the remaining imaging conditions for the main scan based on the execution result of the pre-scan.
- the imaging conditions include information on which coil element 106 is used for reception in the main scan.
- the system control unit 52 inputs the coil element information used for reception in the main scan to the selection control unit 108 of the RF coil device 100A via any one of the wireless communication paths.
- Information on the coil element 106 used for reception is, for example, wirelessly transmitted from the gate signal transmission unit 324 to the gate signal reception unit 224 and then input from the gate signal reception unit 224 to the selection control unit 108. The same applies to the RF coil device 100B. Thereafter, the process proceeds to step S7.
- the system control unit 52 controls each unit of the MRI apparatus 20A to execute the main scan. Specifically, a static magnetic field is formed in the imaging space by the static magnetic field magnet 22 excited by the static magnetic field power supply 40. Further, a current is supplied from the shim coil power source 42 to the shim coil 24, and the static magnetic field formed in the imaging space is made uniform. Note that during execution of the main scan, the above-described gate signal is continuously wirelessly transmitted from the gate signal transmission unit 324 to the gate signal reception unit 224 between the antennas 306d and 206d.
- MR signals from the subject P are collected by sequentially repeating the following steps ⁇ 1> to ⁇ 5>.
- MR signals from the subject P are collected by sequentially repeating the following steps ⁇ 1> to ⁇ 5>.
- the system control unit 52 drives the gradient magnetic field power supply 44, the RF transmitter 46, and the RF receiver 48 according to the pulse sequence, thereby forming a gradient magnetic field in the imaging region including the imaging region of the subject P.
- the RF pulse is transmitted from the transmission RF coil 28 to the subject P. Only during the period in which the RF pulse is transmitted to the subject P, the gate signal is turned on, for example.
- an on-level gate signal is input from the gate signal receiving unit 224 of one coil-side radio communication device 200 to the selection control unit 108 of the RF coil device 100A.
- An on-level gate signal is also input from the gate signal receiving unit 224 of the other coil-side radio communication device 200 to the RF coil device 100B.
- each gate signal is switched to, for example, an off level, and each coil element 106 selected for reception in the RF coil devices 100A and 100B is generated by nuclear magnetic resonance in the subject P.
- An MR signal is detected.
- the detected analog MR signal is input from each coil element 106 to the corresponding preamplifier PMP, amplified, and then input to the corresponding A / D converter 212 (see FIG. 11).
- Each A / D converter 212 corresponding to each coil element 106 selected for reception samples and quantizes the MR signal based on the reference signal in synchronization with the timing at which the trigger signal is wirelessly transmitted. To start.
- Each A / D converter 212 inputs a digital MR signal to the P / S converter 214.
- the P / S converter 214 of one coil-side radio communication device 200 converts a plurality of MR signals respectively input from the plurality of A / D converters 212 of the RF coil device 100A into serial signals, and transmits the data to the data. Input to the unit 216.
- the P / S converter 214 of the other coil-side wireless communication device 200 converts a plurality of MR signals respectively input from the plurality of A / D converters 212 of the RF coil device 100B into serial signals, and transmits the data to the serial signals. Input to the unit 216.
- Each of the data transmission units 216 on the RF coil device 100A side and the RF coil device 100B side generates a MR signal for wireless transmission by performing predetermined processing on the serial MR signal, and these are generated from the antenna 206a to the antenna 306a. , And wirelessly transmitted through the induction electric field.
- the data receiving unit 316 of one control-side wireless communication apparatus 300A extracts the original digital serial signal from the received MR signal for wireless transmission, converts it into an optical signal, and converts it into an optical signal.
- the serial signal includes each MR signal detected by the RF coil device 100A).
- the data receiving unit 316 of the other control-side wireless communication apparatus 300A extracts the original digital serial signal from the received MR signal for wireless transmission, converts it into an optical signal, and inputs this to the signal combining unit 36.
- This serial signal includes each MR signal detected by the RF coil device 100B).
- the signal synthesizer 36 synthesizes the serial signals as the two optical signals input from both the data receivers 316 into the serial signal as one optical signal. The synthesis may be performed after returning to an electrical signal. In this way, two serial signals respectively received by the two wireless communication paths on the RF coil device 100A side and the RF coil device 100B side are combined into one serial signal. By combining, for example, the signal length is doubled.
- the synthesized serial signal includes MR signals received by the two coil elements 106 of the RF coil device 100A and the two coil elements of the RF coil device 100B.
- the signal synthesis unit 36 inputs a serial signal as a synthesized optical signal to the frequency down conversion unit 410 of the RF receiver 48 via the optical communication cable 72.
- the frequency down-conversion unit 410 converts a serial signal into an electrical signal for signal processing as an example here.
- the frequency down-conversion unit 410 extracts signals corresponding to the MR signals of the four coil elements 106 from the electrical serial signal.
- the frequency down-conversion unit 410 performs frequency conversion on each MR signal received by the four coil elements 106 and inputs each MR signal whose frequency is lowered to the signal processing unit 412.
- the signal processing unit 412 generates raw data of the MR signal by performing predetermined signal processing on the input MR signal.
- the signal processing unit 412 converts the raw data of the MR signal from an electrical digital signal to a digital optical signal.
- the signal processing unit 412 inputs the raw data of the MR signal as an optical signal to the image reconstruction unit 56 (for example, disposed in the control room) via the optical communication cable 74.
- the image reconstruction unit 56 converts the raw data of the MR signal from an optical signal to an electrical signal, further converts it into k-space data, and stores the k-space data.
- Step S8 The system control unit 52 determines whether or not an unexecuted main scan remains for the subject P that is the target of the main scan in the immediately preceding step S7. When the unexecuted main scan remains, the system control unit 52 returns the process to step S5, and when not, the system control unit 52 shifts the process to step S9.
- the top board driving device 35 takes out the top board 34 from the gantry 21 and returns it to a predetermined position on the support base 33 (see the lowermost stage in FIG. 8) under the control of the system control unit 52.
- the image reconstruction unit 56 reconstructs image data by performing image reconstruction processing including Fourier transform on k-space data.
- the image reconstruction unit 56 performs luminance correction processing on the reconstructed image data using the sensitivity distribution map generated by the pre-scan.
- the image reconstruction unit 56 stores the image data after the brightness correction in the image database 58 (see FIG. 1).
- the image processing unit 60 takes in the image data from the image database 58, performs predetermined image processing on the image data, generates display image data, and stores the display image data in the storage device 66.
- the system control unit 52 transfers the display image data to the display device 64 and causes the display device 64 to display the image indicated by the display image data.
- the input of the reference signal is started in step S1, but this is only an example.
- the input of the reference signal may be started immediately before the pre-scan in step S5.
- the above is the description of the operation of the MRI apparatus 20A of the first embodiment.
- the RF coil device 100A Charging of the rechargeable battery BA in 100B is automatically started (see step S2, FIG. 10 and FIG. 11). Therefore, in the configuration in which the digitized MR signal is wirelessly transmitted from the RF coil apparatuses 100A and 100B to the control side (RF receiver 48 side) of the MRI apparatus 20A, the RF coil is not imposed on the user. The power of the devices 100A and 100B can be secured.
- power is wirelessly transferred from the bed side charging unit 550 to the power transfer unit 320a via the induction magnetic field, and further, power is wirelessly transmitted from the power transfer unit 320a to the power receiving unit 220 via the induction magnetic field.
- the rechargeable battery BA is charged in the unit 220. In the configuration for charging as described above, the power line is not arranged in the top plate 34.
- the power of the RF coil devices 100A and 100B can be secured without including the power line in the top plate 34.
- the power line 560 is fixedly disposed in the top plate slide portion 33 b of the support base 33 so that the power line 560 does not move following the horizontal movement of the top plate 34.
- the bed side charging unit 550 that functions as a power supply unit and the power transfer unit 320a of the control side wireless communication device 300A are provided in the top plate slide unit 33b so as not to move when the top plate 34 is moved.
- the electric power received from the power supply line 560 is wirelessly transmitted (wireless transfer). Accordingly, the state (stretched state) of the power supply line connecting the support base 33 and the top board 34 of the bed apparatus 32 does not vary depending on the top board position. Power fluctuation can be made extremely small.
- the signal line of the MR signal and the power supply line are separated.
- digital MR signals received wirelessly from the RF coil devices 100A and 100B can be transmitted as optical signals from the signal synthesis unit 36 and the RF receiver 48 in the imaging room to the image reconstruction unit 56 outside the gantry 21. Therefore, the influence of external noise during transmission can be reduced.
- the coil-side radio communication device 200 on the MR signal transmission side and the control-side radio communication device 300A on the reception side are fixed in proximity to each other, and the proximity radio communication via the induction electric field is performed.
- the wireless output can be made lower than that of conventional digital wireless communication, it is easy to comply with the laws and regulations of various countries. Since the wireless output can be lowered in addition to the point where the transmission side and the reception side are close to each other, there is no problem that the transmission data is reflected around and the transmission data is deteriorated. Therefore, a digital MR signal can be satisfactorily transmitted wirelessly from the RF coil apparatuses 100A and 100B to the control side of the MRI apparatus 20A.
- each coil-side radio communication device 200 and control-side radio communication device 300A can use only one set of MR signal transmission antennas (wireless communication paths) and prevent interference between MR signals. There is no need to perform frequency separation to achieve this.
- control-side wireless communication device 300A is provided at a plurality of locations, and the coil-side wireless communication device 200 may be fixed to any one of the control-side wireless communication devices 300A. Accordingly, regardless of the position of the RF coil device mounted on the subject, that is, the position of the RF coil device (100A, 100B) on the top plate 34, the coil-side wireless communication device 200 The control-side radio communication apparatus 300A can be fixed in proximity and MR signals can be transmitted wirelessly.
- the configuration of the MRI apparatus 20A can be simplified. As a result, the manufacturing cost of the MRI apparatus 20A can be reduced.
- a plurality of MR signals detected by the coil elements 106 of the RF coil devices 100A and 100B are combined into one serial signal by the signal combining unit 36 and then input to the RF receiver 48 outside the bed device 32. Is done. For this reason, the number of cables for the RF receiver 48 is reduced, and inspection, maintenance, and repair (part replacement) are facilitated. The reason will be described below.
- MRI equipment is usually shipped in a state of being disassembled for each unit, and operations such as assembly and installation adjustment are performed at the installation location. And it is often shipped as the bed apparatus 32 in a state where the support base 33 and the top board 34 are integrated.
- the number of connection cables between the RF coil device mounted on the subject P and the control side (RF receiver side) of the MRI apparatus is increased due to the increase in the number of channels.
- connection ports for connecting an RF coil apparatus are provided on the top plate, and each connection port has 16 channels.
- the signal lines can be connected.
- the number of signal lines on the support base 33 side can be reduced to one by the signal synthesis unit 36 as a minimum case. For this reason, the signal line connection work between the bed apparatus 32 side and the RF receiver 48 in the gantry 21 is facilitated. Accordingly, inspection, maintenance and repair (part replacement) are facilitated.
- Recent couches are equipped with casters, and some are configured to be dockable to the gantry 21 in the imaging room. This is used for the purpose of transporting the patient to the imaging room on a top board in a separate room. If the present embodiment is applied to such a dockable bed apparatus, the number of signal lines coming out from the bed apparatus 32 is small, so that docking work immediately before imaging is facilitated. As a result, the work time immediately before the MRI inspection can be shortened, so that a quick inspection can be performed.
- the power of the RF coil apparatus can be secured without imposing a burden on the user.
- the first embodiment an example in which a total of four digitized MR signals are combined into one serial signal has been described.
- the embodiment of the present invention is not limited to such an aspect. If the number of signal lines can be greatly reduced, the same effect as in the first embodiment can be obtained. For example, when three or more RF coil devices are mounted on the subject P and there are a large number of MR signals detected by a considerable number of coil elements, all the MR signals are converted into one serial signal, and the signal synthesizer 36. When the signals are combined and input to the RF receiver 48, a communication time is required corresponding to the signal length.
- the signal synthesizer 36 that synthesizes a plurality of digital MR signals into one serial signal may be provided by the number of signal lines of MR signals connected to the RF receiver 48. Then, each signal line from the signal synthesizer 36 may be connected to the RF receiver 48. This is the same for the second and third embodiments.
- information on the coil element 106 used for reception is wirelessly transmitted from the gate signal transmission unit 324 to the RF coil devices 100A and 100B before the main scan, and only the MR signal detected by the selected coil element 106 is transmitted.
- An example of wireless transmission has been described.
- the embodiment of the present invention is not limited to such an aspect.
- Each unit may be configured so that information on the coil element 106 used for reception is not input to the RF coil devices 100A and 100B. In that case, the MR signals detected by all the coil elements 106 are converted into digital serial signals and transmitted wirelessly as described above. Then, only the MR signal of the coil element 106 selected for reception is extracted from the MR signals received by the antennas 206a and 306a and used for image reconstruction. This is the same for the second and third embodiments.
- the power transfer unit 320a is arranged in the control-side wireless communication device 300A.
- the embodiment of the present invention is not limited to such an aspect.
- the power transfer unit 320a may be arranged as a configuration independent of the control-side wireless communication device 300A. This also applies to the second embodiment described below.
- the embodiment of the present invention is not limited to such an aspect.
- the rechargeable battery BA and the remaining amount determination unit 250 may be disposed in the coil-side wireless communication device 200.
- the A / D converter 212 and the P / S converter 214 may be arranged not in the RF coil devices 100A and 100B but in the coil-side wireless communication device 200. This is the same for the second and third embodiments.
- the rechargeable battery BA is, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride rechargeable battery, but other charge / discharge elements such as an electric double layer capacitor may be used instead.
- the charge / discharge element means a circuit element that can be repeatedly charged and discharged, such as a capacitor and a secondary battery. This is the same for the second and third embodiments.
- the MRI apparatus 20B of the second embodiment can wirelessly transmit power to the RF coil apparatuses 100A and 100B even when the top plate 34 is in the gantry 21.
- Other functions are almost the same as those of the first embodiment, and therefore, description will be made focusing on differences from the first embodiment.
- the block diagram of the entire MRI apparatus 20B is the same as the configuration shown in FIG. 1 of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
- the general structure of the gantry 21 and the couch device 32, the configuration of the RF coil devices 100A and 100B, and the arrangement and configuration of the fixing mechanism 500 are the same as those described with reference to FIGS.
- FIG. 13 is a schematic plan view of the apparatus coordinate system XZ plane showing an arrangement example of the gantry side charging unit 572 and the bed side charging unit 574 of the MRI apparatus 20B of the second embodiment.
- FIG. 14 is a schematic plan view showing a state in which the top plate 34 is moved in the apparatus coordinate system Z-axis direction from the state of FIG.
- FIG. 15 is a schematic plan view showing a state in which the top plate 34 is further moved back from the state of FIG. 14 so that the entire top plate 34 can be accommodated in the gantry 21.
- control-side wireless communication devices 300B in the top board 34 is substantially the same as that of the control-side wireless communication device 300A (see FIG. 7) of the first embodiment.
- Each control-side wireless communication device 300B is individually connected to the optical communication cable 301 in the top plate 34 as in the first embodiment.
- the top plate 34 is disposed on the top of the gantry 21 along the rail 80b of the gantry 21 and the protrusion 84 (see FIGS. 3 and 9) of the top plate slide portion 33b of the support base 33 from above the top plate slide portion 33b. Move over.
- the charging battery BA in the RF coil devices 100 ⁇ / b> A and 100 ⁇ / b> B can be charged by the charging mechanism in the gantry 21 or the charging mechanism in the support base 33.
- 10 bed-side charging units 574 are arranged in each of the protruding portions 84 on both sides of the top plate slide portion 33 b of the support base 33.
- the bed-side charging unit 574 is equidistant along the side surface (along the device coordinate system Z-axis direction) on the side surface (the surface facing the side surface of the top plate 34) of the protruding portion 84b. Be placed.
- the bed side charging unit 574 is a rectangular region with 20 diagonal lines in FIG. That is, 10 bed-side charging units 574 are arranged at equal intervals from one end side to the other end side of each protrusion 84b.
- a current for charging is separately supplied to each bed side charging unit 574 by an individual fixed wiring (not shown) in the protruding portion 84.
- each gantry-side charging units 572 are arranged in each of the rails 80b on both sides of the gantry 21, respectively.
- the three-dimensional shape of the rail 80b is the same as that of the rail 80a of the first embodiment (see FIG. 2).
- the gantry side charging units 572 are arranged at equal intervals along the side surface (along the Z-axis direction) on the side surface of the rail 80b (the surface facing the side surface of the top plate 34).
- Each gantry side charging unit 572 is individually wired with a power line from the protruding portion 84 of the support base 33 via connectors 580 and 582 (see FIG. 18) described later.
- the gantry side charging unit 572 is arranged only in a half region in the rail 80b. Specifically, the gantry side charging units 572 are arranged at equal intervals from the inlet side (the support base 33 side) of the gantry 21 to the center of the gantry 21. The reason why a sufficient charging function can be secured even with such a partial arrangement will be described below.
- width and “interval” are the width and interval in the moving direction of the top plate 34 (the Z-axis direction).
- wireless communication apparatus 300B is larger than the sum of the width
- the width of the bed side charging unit 574 and the interval between the bed side charging units 574 are equal to the width of the gantry side charging unit 572 and the interval between the gantry side charging units 572, respectively. Therefore, the width of the control-side wireless communication device 300B is larger than the sum of the width of the bed-side charging unit 574 and the interval between the bed-side charging units 574.
- the gantry side charging unit 572 is arranged at equal intervals not only in the half in the rail 80b but also in the entire area in the rail 80b.
- the control-side wireless communication device 300B to be communicated with the RF coil devices (100A, 100B) includes the gantry-side charging unit 572 and the bed-side charging unit 574. Since it faces at least one of these, it becomes a chargeable position.
- the width and interval of the gantry side charging unit 572 and the bed side charging unit 574 are set as described above in comparison with the width of the control side wireless communication device 300B.
- said "facing" means that the coil in the gantry side charging unit 572 or the bed side charging unit 574 and the coil of the control side wireless communication device 300B are close to being electromagnetically coupled. It is. In the following description, “opposing” is used to mean “being close to both electromagnetically coupled”.
- the gantry side charging unit 572 is disposed only in a half region in the rail 80b. Therefore, when the entire top plate 34 is in the gantry 21 (see FIG. 15), if the control-side wireless communication device 300B on the back side of the gantry 21 is a communication target with the RF coil device (100A, 100B), the control is performed. The side wireless communication device 300B cannot be charged. However, the reason why such a situation hardly occurs in actual imaging will be described below.
- the coil-side wireless communication device 200 connected to the RF coil devices 100A and 100B is most easy to use and is fixed in proximity to the control-side wireless communication device 300B at the closest position on the top board 34. It is considered to be the target.
- the control-side wireless communication device 300B to be communicated has a plurality of positions regardless of the position of the top plate 34 in the Z-axis direction. It faces at least one of the gantry side charging unit 572 and the bed side charging unit 574. That is, if the gantry side charging unit 572 is arranged up to the center of the gantry 21, the control side wireless communication device 300B can be charged.
- this logic will be described with reference to two examples of FIGS.
- a coil-side wireless communication device 200 (not shown) connected to the RF coil device 100C is, for example, a control-side wireless communication device 300B closest to the mounting position of the RF coil device 100C, that is, a hatched line in FIG. It is connected to the control side wireless communication device 300B.
- control-side wireless communication device 300 ⁇ / b> B indicated by hatching is opposed to the gantry-side charging unit 572 that is closest to the center of the gantry 21, and is positioned electromagnetically with the gantry-side charging unit 572. Combined. Therefore, in the arrangement of FIG. 14, the control-side wireless communication device 300 ⁇ / b> B indicated by oblique lines can receive power from the gantry-side charging unit 572 during imaging.
- the pelvis is imaged.
- the subject P is placed, for example, with the head at the back of the gantry 21 and the body axis direction aligned with the sliding movement direction of the top plate 34.
- the RF coil device 100B dedicated to the pelvis part is attached, and the position of the top plate 34 is controlled so that the pelvis part is located at the magnetic field center.
- the coil-side radio communication device 200 connected to the RF coil device 100B is, for example, the control-side radio communication device 300B closest to the mounting position of the RF coil device 100B, that is, the control-side radio communication device indicated by hatching in FIG. Connected to 300B.
- control-side wireless communication device 300 ⁇ / b> B indicated by hatching is in a position that is electromagnetically coupled to the gantry-side charging unit 572 that is closest to the center of the gantry 21 and can receive power during imaging. .
- the entire inside of the rail 80b is arranged. It is not necessary to arrange the gantry side charging unit 572 over the whole. If the gantry side charging unit 572 is arranged up to the center of the gantry 21 in the rail 80b as in the second embodiment, it is considered that a practically sufficient charging function can be secured.
- five gantry-side charging units 572 are arranged in the rails 80b on both sides, but this is only an example.
- the number of arrangement may be six, or two to four.
- FIG. 16 shows a coil Ls1 for power transmission in each gantry side charging unit 572, a coil Ls1 for power transmission in each bed side charging unit 574, and a coil for power reception in each control side wireless communication device 300B.
- It is a plane schematic diagram of the apparatus coordinate system XZ plane showing the coil length and interval of Ls2.
- wireless communication apparatus 300B and the separate power supply line with respect to each gantry side charging part 572 and each bed side charging part 574 are abbreviate
- each gantry side charging unit 572 has a coil Ls1
- each control side wireless communication device 300B has a coil Ls2
- each bed side charging unit 574 has a coil Ls1.
- the length direction of the coil is a normal direction of a cross section parallel to the outer diameter and inner diameter of the coil.
- the direction of each interval between the coils Ls1 and the coils Ls2 is also the same as the length direction of the coils.
- the coils Ls1 and Ls2 are arranged so that their length directions coincide with the Z-axis direction of the apparatus coordinate system (the extending direction of the rail 80b, that is, the sliding movement direction of the top plate 34).
- the coil length of the coil Ls1 is W1, and the coil length of the coil Ls2 is W2.
- the intervals between the gantry side charging units 572 and the intervals between the bed side charging units 574 are equal and both are arranged at equal intervals, the intervals between the coils Ls1 are all SP1.
- buried in the top plate 34 is arrange
- the interval SP1, the interval SP2, and the coil length W1 are equal to each other, and the coil length W2 is three times the coil length W1.
- the coil Ls2 in each control-side wireless communication device 300B is connected to the gantry-side charging unit 572 and the bed-side charging unit 574 until the center in the gantry 21. It faces the entire at least one coil Ls1.
- one coil Ls2 faces the entire two coils Ls1, as shown in FIG.
- the exciting current is supplied to only one of the two opposed coils Ls1. This is because when exciting currents are passed through the two coils Ls1, they cancel each other depending on the phase and frequency of the exciting currents flowing through both coils Ls1, and a sufficient induced current is not generated in the coil Ls2.
- control for supplying the exciting current only to one coil Ls1 facing the coil Ls2 as power transmission to one coil Ls2 is merely an example for simplifying the control.
- An induction current may be generated in one coil Ls2 by appropriately setting the phase and frequency of the excitation current and passing the excitation current through the two coils Ls1.
- FIG. 17 is a schematic plan view showing a state in which the top plate 34 is slightly moved to the back side of the gantry 21 from the state of FIG. In the state of FIG. 17, the two coils Ls ⁇ b> 2 on the left side of the drawing face one coil Ls ⁇ b> 1 of the gantry side charging unit 572.
- the four coils Ls2 underlined in the figure are opposed to the entire one coil Ls1 of the gantry side charging unit 572 and one coil Ls1 of another gantry side charging unit 572. Partly opposite.
- the four coils Ls2 on the right side of the figure are opposed to one coil Ls1 of the bed side charging unit 574, and partially on one coil Ls1 of another bed side charging unit 574. opposite.
- the coil Ls1 that partially faces the coil Ls2 in the control-side wireless communication device 300B to be communicated is not used for power transmission.
- An exciting current is supplied to the coil Ls1 that is generally opposed to the coil Ls2 in the control-side wireless communication device 300B to be communicated.
- a larger induced magnetic field is generated in the coil Ls2 and a larger induced current is caused by flowing the exciting current through the coil Ls1 entirely opposed to the coil Ls2. This is because.
- the coil length W2 of the coil Ls2 is partially or entirely opposed to at least one coil Ls1 even if the position of the top plate 34 in the apparatus coordinate system Z-axis direction is slightly shifted.
- the coil length W2 of the coil Ls2 on the power reception side is preferably equal to or greater than the sum of the coil length W1 of the coil Ls1 on the power transmission side and the interval SP1 between the coils Ls1. .
- the coil length W2 of the coil Ls2 may be opposed to the entire at least one coil Ls1 even if the position of the top plate 34 is slightly shifted. In this case, it is because an induction current can be efficiently generated in the coil Ls2 by supplying the excitation current to one coil Ls1 that is opposed to the whole. That is, power can be transmitted efficiently by radio.
- the coil length W2 of the coil Ls2 is equal to or greater than the sum of twice the coil length W1 of the coil Ls1 and the interval SP1 between the coils Ls1, as shown in FIG. desirable.
- the coil lengths W1 and W2 and the intervals SP1 and SP2 are not limited to the mode shown in FIG. 16, and can be arbitrarily changed within a range that satisfies the “condition A”, for example.
- FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of the gantry 21 and the bed apparatus 32 of the MRI apparatus 20B of the second embodiment in the YZ plane of the apparatus coordinate system.
- the upper part of FIG. 18 shows a state in which the height of the support base 33 is lowered by the elevating part 33a, and the lower part of FIG. 18 shows that the height of the protrusion 84 (see FIG. 3) of the top plate slide part 33b is the rail 80b.
- the state in which the height of the support base 33 is raised by the elevating part 33a so as to match the height of is shown. That is, the lower part of FIG. 18 is a state in which the top plate 34 can be slid into the gantry 21 from the top slide portion 33b side.
- connectors 580 and 582 are provided at the tip of the rail 80b on the top plate slide portion 33b side and the tip of the protrusion 84 of the top plate slide portion 33b on the rail 80b side, respectively.
- each gantry-side charging unit 572 is individually connected to the power supply line via the protrusion 84 of the top plate slide part 33b and the wiring (not shown) in the elevating part 33a ( (See FIG. 13).
- FIG. 19 is a schematic cross-sectional view of the gantry 21 of the MRI apparatus 20B of the second embodiment in the XY plane of the apparatus coordinate system.
- FIG. 19 is a cross section of the gantry 21 with the top plate 34 inserted.
- FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the coil-side wireless communication device 200, the control-side wireless communication device 300B, and the gantry-side charging unit 572 by enlarging the dotted line frame portion of FIG. 19 and 20 show a state in which one coil-side wireless communication device 200 connected to the RF coil device 100A or 100B is closely fixed to one control-side wireless communication device 300B by the fixing mechanism 500.
- the control-side wireless communication device 300B is similar to the control-side wireless communication device 300A except that the coil Ls2 is provided so as to satisfy the above-described conditions instead of the coil La2 of the control-side wireless communication device 300A of the first embodiment. It is the same composition.
- the system control unit 52 excites the coil Ls1 opposed to the coil Ls2 through the lifting / lowering unit 33a, the protruding portion 84, the power supply line (not shown) in the connectors 580 and 582, and the power supply line in the rail 80b.
- Each part of the MRI apparatus 20B is controlled so that a current is supplied. Thereby, an induction magnetic field penetrating the side surface of the top plate 34 and the side surface of the rail 80b is generated, and an induction current flows through the coil Ls2.
- a part of the induced current flowing in the coil Ls2 is converted into a direct current in the battery unit 304, and a rechargeable battery (not shown) in the battery unit 304 is charged.
- the control-side wireless communication device 300B operates by the stored power of the rechargeable battery.
- the remainder of the induction current of the coil Ls2 flows through the coil Lb1 as an excitation current for the coil Lb2 of the coil-side wireless communication device 200.
- the induced magnetic field that penetrates the top surface of the top plate 34 is generated by the current flowing through the coil Lb1, and the induced current flows through the coil Lb2 of the coil-side wireless communication device 200.
- the coil-side wireless communication device 200 charges the rechargeable battery BA in the RF coil device (100A or 100B) with the induced current flowing in the coil Lb2.
- the power transmission from the coil Ls1 of the bed side charging unit 574 to the rechargeable batteries BA of the RF coil devices 100A and 100B is the same as described above. That is, power is wirelessly transmitted via the induction magnetic field via the coils Ls2 and Lb1 of the control-side wireless communication device 300B and the coil Lb2 of the coil-side wireless communication device 200.
- the cross-sectional view in this case is the same as that in FIG. 10 of the first embodiment in which the coil La1 is replaced with the coil Ls1 and the coil La2 is replaced with the coil Ls2, and thus will be omitted.
- FIG. 21 is a block diagram showing the power supply system up to the RF coil device 100A and the MR signal transmission system detected by the RF coil device 100A in the same manner as FIG. 11 when the top board 34 is in the gantry 21. is there.
- the power transfer unit 320b of the control-side wireless communication device 300B is the same as the power transfer unit 320a of the first embodiment, except that the coil Ls2 is provided instead of the coil La2 as described above.
- a gantry side charging unit 572 is shown in FIG. 21 instead of the bed side charging unit 550 of FIG. Then, as described in FIG. 20, charging power is wirelessly transmitted from the gantry side charging unit 572 to the rechargeable battery BA of the RF coil device 100A via the power transfer unit 320b.
- FIG. 21 shows communication and power transmission with the cover member 104a side of the RF coil device 100A, but the same applies to the RF coil device 100B.
- the power supply system to the rechargeable battery BA when the top plate 34 is on the top plate slide portion 33b of the support base 33 replaces the coil La1 with the coil Ls1 in FIG. Since this is equivalent to replacing La2 with coil Ls2, it is omitted.
- FIG. 22 is a flowchart illustrating an example of the flow of an imaging operation performed by the MRI apparatus 20B of the second embodiment.
- the RF coil devices 100A and 100B are connected to the two coil-side wireless communication devices 200 will be described.
- the RF coil devices 100A and 100B are connected to the two coil-side wireless communication devices 200
- one or three or more coil-side wireless communication devices are used.
- the operation is the same when the apparatus 200 is used.
- the operation of the MRI apparatus 20B will be described below according to the step numbers shown in FIG.
- Step S21 The same as step S1 in FIG. 12 of the first embodiment.
- the coil-side wireless communication device 200 and the control-side wireless communication device 300 connected to the RF coil device 100A or 100B are within the communicable range, and the identification information of the RF coil devices 100A, 100B Input to the system controller 52.
- the system control unit 52 determines which control-side wireless communication device 300B is in communication with the RF coil devices 100A and 100B. Judge and output communication permission. Wireless transmission of identification information is continued at regular time intervals. The system control unit 52 sets a part of the imaging conditions for the main scan. Thereafter, the process proceeds to step S22.
- step S21 the top plate 34 is at a predetermined position farthest from the gantry 21.
- the system control unit 52 calculates the coordinate position in the device coordinate system of the coil Ls2 in each control-side wireless communication device 300B that is in communication with the RF coil devices 100A and 100B. To do.
- the system control unit 52 calculates which of the coils Ls1 of the bed-side charging unit 574 is entirely opposed to the coils Ls2.
- the system control unit 52 selects one of them for supplying an excitation current. Then, under the control of the system control unit 52, an excitation current is supplied to one coil Ls1 that faces the coil Ls2 in the control-side wireless communication device 300B that is a communication target with the RF coil device 100A. Similarly, an excitation current is supplied to one coil Ls1 that faces the coil Ls2 in the control-side wireless communication device 300B that is to be communicated with the RF coil device 100B.
- the rechargeable batteries BA of the RF coil devices 100A and 100B are charged by the operation described in FIG.
- Each power receiving unit 220 on the RF coil device 100A side and the RF coil device 100B side supplies power to each part of the coil-side wireless communication device 200 and each part of the RF coil devices 100A and 100B by the accumulated power of the rechargeable battery BA.
- the elevating part 33a raises the height of the support base 33 so that the height of the rail 80b matches the height of the protruding part 84 of the top plate slide part 33b.
- the connector 580 on the rail 80b side and the connector 582 on the protruding portion 84 side are connected to each other (see FIG. 18), and the charging current can be supplied to the gantry side charging unit 572.
- Such adjustment of the height of the support base 33 may be performed in step S21 or may be performed at the beginning of the next step S23.
- the reference signal transmission unit 318 of each control-side wireless communication apparatus 300B starts input of the reference signal according to the communication permission as in step S2 of the first embodiment (the reference signal is continuously transmitted by wireless transmission). ) A trigger signal is also superimposed on the transmitted reference signal.
- the system control unit 52 sets a part of the imaging conditions that are not set in the main scan based on the conditions input via the input device 62.
- step S23 without determining whether charging of the rechargeable batteries BA of the RF coil devices 100A and 100B is completed. This is because, in the second embodiment, charging is possible even when the top plate 34 is in the gantry 21, and thus charging does not necessarily have to be completed before pre-scanning.
- Step S ⁇ b> 23 The top board driving device 35 moves the top board 34 into the gantry 21 according to the control of the system control unit 52.
- step S23 light may be applied to the imaging region of the subject from a projector installed at the entrance of the gantry 21, and the subject P may be aligned on the top board 34.
- the top board driving device 35 moves the top board 34 according to the control of the system control unit 52 so that the imaging part of the subject P is directly under the projector, and the position of the top board 34 is adjusted during alignment. Fixed.
- the system control unit 52 causes the bed side charging unit 574 to charge the rechargeable battery BA as described above.
- the system control unit 52 updates the current position of the top board 34 and also updates the coordinate position of the coil Ls2 of the control-side wireless communication device 300B to be communicated. In this update, the Z-axis coordinate position is changed by the amount of movement of the top plate 34. Based on the coordinate position of the coil Ls2 of the control-side wireless communication device 300B to be communicated, the system control unit 52 calculates which of the coils Ls1 of the bed-side charging unit 574 that is generally opposed to the coil Ls2.
- the excitation current is supplied to one coil Ls1 that faces the coil Ls2 in the control-side wireless communication device 300B to be communicated with the RF coil device 100A.
- an excitation current is supplied to one coil Ls1 that faces the coil Ls2 in the control-side wireless communication device 300B that is to be communicated with the RF coil device 100B.
- the final position of the top board 34 is controlled thereafter.
- the first main scan in step S27 described later is a kidney examination
- the coil element 106 in the RF coil device 100B for the pelvis is more than the coil element 106 in the RF coil device 100A. Used a lot. Therefore, in step S23 before the first main scan, the final position of the top board 34 is controlled so that the pelvis of the imaging region is located in the vicinity of the magnetic field center. Thereafter, the process proceeds to step S24.
- the system control unit 52 controls each unit of the MRI apparatus 20B to execute the first pre-scan for the main scan.
- a correction value of the center frequency of the RF pulse is calculated, and a sensitivity distribution map of each coil element 106 in the RF coil devices 100A and 100B is generated.
- step S24 at least a part of the top plate 34 is in the gantry 21, and the coil Ls2 of the control-side wireless communication device 300B to be communicated faces the entire coil Ls1 of at least one gantry-side charging unit 572. That is, in step S24, as described in FIGS. 20 and 21, the rechargeable batteries BA in the RF coil devices 100A and 100B can be charged from the in-gantry charging unit 572 via the power transfer unit 320b.
- the charging period it is desirable not to charge during a period in which the RF pulse is transmitted from the transmitting RF coil 28. This is because the power of the RF pulse may fluctuate.
- the charging period it is desirable that charging is not performed during the MR signal detection period by the receiving RF coil 29, the coil element 106, or the like. This is because the MR signal is weak, and the current flowing in the rail 80b may affect the reception sensitivity.
- the period satisfying the first to third conditions that is, the “period in which there is no problem with charging” is, for example, between sequences or between intervals in the sequence.
- the rechargeable battery BA is charged by the in-gantry charging unit 572 in a period that satisfies all of the first condition to the third condition. .
- the RF coil device 100A or 100B is insufficient in power, it is charged so as to satisfy the first condition and the second condition, and charged while receiving the MR signal. May be.
- each rechargeable battery BA is charged by the in-gantry charging unit 572.
- the system control unit 52 updates the coordinate position of the coil Ls2 in each control-side wireless communication device 300B that is in communication with the RF coil devices 100A and 100B based on the current position of the top board 34. To do. Based on the updated coordinate position of each coil Ls2, the system control unit 52 calculates which of the coils Ls1 of the in-gantry charging unit 572 that is generally opposed to the coils Ls2.
- an exciting current is supplied to one coil Ls1 of the in-gantry charging unit 572 facing the coil Ls2 of the control-side wireless communication device 300B that is a communication target with the RF coil device 100A.
- an exciting current is supplied to one coil Ls1 of the in-gantry charging unit 572 facing the coil Ls2 in the control-side wireless communication device 300B to be communicated with the RF coil device 100B.
- the RF pulse transmission period, gradient magnetic field application period, and MR signal detection period are determined by the system control unit 52 that controls the entire MRI apparatus 20B. That is, whether or not the period satisfies the first to third conditions is determined by the system control unit 52, and the system control unit 52 controls each part of the MRI apparatus 20B, so that the coil of the charging unit 572 in the gantry A current is supplied to Ls1. Thereafter, the process proceeds to step S25.
- Step S25 The system control unit 52 sets the remaining imaging conditions of the first main scan in the same manner as in Step S6 of the first embodiment based on the execution result of the pre-scan. In the period of step S25, since the scan is not executed, the first to third conditions are satisfied, so that the rechargeable batteries BA are charged by the in-gantry charging unit 572 as described above. Thereafter, the process proceeds to step S26.
- Step S26 The system control unit 52 performs the RF coil device 100A and the coil when executing the first main scan, based on the imaging conditions of the first main scan, as in step S3 of the first embodiment.
- the estimated power consumption consumed by the side wireless communication device 200 is calculated.
- the system control unit 52 calculates a charging voltage that can output the estimated power consumption as the charging end voltage.
- the system control unit 52 inputs the charging end voltage to the remaining amount determination unit 250 of the RF coil device 100A through any of the wireless communication paths.
- the charge end voltage may be input from the gate signal transmission unit 324 to the remaining amount determination unit 250 via the gate signal reception unit 224.
- the remaining amount determination unit 250 constantly detects the charging voltage of the rechargeable battery BA, and outputs a “target reaching signal” when the charging voltage of the rechargeable battery BA reaches the value of the charging end voltage.
- the “target arrival signal” is input to the system control unit 52 through the same route as the “charge completion signal” in the first embodiment.
- the system control unit 52 similarly calculates the estimated power consumption consumed by the RF coil device 100B and the coil-side wireless communication device 200 when the first main scan is executed, and the same processing as described above is executed.
- the system control unit 52 proceeds to the next step S27 when receiving the “target arrival signal” from the remaining amount determination units 250 of both the RF coil devices 100A and 100B. Until then, the system control unit 52 continues charging the rechargeable battery BA by the in-gantry charging unit 572.
- Step S27 As an example of the first main scan, MR signals for the first group of images for the kidney examination are collected.
- first group for example, “first series” in which MR signals for 50 renal artery images are collected and “second series” in which MR signals of 50 renal vein images are collected are executed.
- the MR signal collection operation is the same as that in step S7 of the first embodiment, and thus a duplicate description is omitted.
- the system control unit 52 causes the charging power to each rechargeable battery BA to be wirelessly transmitted to the in-gantry charging unit 572 during a period that satisfies the first to third conditions. For example, after the end of the “first series” pulse sequence and before the start of the “second series” pulse sequence, the first to third conditions are satisfied and charging is executed. After the acquisition of the MR signal of the first main scan, the process proceeds to step S28.
- Step S28 The system control unit 52 controls each unit of the MRI apparatus 20B to cause the second main scan to be executed.
- MR signals for the second group of images, which are lung examinations are collected in step S31 described later.
- the pelvis of the imaging region is centered on the magnetic field.
- the position of the top plate 34 is controlled so as to be located in the vicinity.
- the system control unit 52 moves the top board 34 by controlling the top board driving device 35 so that the imaging region is located in the vicinity of the center of the magnetic field.
- the system control unit 52 updates the current position of the top plate 34 and the coordinate position of the coil Ls2 of each control-side wireless communication device 300B to be communicated to the coils Ls2. Recalculate which coil Ls1 is generally opposed.
- the in-gantry charging unit 572 including the coil Ls1 that is entirely opposed to the coil Ls2 is used for charging.
- each rechargeable battery BA is charged by the in-gantry charging unit 572 as described above. Thereafter, the process proceeds to step S29.
- Step S29 The system control unit 52 sets the remaining imaging conditions of the second main scan based on the execution result of the pre-scan in step S28.
- step S29 since the scan is not executed, each rechargeable battery BA is charged by the in-gantry charging unit 572 to satisfy the first to third conditions. Thereafter, the process proceeds to step S30.
- Step S ⁇ b> 30 The system control unit 52 calculates the estimated power consumption consumed by the RF coil device 100 ⁇ / b> A and the coil-side wireless communication device 200 when executing the second main scan, and the charging end voltage that can output the estimated power consumption.
- the charge end voltage is calculated and input to the remaining amount determination unit 250 of the RF coil device 100A. This method is the same as in step S26, and the charge end voltage is also input to the remaining amount determination unit 250 of the RF coil device 100B.
- step S26 the system control unit 52 proceeds to the next step S31 when the “target arrival signal” is received from the remaining amount determination unit 250 of both the RF coil devices 100A and 100B. Until then, the system control unit 52 continues charging the rechargeable battery BA by the in-gantry charging unit 572.
- Step S31 As an example of the second main scan, MR signals for the second group of images, which are lung examinations, are collected.
- a “first series” in which MR signals for 50 T1-weighted images are collected and a “second series” in which MR signals for 50 T2-weighted images are collected are executed.
- the first and second main scans are merely examples for making the explanation easy to understand, and other types such as imaging of other regions and proton density weighted images are used.
- the image of The MR signal collection operation is the same as described above.
- the system control unit 52 causes the charging power to each rechargeable battery BA to be wirelessly transmitted to the in-gantry charging unit 572 during a period that satisfies the first to third conditions. For example, charging is performed after the end of the first series pulse sequence and before the start of the second series pulse sequence. After the acquisition of MR signals for the second main scan, the process proceeds to step S32.
- Step S ⁇ b> 32 The top board driving device 35 takes out the top board 34 from the gantry 21 and returns it to a predetermined position on the support base 33 according to the control of the system control unit 52. Thereafter, the k-space data generated in the first and second main scans is subjected to the image reconstruction processing and the first embodiment, and the display image data is stored in the storage device 66 for display. An image indicated by the image data is displayed on the display device 64.
- the gantry side charging unit 572 is arranged in the rail 80b, the charging in the RF coil devices 100A and 100B is performed even when the top plate 34 is in the gantry 21, that is, during imaging. Battery BA can be charged.
- the width of the power receiving element on the power receiving side is equal to or larger than the sum of the width of the power transmitting element itself on the power transmitting side and the interval between the power transmitting elements.
- the coil length W2 of the coil Ls2 of the power transfer unit 320b is equal to or greater than the sum of the coil length W1 of each coil Ls1 of the gantry side charging unit 572 and the bed side charging unit 574 and the interval SP1 between the coils Ls1. It sets appropriately so that it may become (refer FIG. 16).
- the entire top plate 34 is on the top plate slide portion 33 b of the support base 33, a part of the top plate 34 is in the gantry 21, or the entire top plate 34 is in the gantry 21.
- the at least one coil Ls1 in the gantry side charging unit 572 and the bed side charging unit 574 is entirely opposed to the coil Ls2.
- the position of the top plate 34 in the Z-axis direction fluctuates in units of 1 mm, for example, regardless of the horizontal position of the top plate 34, power transfer is performed from the gantry side charging unit 572 or the bed side charging unit 574.
- the rechargeable battery BA in the RF coil devices 100A and 100B can be charged via the coil Ls2 of the unit 320b. As a result, there is no need to return the top plate 34 to a predetermined position on the top plate slide portion 33b in order to charge the RF coil devices 100A and 100B, and the degree of freedom of charging is improved.
- charging by the gantry side charging unit 572 is performed while avoiding the RF pulse transmission period, the gradient magnetic field application period, and the MR signal detection period. Therefore, the RF coil devices 100A and 100B can be charged by efficiently using the period between sequences, the interval period in the sequence, the imaging condition setting period, and the like without degrading the image quality. As a result, the charging period can be efficiently ensured without increasing the imaging time and without degrading the image quality.
- the second embodiment is inferior to the first embodiment only in that the coupling between the power supply line connected to the gantry side charging unit 572 in the rail 80b and the receiving coil element 106 occurs. In other respects, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
- the second embodiment is superior to the conventional configuration. This is because the power line in the rail 80b that transmits power to the gantry-side charging unit 572 by wire is fixed regardless of the position of the top plate, so that the power line in the rail 80b is stretched by the movement of the top plate 34. This is because it does not fluctuate. Therefore, (1) the power of the excitation RF pulse, (2) the coupling between the transmission RF coil 28 in the gantry 21 and the power supply line, and (3) the power supply line and the coil element 106 for reception. For the coupling in between, the variation with the top position is much smaller.
- the top board moves to the back side of the gantry.
- the SAR can be accurately calculated in the second embodiment as in the first embodiment.
- the length of the power supply line is shortened in order to reduce the degree of coupling.
- the gantry side charging unit 572 and the power supply line are arranged only in a half from the inlet side of the gantry 21 to the center of the gantry 21 in the rail 80b.
- the top 34 is moved so that the imaging region is the center of the magnetic field, even in the above configuration, in most cases, one of the plurality of gantry side charging units 572 and the bed side charging unit 574 is a communication target. This is because the control-side wireless communication device 300B can be charged and charged.
- the gantry side charging unit 572 is disposed in a minimum range to the extent that a practically sufficient charging function is ensured after the top plate 34 is inserted into the gantry 21. For this reason, in the second embodiment, the degree of coupling itself may be smaller than that of the conventional configuration.
- the gantry-side charging unit 572 is provided in the entire rail 80b. It may be arranged (from the entrance side of the gantry 21 to the innermost side). In this case, the degree of coupling between the power supply line and the receiving coil is greater than that in the above embodiment, but is superior to the conventional configuration in that the degree of coupling does not vary.
- the plurality of bed side charging units 574 and the plurality of gantry side charging units 572 have the same coil lengths and intervals between the coils. This is only an example for simplicity of explanation.
- the coil of the bed side charging unit 574 may be different from the coil Ls1 of the gantry side charging unit 572, and the coil interval of the bed side charging unit 574 may be changed from the interval SP1 between the coils Ls1 of the gantry side charging unit 572. Good.
- the bed side charging unit 550 of the first embodiment may be provided in the same arrangement as that of the first embodiment, instead of the bed side charging unit 574. That is, on the support base 33 side, the rechargeable battery BA is charged only when the top plate 34 is in a predetermined position. After the top plate 34 is inserted into the gantry 21, the rechargeable battery BA is charged by the gantry side charging unit 572. It may be configured.
- signals other than the MR signal are different inductive electric field coupling types. It is transmitted by in-rail wiring via a coupler.
- the above-mentioned “signals other than MR signals” are, for example, control signals such as gate signals and reference signals, and identification information signals of the RF coil devices 100A and 100B, which are transmitted by electrical wiring. . This has the effect of reducing the amount of signal converted into an optical signal.
- the third embodiment is a modification of the second embodiment, and is the same as the second embodiment except for the configuration that obtains the above effects. Therefore, the description will be focused on the difference from the second embodiment, and the description of the overlapping part will be omitted.
- FIG. 23 shows a power supply system up to the RF coil device 100A, a control signal transmission system up to the RF coil device 100A, an identification information transmission system from the RF coil device 100A when the top plate 34 is in the gantry 21.
- FIG. 2 is a block diagram showing an MR signal transmission system.
- the top-plate-side radio communication apparatus 300C and the rail-side radio communication apparatus 600 are arranged instead of the control-side radio communication apparatus 300B of the second embodiment. Therefore, in FIG. 23, the components other than the top-plate-side wireless communication device 300C and the rail-side wireless communication device 600 are the same as those in the second embodiment except for the difference in wiring.
- the top panel wireless communication apparatus 300C includes antennas 306a to 306g, a data receiving unit 316, a power transfer unit 320c, a reference signal transfer unit 388, an ID transfer unit 392, and a gate signal transfer unit 394.
- the power transfer unit 320 c includes power transfer coils Ls ⁇ b> 3 and Lb ⁇ b> 1 and a battery unit 304. Similar to the control-side wireless communication device 300B of the second embodiment, a plurality of top-plate-side wireless communication devices 300C are arranged in the top plate 34 (see FIG. 25 described later).
- the rail-side wireless communication apparatus 600 includes antennas 606e, 606f, and 606g, a charging unit 610, a reference signal transmission unit 618, an ID reception unit 622, and a gate signal transmission unit 624.
- the charging unit 610 includes a power transmission coil Ls1.
- a plurality of rail-side wireless communication devices 600 are arranged in the rail 80c of the gantry 21 (see FIG. 25 described later).
- the antennas 606e, 606f, and 606g of the rail side wireless communication device 600 are intended for communication with the antennas 306e, 306f, and 306g of the top plate side wireless communication device 300C, respectively.
- the antennas 306e, 306f, 306g, 606e, 606f, and 606g are, for example, inductive field coupling couplers.
- the MRI apparatus 20C of the third embodiment operates on the same route as that of the first and second embodiments for transmission of MR signals. That is, the data receiving unit 316 acquires an MR signal from the coil-side wireless communication apparatus 200 via an induced electric field, converts this to an optical signal, and transmits the optical signal to the signal combining unit 36.
- the MRI apparatus 20C of the third embodiment operates on a path substantially similar to that of the second embodiment with respect to the transfer of power to the RF coil apparatuses 100A and 100B.
- the power transfer unit 320c transmits power wirelessly transmitted from the coil Ls1 of the charging unit 610 of the rail-side wireless communication device 600 via the induction magnetic field to the coil Ls3.
- Received by The power transfer unit 320c charges a rechargeable battery (not shown) in the battery unit 304 with a part of the received power, and charges the remaining power in the RF coil devices 100A and 100B as in the second embodiment. Wireless transmission for charging the battery BA.
- the reference signal, (2) the gate signal, and (3) the identification information signal of the RF coil devices 100A and 100B are transmitted through a different path from the first and second embodiments.
- these transmission paths will be described in order.
- the reference signal transmission unit 618 of the rail-side wireless communication apparatus 600 is based on the reference clock signal input from the fixed frequency generation unit 406 and is similar to the reference signal transmission unit 318 of the first embodiment. Is generated. Further, the reference signal transmission unit 618 superimposes the trigger signal input from the system control unit 52 on the reference signal. Thereby, the reference signal transmission unit 618 wirelessly transmits both the reference signal and the trigger signal from the antenna 606e to the antenna 306e.
- Wireless transmission between the antenna 606e and the antenna 306e is performed via an induced electric field. That is, when the top plate 34 is positioned in the gantry 21 so that the antenna 606e of the rail side wireless communication device 600 in the rail 80c is electromagnetically coupled to the antenna 306e of the top plate side wireless communication device 300C. The above communication is executed. Note that wireless communication between the antenna 306f and the antenna 606f, which will be described later, and between the antenna 606g and the antenna 306g, is also performed via an induced electric field in the same manner as described above.
- the reference signal transfer unit 388 adjusts the wireless output of the reference signal and trigger signal received by the antenna 306e to an appropriate level. Then, the reference signal transfer unit 388 wirelessly transmits the reference signal and the trigger signal whose output levels are adjusted from the antenna 306b to the antenna 206b via the induction electric field. The reference signal and the trigger signal after being received by the antenna 206b are processed in the same manner as in the first embodiment.
- the gate signal transmission unit 624 wirelessly transmits the gate signal from the antenna 606g to the antenna 306g via the induction electric field in the same manner as the gate signal transmission unit 624 of the first embodiment.
- the gate signal transfer unit 394 adjusts the wireless output of the gate signal received by the antenna 306g to an appropriate level, and wirelessly transmits the gate signal from the antenna 306d to the antenna 206d via an induction electric field.
- the gate signal that has been received by the antenna 206d is processed in the same manner as in the first embodiment.
- the ID transfer unit 392 converts the identification information of the RF coil device 100A (100B) received by the antenna 306c by RFID into a signal for digital wireless transmission via an induced electric field, as in the first embodiment. Thereafter, radio transmission is performed from the antenna 306f to the antenna 606f.
- the ID receiving unit 622 extracts identification information of the RF coil device 100A (100B) from the digital wireless signal received by the antenna 606f, and transmits this identification information to the system control unit 52.
- FIG. 24 is a schematic cross-sectional view on the XY plane of the apparatus coordinate system showing the main part of the signal and power transmission system when the top plate 34 of the MRI apparatus 20C of the third embodiment is in the gantry 21. is there.
- the coil-side wireless communication device 200 is fixed in proximity to the top-plate-side wireless communication device 300C on the upper surface of the top-plate 34 by the fixing mechanism 500, as in the first and second embodiments. Is done.
- the antennas 306a to 306d and the coil Lb1 are electromagnetically coupled to the antennas 206a to 206d and the coil Lb2, respectively, when the coil side wireless communication device 200 is fixed as described above.
- the top plate 34 is disposed on the upper surface side.
- the antennas 306e to 306g and the coil Ls3 are connected to the antennas 606e to 206g and the coil Ls1 of the rail-side wireless communication device 600, respectively, so as to be electromagnetically coupled. Placed in.
- the intervals between the antennas 306a to 306d and the antennas 206a to 206d are, for example, the same D as in the first embodiment.
- the intervals between the antennas 306e to 306g and the antennas 606e to 606g are, for example, D as described above.
- the antennas 606e to 606g and the coil Ls1 are electromagnetically coupled to the antennas 306e to 306g and the coil Ls3 of the top-plate wireless communication device 300C.
- 34 is disposed on the side facing the side surface.
- FIG. 25 is a plane of the apparatus coordinate system XZ plane showing an arrangement example of the top-plate-side wireless communication device 300C, the rail-side wireless communication device 600, and the bed-side charging unit 574 of the MRI apparatus 20C of the third embodiment. It is a schematic diagram.
- bed-side charging units 574 are arranged in both protruding portions 84. Similar to the second embodiment, the bed-side charging unit 574 is disposed along the side surface of the protruding portion 84 so that the coils Ls1 therein are equally spaced at the interval SP1.
- top-plate side radio communication apparatuses 300C are arranged in the top board 34 by the same arrangement as the control-side radio communication apparatus 300B of the second embodiment. Therefore, the top plate 34 is not limited to a predetermined position farthest from the gantry 21, and the RF coil devices 100 ⁇ / b> A and 100 ⁇ / b> B are connected from the bed side charging unit 574 via the top plate side wireless communication device 300 ⁇ / b> C and the coil side wireless communication device 200.
- Each rechargeable battery BA can be charged.
- the bedside charging unit 574 can charge the rechargeable battery BA.
- the top-plate-side wireless communication device 300 ⁇ / b> C and the bed-side charging unit 574 that are in a positional relationship facing each other are connected by a round dotted line frame.
- ten rail-side wireless communication devices 600 are arranged in each of the rails 80c on both sides of the gantry 21.
- the three-dimensional shape of the rail 80c is the same as that of the rail 80a of the first embodiment (see FIG. 2).
- the rail-side wireless communication device 600 is arranged on the side surface side of the rail 80c along the side surface (along the Z-axis direction) from the entrance side of the gantry 21 to the back at equal intervals.
- the rail-side wireless communication devices 600 are arranged so that the coil length direction of the coil Ls1 inside thereof is along the Z-axis direction, and the intervals between the coils Ls1 are equal at SP1.
- the coil Ls1 of the rail-side wireless communication device 600 closest to the entrance of the gantry 21 and the coil Ls1 of the bed-side charging unit 574 closest to the gantry 21 are also arranged to be SP1. That is, 20 coils Ls1 from the innermost coil Ls1 of the gantry 21 in the rail 80b to the coil Ls1 farthest from the gantry 21 in the protrusion 84 are arranged at equal intervals.
- a power line and a signal line are individually provided from the protruding portion 84 of the support base 33 via the connectors 580 and 582 (see FIG. 18) similar to those of the second embodiment. Wired.
- each top plate side wireless communication device 300C is arranged such that the length direction thereof is along the Z-axis direction, and the coil length of the coil Ls3 is equal to the coil length W1 of the coil Ls1, for example. Therefore, in the third embodiment, the coil Ls3 of the top board side wireless communication device 300C may face one coil Ls1 of the bed side charging unit 574 or the rail side wireless communication device 600, but a plurality of coils Ls1. There is no opposite.
- the top plate driving device 35 controls the position of the top plate 34 as described below under the control of the system control unit 52. That is, the Z-axis direction of the top plate 34 is set so that each top-plate-side radio communication device 300C that is in communication with the RF coil devices 100A, 100B faces one of the rail-side radio communication devices 600, respectively. The position is controlled.
- control signal and power are wirelessly transmitted from the rail-side wireless communication device 600 to the top-plate-side wireless communication device 300C during the execution of the scan, and from the top-plate-side wireless communication device 300C via the rail-side wireless communication device 600. This is for obtaining the identification information.
- the top plate 34 is moved stepwise in the Z-axis direction so that the communication-target top-side wireless communication device 300C faces any one of the rail-side wireless communication devices 600.
- the pattern of the position of the top plate 34 in the gantry 21 is the same as the number of rail-side wireless communication devices 600 arranged on one rail 80c, and in this example, there are ten patterns.
- the number of patterns of horizontal movement positions of the top plate 34 in the gantry 21 May be increased.
- the coil lengths of the coils Ls1 and Ls3 may be shortened, and the widths and arrangement intervals of the rail side wireless communication device 600, the top plate side wireless communication device 300C, and the bed side charging unit 574 may be shortened.
- the number of patterns of the movement position of the horizontal top plate 34 in the gantry 21 can be increased to such an extent that there is no practical problem.
- FIG. 26 is a schematic plan view showing a state in which the top plate 34 is moved in the apparatus coordinate system Z-axis direction from the state of FIG.
- FIG. 26 is a schematic plan view showing a state in which the top plate 34 is moved in the apparatus coordinate system Z-axis direction from the state of FIG.
- the top plate 34 moves to the position shown.
- FIG. 27 is a schematic plan view showing a state in which the top plate 34 is further moved away from the state of FIG. 26 so that the entire top plate 34 can be accommodated in the gantry 21. 26, when the top plate 34 is further inserted into the back side of the gantry 21, the top plate side wireless communication device 300C on the right side of FIG. 26 can also communicate with the rail side wireless communication device 600 as shown in FIG. It becomes a position.
- the gate signal and the reference signal pass through the wiring in the rail 80c from the system control unit 52. Then, it is transmitted wirelessly via an induced electric field.
- the identification information of the RF coil devices 100A and 100B is wirelessly transmitted to the rail-side wireless communication device 600 via an induction electric field, and then input to the system control unit 52 via the wiring in the rail 80c. Therefore, only the MR signal is communicated by the optical signal, and the amount of signal converted into the optical signal can be reduced.
- the same effects as in the second embodiment can be obtained except for the following two points.
- the coils (La1, La2, Lb1, Lb2, Ls1, Ls2, Ls3) are provided on the primary side and the secondary side, respectively, and these coils are in positions where they are electromagnetically coupled to each other.
- power is transmitted from the primary side to the secondary side via the induction magnetic field.
- the power transmission method is not limited to such a mode.
- a laser generator may be provided on the power transmission side, and a laser reception type photoelectric conversion device may be provided on the power reception side. In this way, other forms of transmitting power wirelessly, such as optically transmitting power with a laser, may be used.
- the coil-side radio communication device 200 is an example of a first radio communication unit recited in the claims.
- the control-side wireless communication devices 300A and 300B are examples of the second wireless communication unit and the wireless communication unit recited in the claims.
- wireless communication apparatuses are examples of the 2nd radio
- wireless communication apparatus 600 is an example of the 3rd radio
- the bed side charging unit 550 and the power transfer unit 320a are examples of the power supply unit described in the claims.
- the gantry side charging unit 572, the bed side charging unit 574, and the power transfer unit 320b are examples of the power supply unit described in the claims.
- the charging part 610, the bed side charging part 574, and the electric power transfer part 320c are examples of the electric power supply part of a claim.
- the signal synthesizing unit 36, the RF receiver 48, and the image reconstruction unit 56 are examples of the “following signal processing system” described in the claims.
- the rails 80a, 80b, and 80c are examples of the support portion described in the claims.
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Abstract
一実施形態のMRI装置は、支持部(80a~80c)と、第1無線通信部(200)と、第2無線通信部(300A~300C)と、電力供給部(320a、320b、550、572、574、610)とを有する。支持部は、ガントリ内で天板を支持する。第1無線通信部は、RFコイル装置(100A、100B)により検出されたMR信号を取得し、MR信号を無線送信する。第2無線通信部は、第1無線通信部から無線送信されたMR信号を受信する。電力供給部は、少なくとも一部が寝台装置(32)内又は支持部内に配置され、第1無線通信部に無線で電力を供給することで、第1無線通信部経由でRFコイル装置の消費電力を供給する。
Description
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置、及び、寝台装置に関する。
MRIは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数のRFパルスで磁気的に励起し、この励起に伴って発生するMR信号から画像を再構成する撮像法である。なお、上記MRIは磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging)の意味であり、RFパルスは高周波パルス(radio frequency pulse)の意味であり、MR信号は核磁気共鳴信号(nuclear magnetic resonance signal)の意味である。
ここで、例えばRFパルス電流をコイルに流すことで、被検体内の原子核スピンにRFパルスを送信し、発生したMR信号を検出するのがRFコイル装置(Radio Frequency Coil Device)である。RFコイル装置には、MRI装置自体に内蔵されているものもあるが、例えば局所用RFコイル装置のようにMRI装置の接続ポートとのコネクタ接続によってMRI装置の制御部に認識されるものもある。
MRIでは、MR信号の収集系統の多チャンネル化が進んでいる。ここでのチャンネルとは、RFコイル装置内の各コイル素子からそれぞれ出力され、MRI装置のRF受信器に入力されるまでの複数のMR信号の各経路の意味である。チャンネル数はRF受信器の入力受付数以下に設定されるが、多数のRFコイル装置をMRI装置に接続可能である。
MRI装置の制御側(RF受信器側)と、RFコイル装置との間の接続ケーブルの本数が多チャンネル化により増大すると、配線が煩雑となるので不便である。このため、MRI装置の制御側と、RFコイル装置との間での信号の送信及び受信を無線化することが望まれているが、アナログ信号による無線送信は実現に至っていない。ダイナミックレンジの低下などの各種制約があるからである。
より詳細には、MRI装置では、被検体から放射される微弱なMR信号に対する受信感度への影響を抑えるために、MRI装置の制御側と、RFコイル装置との間で無線通信に用いる電磁波の出力を大きくすることができない。無線出力を大きくできない場合、送信信号が空間伝播する際の信号損失により、ダイナミックレンジが低下する。そこで、特許文献1では、MR信号をデジタル化してから無線送信するデジタル無線送信方式が提案されている。
MR信号をデジタル化してから無線送信すれば、ダイナミックレンジの制約の問題を解消できる。ここで、有線でMR信号を送信する従来のRFコイル装置は、MRI装置の制御側の接続ポートに接続され、当該接続ポート経由でMRI装置から電力を受給する。一方、MR信号が無線通信される構成では、別の手段でRFコイル装置や無線通信装置の電力が確保されることになる。この場合、事前の充電などの操作負担をユーザに負わせない構成が望ましい。
このため、RFコイル装置側からMRI装置の制御側にMR信号を無線送信する構成において、ユーザに操作負担を負わせることなく、RFコイル装置の電力を確保する新規な技術が要望されていた。
本発明の目的は、RFコイル装置側からMRI装置の制御側にMR信号を無線送信する構成において、ユーザに操作負担を負わせることなく、RFコイル装置の電力を確保する新技術を提供することである。
本発明の目的は、RFコイル装置側からMRI装置の制御側にMR信号を無線送信する構成において、ユーザに操作負担を負わせることなく、RFコイル装置の電力を確保する新技術を提供することである。
以下、本発明の実施形態が取り得る態様の数例を、態様毎に説明する。
(1)本発明の一実施形態のMRI装置は、静磁場の印加の下で被検体から発せられるMR信号を検出するRFコイル装置から、MR信号を取得するものである。このMRI装置は、ガントリと、寝台装置と、支持部と、第1無線通信部と、第2無線通信部と、画像再構成部と、電力供給部とを有する。
ガントリの内部には、静磁場が印加される。
寝台装置は、被検体が載置される天板、天板を移動可能に支持する寝台、及び、天板をガントリ内に移動させる天板駆動装置を含む。
支持部は、ガントリ内において天板の移動部分に沿って形成されると共に、ガントリ内に移動した天板を支持する。
第1無線通信部は、RFコイル装置により検出されたMR信号を取得し、MR信号を無線送信する。
第2無線通信部は、第1無線通信部から無線送信されたMR信号を受信する。
画像再構成部は、第2無線通信部により受信されたMR信号に基づいて、被検体の画像データを再構成する。
電力供給部の少なくとも一部は、寝台装置内又は支持部内に配置される。電力供給部は、第1無線通信部に無線で電力を供給することで、第1無線通信部経由でRFコイル装置の消費電力を供給する。
(1)本発明の一実施形態のMRI装置は、静磁場の印加の下で被検体から発せられるMR信号を検出するRFコイル装置から、MR信号を取得するものである。このMRI装置は、ガントリと、寝台装置と、支持部と、第1無線通信部と、第2無線通信部と、画像再構成部と、電力供給部とを有する。
ガントリの内部には、静磁場が印加される。
寝台装置は、被検体が載置される天板、天板を移動可能に支持する寝台、及び、天板をガントリ内に移動させる天板駆動装置を含む。
支持部は、ガントリ内において天板の移動部分に沿って形成されると共に、ガントリ内に移動した天板を支持する。
第1無線通信部は、RFコイル装置により検出されたMR信号を取得し、MR信号を無線送信する。
第2無線通信部は、第1無線通信部から無線送信されたMR信号を受信する。
画像再構成部は、第2無線通信部により受信されたMR信号に基づいて、被検体の画像データを再構成する。
電力供給部の少なくとも一部は、寝台装置内又は支持部内に配置される。電力供給部は、第1無線通信部に無線で電力を供給することで、第1無線通信部経由でRFコイル装置の消費電力を供給する。
(2)本発明の別の一実施形態のMRI装置は、電力供給部、第1無線通信部が以下のように構成される点を除いて、上記(1)のMRI装置と同様である。
即ち、電力供給部は、天板の移動時に動かないように固定配置されており、天板の移動時に動かないようにMRI装置内で固定された電源線から電力を受給すると共に受給した電力を無線送信する。
また、第1無線通信部は、電力供給部から無線送信された電力を受給してRFコイル装置に送信し、RFコイル装置により検出されたMR信号を取得し、MR信号を無線送信する。
即ち、電力供給部は、天板の移動時に動かないように固定配置されており、天板の移動時に動かないようにMRI装置内で固定された電源線から電力を受給すると共に受給した電力を無線送信する。
また、第1無線通信部は、電力供給部から無線送信された電力を受給してRFコイル装置に送信し、RFコイル装置により検出されたMR信号を取得し、MR信号を無線送信する。
(3)本発明の一実施形態の寝台装置は、天板と、支持台と、電力供給部と、無線通信部とを有する。
天板には、磁気共鳴イメージングの実行時に被検体が載置される。
支持台は、天板を移動可能に支持する。
電力供給部は、支持台に固定配置され、天板側に電力を無線送信する。
無線通信部は、天板に固定配置されると共に電力供給部から無線で電力を受給し、受給した電力をRFコイル装置側に無線送信し、RFコイル装置によって検出された被検体からのMR信号をRFコイル装置側から無線で受信する。
天板には、磁気共鳴イメージングの実行時に被検体が載置される。
支持台は、天板を移動可能に支持する。
電力供給部は、支持台に固定配置され、天板側に電力を無線送信する。
無線通信部は、天板に固定配置されると共に電力供給部から無線で電力を受給し、受給した電力をRFコイル装置側に無線送信し、RFコイル装置によって検出された被検体からのMR信号をRFコイル装置側から無線で受信する。
上記(1)、(2)の各MRI装置によれば、RFコイル装置側からMRI装置の制御側にMR信号を無線送信する構成において、新技術により、ユーザに操作負担を負わせることなく、RFコイル装置の電力を確保することができる。
上記(2)の寝台装置によれば、RFコイル装置側からMRI装置の制御側にMR信号を無線送信する構成において、新技術により、ユーザに操作負担を負わせることなく、RFコイル装置の電力を確保することができる。
上記(2)の寝台装置によれば、RFコイル装置側からMRI装置の制御側にMR信号を無線送信する構成において、新技術により、ユーザに操作負担を負わせることなく、RFコイル装置の電力を確保することができる。
以下の実施形態の一例では、誘導電界を介したデジタル無線通信が可能な第1無線通信部と第2無線通信部とが、RFコイル装置側と、MRI装置の制御側とにそれぞれ配置される。この場合、例えば第1無線通信部が第2無線通信部に対して近接距離内で離脱自在に固定され、デジタル化されたMR信号が誘導電界を介して第1無線通信部から第2無線通信部に無線送信される。上記の新技術により、デジタル化されたMR信号をRFコイル装置からMRI装置に対して良好に無線送信できる。これは、本願の日本国出願前に本出願人に所属する研究開発者らが捻出した新技術であり、本願の日本国出願時において未公開の技術である。
ここで、RFコイル装置側からMRI装置の制御側へのMR信号の送信において上記誘導電界を介した無線通信を適用するに際し、RFコイル装置の電力確保の方法について十分検討されておらず、効率的且つ問題のない方法が望まれていた。具体的には、以下の課題がある。
例えばRFコイル装置内に充電池を設け、この充電池を取り外して撮像前に充電する方法では、充電池の取り外し、充電といった余分な作業をユーザに負担させることになる。また、天板内に電源線を引いて、MR信号の受信側の無線通信装置を介して常時充電を行う構成では、天板移動時にも電源線に電流が流れる。この構成では、伸ばされ具合などの電源線の状態が天板位置によって変動するので、天板位置によって励起用RFパルスのパワーが変動するおそれがある。
また、電源線と、送受信コイルとの間のカップリングの度合いも天板位置によって変動し、SARを正確に計算しづらい。上記SARは、比吸収率(Specific Absorption Ratio)の意味である。
そこで、以下の実施形態では、以下の2点をさらなる課題とする。
第1に、RFコイル装置側からMRI装置の制御側にデジタル化されたMR信号を無線送信する構成において、天板内に電源線を含めずにRFコイル装置の電力を確保することである。
第1に、RFコイル装置側からMRI装置の制御側にデジタル化されたMR信号を無線送信する構成において、天板内に電源線を含めずにRFコイル装置の電力を確保することである。
第2に、RFコイル装置側からMRI装置の制御側にデジタル化されたMR信号を無線送信する構成において、MR信号の信号線と、電源線とを分離しつつ、RFコイル装置の電力を確保することである。
第2の課題を達成できれば、MRI装置の制御側において、MR信号の信号線を光通信ケーブルにし、RFコイル装置側からデジタルのMR信号を無線で受信後、光デジタル信号としてMR信号をガントリ外に送信できる。この場合、外部ノイズの影響が軽減される。
第2の課題を達成できれば、MRI装置の制御側において、MR信号の信号線を光通信ケーブルにし、RFコイル装置側からデジタルのMR信号を無線で受信後、光デジタル信号としてMR信号をガントリ外に送信できる。この場合、外部ノイズの影響が軽減される。
以下、上記課題を達成するための寝台装置、MRI装置及びMRI方法の実施形態の数例について、添付図面に基づいて説明する。なお、各図において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態におけるMRI装置20Aの全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、MRI装置20Aは、ガントリ21と、寝台装置32とを有する。MRI装置20Aは、例えば円筒状に形成されるガントリ21内において、静磁場磁石22と、シムコイル24と、傾斜磁場コイル26と、送信用RFコイル28とを有する。ガントリ21は、図中に太線の各長方形で示す部分に対応する。
図1は、第1の実施形態におけるMRI装置20Aの全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、MRI装置20Aは、ガントリ21と、寝台装置32とを有する。MRI装置20Aは、例えば円筒状に形成されるガントリ21内において、静磁場磁石22と、シムコイル24と、傾斜磁場コイル26と、送信用RFコイル28とを有する。ガントリ21は、図中に太線の各長方形で示す部分に対応する。
寝台装置32は、支持台33と、天板34と、天板駆動装置35と、信号合成部36とを有する。天板34は、支持台33上において移動可能に支持され、天板34上には被検体Pが載置される。天板駆動装置35及び信号合成部36は、支持台33内に配置される。寝台装置32は、支持台33の位置が撮像室内で固定されるタイプでもよいし、移動可能なドッカブル(dockable)タイプでもよい。ドッカブルタイプの場合、支持台33は例えば、接続部(図示せず)と、底面に設けられた4つのキャスター(図示せず)とを有し、当該接続部を介してガントリ21に接続される。
なお、本実施形態では一例として、寝台装置32はMRI装置20Aの一部であるものとするが、これは一解釈例にすぎない。MRI装置20Aの本体側(MRI装置20Aにおける寝台装置32以外の部分)と、寝台装置32とが、独立したユニットであるものと解釈してもよい。
静磁場磁石22及びシムコイル24は、例えば円筒状であり、シムコイル24は、静磁場磁石22の内側において静磁場磁石22と軸を同じにして配置されている。
静磁場磁石22及びシムコイル24は、例えば円筒状であり、シムコイル24は、静磁場磁石22の内側において静磁場磁石22と軸を同じにして配置されている。
ここでは一例として、装置座標系の互いに直交するX軸、Y軸、Z軸を以下のように定義する。まず、静磁場磁石22及びシムコイル24は、それらの軸方向が鉛直方向に直交するように配置されているものとし、静磁場磁石22及びシムコイル24の軸方向をZ軸方向とする。また、鉛直方向をY軸方向とし、天板34は、被検体の載置用の面の法線方向がY軸方向となるように配置されているものとする。
MRI装置20Aは、その制御側において、静磁場電源40と、シムコイル電源42と、傾斜磁場電源44と、RF送信器46と、RF受信器48と、システム制御部52と、システムバス54と、画像再構成部56と、画像データベース58と、画像処理部60と、入力装置62と、表示装置64と、記憶装置66とを有する。
ここでは一例として、RF受信器48はガントリ21内に配置されるが、RF受信器48は支持台33内に配置されてもよいし、ガントリ21内及び寝台装置32の外に配置されてもよい。
ここでは一例として、RF受信器48はガントリ21内に配置されるが、RF受信器48は支持台33内に配置されてもよいし、ガントリ21内及び寝台装置32の外に配置されてもよい。
静磁場磁石22は、静磁場電源40から供給される電流により撮像空間に静磁場を形成する。上記撮像空間とは例えば、被検体Pが置かれて、静磁場が印加されるガントリ21内の空間を意味する。静磁場磁石22は、超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源40に接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。なお、静磁場電源40を設けずに、静磁場磁石22を永久磁石で構成してもよい。
シムコイル24は、シムコイル電源42に接続され、シムコイル電源42から供給される電流により静磁場を均一化する。
傾斜磁場コイル26は、例えば、静磁場磁石22の内側で筒状に形成されている。傾斜磁場コイル26は、傾斜磁場電源44から供給される電流により、X軸方向の傾斜磁場Gx、Y軸方向の傾斜磁場Gy、Z軸方向の傾斜磁場Gzを撮像領域にそれぞれ形成する。即ち、装置座標系の3軸方向の傾斜磁場Gx、Gy、Gzを合成し、論理軸としてのスライス選択方向傾斜磁場Gss、位相エンコード方向傾斜磁場Gpe、及び、読み出し方向(周波数エンコード方向)傾斜磁場Groの各方向を任意に設定できる。
なお、上記撮像領域とは、例えば、1画像又は1セットの画像の生成に用いるMR信号の収集範囲であって、撮像空間の一部として設定される領域を意味する。「1セットの画像」とは、例えばマルチスライス撮像などのように、1のパルスシーケンス内で複数画像のMR信号が一括的に収集される場合の「複数画像」である。撮像領域は、例えば装置座標系で3次元的に規定される。
RF送信器46は、システム制御部52から入力される制御情報に基づいて、核磁気共鳴を起こすラーモア周波数のRFパルス(RF電流パルス)を生成し、これを送信用RFコイル28に送信する。送信用RFコイル28は、RF送信器46からRFパルスを受けて、このRFパルスを被検体Pに送信する。送信用RFコイル28には、ガントリ21に内蔵されると共にRFパルスの受信も兼用する全身用コイルも含まれる(図示せず)。
さらにMRI装置20Aは、RFコイル装置100A、100Bと、受信用RFコイル29と、複数のコイル側無線通信装置200と、複数の制御側無線通信装置300Aとを有する。
受信用RFコイル29及び複数の制御側無線通信装置300Aは、天板34内に配置される。受信用RFコイル29は、被検体P内の原子核スピンがRFパルスによって励起されることで発生したMR信号を検出し、検出したMR信号をRF受信器48に送信する。
RFコイル装置100A、100Bは、例えば、MR信号の受信用の装着型局所コイルである。ここではRFコイル装置100Aとして、被検体Pの胸部に装着され、胸部からのMR信号を受信するものを図示し、RFコイル装置100Bとして、被検体Pの骨盤部に装着され、骨盤部からのMR信号を受信するものを図示しているが、これは一例にすぎない。MRI装置20Aでは、RFコイル装置100A、100B以外にも、肩用RFコイル装置など、各種の装着型RFコイル装置をMR信号の受信用に使用可能である。
これらの受信用のRFコイル装置100A、100Bは、ここでは一例としてMRI装置20Aの一部とするが、MRI装置20Aとは別個のものとして捉えてもよい。RFコイル装置100A、100Bはそれぞれケーブル102を有し、ケーブル102によって各コイル側無線通信装置200に個別に接続される。各コイル側無線通信装置200は、通信対象となる1つの制御側無線通信装置300Aに対してそれぞれ近接固定される。
従って、一のコイル側無線通信装置200は、RFコイル装置100Aで検出されたMR信号を取得し、デジタル化されたMR信号を、誘導電界を介して一の制御側無線通信装置300Aに無線送信する。別のコイル側無線通信装置200は、RFコイル装置100Bで検出されたMR信号を取得し、デジタル化されたMR信号を、誘導電界を介して別の制御側無線通信装置300Aに無線送信する。無線通信の動作については後述する。
なお、前述の信号合成部36は、一の制御側無線通信装置300Aから取得するシリアル信号(RFコイル装置100Aで検出されたMR信号が含まれる)と、別の制御側無線通信装置300Aから取得するシリアル信号(RFコイル装置100Bで検出されたMR信号が含まれる)とを一のシリアル信号に合成する。
第1の実施形態では一例として、信号合成部36-RF受信器48間、及び、RF受信器48-画像再構成部56間は、それぞれ光ファイバなどの光通信ケーブル72、74で互いに接続される(図1の太い点線部分)。従って、信号合成部36は、合成したシリアル信号を、電気的な信号から光信号に変換して、RF受信器48に送信する。
また、図1では煩雑となるので、制御側無線通信装置300Aを2つのみ図示しているが、制御側無線通信装置300Aは3つ以上でもよいし、1つのみでもよい。但し、制御側無線通信装置300Aが離散して多数配置されている方が、1つのみの配置の場合よりも望ましい。その方が、コイル側無線通信装置200を制御側無線通信装置300Aに対して近接固定する際の選択の余地が多いからである。
即ち、固定箇所の選択の余地が多い方が、RFコイル装置100A、100Bに最も近い制御側無線通信装置300Aに対して、コイル側無線通信装置200を近接固定できるからである。そのようにすれば、RFコイル装置100A(100B)-コイル側無線通信装置200間のケーブル102を短くできる。上記の「近接固定」とは、例えば、誘導電界を介した無線通信が可能となる程度に、互いに電磁的に結合された近さにおいて、互いに物理的に動かないように固定する意味である。
なお、本実施形態では一例として、MRI装置20A内における送信用RFコイル28までのRFパルスの送信や、被検体Pから検出したMR信号の伝達は、コイル側無線通信装置200-制御側無線通信装置300A間を除いて有線で行われる。
RF受信器48は、検出したMR信号に所定の信号処理を施すことで、デジタル化されたMR信号の複素データ(以下、MR信号の生データという)を生成する。RF受信器48は、光通信ケーブル74を介して、生成したMR信号の生データを画像再構成部56に入力する。
システム制御部52は、撮像動作及び撮像後の画像表示において、システムバス54等の配線を介してMRI装置20A全体のシステム制御を行う。
そのために、システム制御部52は、傾斜磁場電源44、RF送信器46及びRF受信器48の駆動に必要な制御情報を記憶する。ここでの制御情報とは、例えば、傾斜磁場電源44に印加するパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報である。
システム制御部52は、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源44、RF送信器46及びRF受信器48を駆動させることで、傾斜磁場Gx、Gy、Gz及びRFパルスを発生させる。
また、システム制御部52は、撮像条件設定部としても機能する。即ち、システム制御部52は、操作者が入力装置62に対して入力した被検体Pの情報や一部の撮像条件に基づいて、本スキャンの撮像条件を設定する。そのために、システム制御部52は、撮像条件の設定画面情報を表示装置64に表示させる。
入力装置62は、撮像条件や画像処理条件を設定する機能を操作者に提供する。
入力装置62は、撮像条件や画像処理条件を設定する機能を操作者に提供する。
上記撮像条件とは、例えば、どの種類のパルスシーケンスにより、どのような条件でRFパルス等を送信して、どのような条件で被検体PからMR信号を収集するかを意味する。撮像条件の例としては、撮像空間内での位置的情報としての撮像領域、撮像部位、パラレルイメージングなどのパルスシーケンスの種類、使用するRFコイル装置の種類、スライス数、スライス間の間隔等が挙げられる。
上記撮像部位とは、例えば、頭部、胸部、腹部などの被検体Pのどの部分を撮像領域として画像化するかを意味する。
上記「本スキャン」は、プロトン密度強調画像などの、目的とする診断画像の撮像のためのスキャンであって、位置決め画像用のMR信号収集のスキャンや、較正用スキャンを含まないものとする。スキャンとは、MR信号の収集動作を指し、画像再構成を含まないものとする。較正用スキャンとは例えば、本スキャンの撮像条件の内の未確定のものや、本スキャン後の画像再構成時に用いる条件やデータなどを決定するために、本スキャンとは別に行われるスキャンを指す。後述のプレスキャンは、較正用スキャンの内、本スキャン前に行われるものを指す。
画像再構成部56は、位相エンコードステップ数及び周波数エンコードステップ数に基づいて、RF受信器48から入力されるMR信号の生データを例えばマトリクスデータに変換し、これをk空間データとして保存する。k空間とは、周波数空間(フーリエ空間)の意味である。画像再構成部56は、k空間データに2次元フーリエ変換などを含む画像再構成処理を施すことで、被検体Pの画像データを生成する。画像再構成部56は、生成した画像データを画像データベース58に保存する。
画像処理部60は、画像データベース58から画像データを取り込み、これに所定の画像処理を施し、画像処理後の画像データを表示用画像データとして記憶装置66に記憶させる。
記憶装置66は、上記の表示用画像データに対し、その表示用画像データの生成に用いた撮像条件や被検体Pの情報(患者情報)等を付帯情報として付属させて記憶する。
表示装置64は、システム制御部52の制御に従って、本スキャンの撮像条件の設定用画面や、撮像により生成された画像データが示す画像などを表示する。
図2は、ガントリ21の概観を示す模式的斜視図である。図2に示すように、ここでは一例としてガントリ21は円筒状であり、その内側が撮像空間となる。また、ガントリ21は、例えば4つの脚部78によって撮像室(シールドルーム)の床の上に固定される。図2では煩雑となるので、脚部78を3つのみ図示している。
また、ガントリ21の内壁上には、装置座標系のZ軸方向に沿って、Y軸方向(鉛直方向)に同じ高さの位置に2本のレール80aが形成されている。天板34がガントリ21内に挿入される場合、天板34の両端側がそれぞれレール80aに支持される。
図3は、ガントリ21及び寝台装置32の概観を示す模式的斜視図である。支持台33は、昇降部33aと、天板スライド部33bとを有する。図3の例では、天板34はハッチングで塗り潰した領域であり、その一部がガントリ21内にあり、残りが天板スライド部33b上にある。システム制御部52は、天板34全体がガントリ21外にある場合に、昇降部33aの高さを変えることで、天板スライド部33b上にある天板34をY軸方向に昇降させる。
天板スライド部33bは、例えば装置座標系X-Y平面の横断面が角括弧状の台である。天板スライド部33bは、例えば、天板34よりも幅広の平板の両端にそれぞれ、突出部84を一体形成した構造である。両側の突出部84間の間隔が、天板34の幅に等しいか、又は、天板34の幅よりも若干広い。従って、天板34は、レール80a及び突出部84に沿って、装置座標系Z軸方向にスライド移動する。
具体的には、システム制御部52は、天板駆動装置35を制御することで天板34をZ軸方向に水平移動させ、ガントリ21内部の撮像空間に対して天板34を出し入れさせる。システム制御部52は、このように天板34の位置を制御することで、天板34上の被検体Pの撮像部位を撮像空間内の磁場中心近辺に位置させる。
図4は、RFコイル装置100Aの構成、及び、制御側無線通信装置300Aの配置の一例を示す模式的斜視図である。図4に示すように、RFコイル装置100Aは、ケーブル102と、カバー部材104aとを有する。カバー部材104aは、可撓性を有する材料によって折り曲げ等の変形が可能に形成されている。このように変形可能な材料としては、例えば特開2007-229004号公報に記載の可撓性を有する回路基板(Flexible Printed Circuit:FPC)などを用いることができる。
カバー部材104a内には、被検体PからのMR信号を検出するアンテナとして機能する複数のコイル素子106が配置されている。ここでは一例として、6個のコイル素子106を図示しているが、コイル素子106の数や形状については、図示したものに限定されるものではない。
また、カバー部材104a内には、受信に用いるコイル素子106の選択などのRFコイル装置100Aの動作を制御する選択制御部108が設けられる。カバー部材104a内には、A/D変換器212(analog to digital converter)などの他の構成要素もあるが、その詳細については図11を用いて後述する。
ここでは一例として、RFコイル装置100Aとコイル側無線通信装置200とを別々の構成要素として説明するが、これは解釈の一例にすぎない。コイル側無線通信装置200がRFコイル装置100Aの一部である構成としてもよい。
ケーブル102は、一端側がMRI装置20Aのコイル側無線通信装置200に接続されており、他端側がカバー部材104a内の選択制御部108等に接続されている。
また、カバー部材104a内には、コイル素子106で検出されたMR信号を増幅するプリアンプや、フィルタリングのための帯域通過フィルタ等が設けられていてもよい。
なお、図4には示していないが、RFコイル装置100Bの構成は、以下の2点を除き、上記RFコイル装置100Aと同様である。第1に、RFコイル装置100Bでは、カバー部材が骨盤部に装着し易い形状にされている。第2に、RFコイル装置100Bの各コイル素子106の数や形状等は、骨盤部からのMR信号を検出し易く構成される。
制御側無線通信装置300Aは、ここでは一例として、天板34における被検体Pが載置される面(以下、天板34の上面という)の直下に10個埋設される。被検体Pは例えば、天板34の幅方向(装置座標系のX軸方向)において中央に載置される。
従って、この例では制御側無線通信装置300Aは、天板34の両側の側面側においてそれぞれ、側面に沿って列状に等間隔で5つずつ配置される。即ち、制御側無線通信装置300Aは、天板34の長手方向(Z軸方向)に沿って、両側面側に5つずつ配置される。なお、図4において、天板34の一方の側面(LATERAL FACE)は、ハッチングで塗り潰した領域である。
従って、この例では制御側無線通信装置300Aは、天板34の両側の側面側においてそれぞれ、側面に沿って列状に等間隔で5つずつ配置される。即ち、制御側無線通信装置300Aは、天板34の長手方向(Z軸方向)に沿って、両側面側に5つずつ配置される。なお、図4において、天板34の一方の側面(LATERAL FACE)は、ハッチングで塗り潰した領域である。
制御側無線通信装置300Aの数や配置箇所は、図4の態様(天板34内部)に限定されるものではない。制御側無線通信装置300Aは、例えば天板34上に露出して配置してもよい。
第1の実施形態では、天板34は、その上面上に固定された例えば10個の固定機構500を有する。各固定機構500(の支持部材502:図5参照)は、天板34の厚さ方向において10個の制御側無線通信装置300Aにそれぞれ対向する位置に固定されている。固定方法については、例えば接着、或いは、天板34の上面の材料と一体形成すればよい。
図5は、第1の実施形態におけるコイル側無線通信装置200の固定方法の一例を示す模式的斜視図である。図5は、コイル側無線通信装置200及び固定機構500を互いに離した状態の概観を示す。図5に示すように、固定機構500は、支持部材502と、支持部材502に形成された挿通口506を覆う弾性部材510とを有する。
コイル側無線通信装置200は、筐体202と、円柱状の突起240とを有する。ここでは一例として、突起240は、筐体202における、ケーブル102が接続される面とは反対側の面の中央に配置される。これは、天板34の上面でコイル側無線通信装置200をスライド移動させることで、突起240を挿通口506に嵌合し易くするためである。
固定機構500の支持部材502は、変形しない非磁性体の材料で形成された平板を屈曲させた輪郭であり、その横断面がL字型である。なお、非磁性体の材料で固定機構500を形成することで、誘導電界を介した無線通信への影響を回避できる。
挿通口506は、支持部材502における、天板34の厚さ方向に平行な面上に形成されている。挿通口506は、開口が円形であり、その直径及び奥行きは、突起240を嵌合させる寸法である。挿通口506の周囲は、例えばゴムのような弾力性を有する弾性部材510で形成されている。弾性部材510は、ここでは一例として円筒状であり、例えばシリコーンゴムや、ポリエチレンや合成樹脂などで形成できる。
図6は、コイル側無線通信装置200が固定された状態を示す模式的斜視図である。コイル側無線通信装置200は、天板34の上面に置かれた状態からスライド移動させることで、固定機構500に嵌合することができる。即ち、図6に示すように、突起240が挿通口506に嵌合されるように両者が結合され、弾性部材510の摩擦力により、コイル側無線通信装置200は天板34上で確実に固定される。
なお、上記の嵌合は、コイル側無線通信装置200の固定方法の一例にすぎず、離脱自在な固定方法については、他の方法でもよい。例えば、マジックテープ(登録商標)などの面ファスナーのオス側及びメス側の内、一方を天板34の上面に固定し、他方をコイル側無線通信装置200の底面に固定してもよい。
図7は、第1の実施形態における、制御側無線通信装置300A及び寝台側充電部550の配置の一例を示す平面模式図である。図7に示すように、寝台33の天板スライド部33b(図3参照)の両側の突出部84内には5つずつ、計10個の寝台側充電部550が等間隔で配置される。各制御側無線通信装置300A及び各寝台側充電部550には、それぞれコイルが内蔵される(後述の図10参照)。各寝台側充電部550のコイルには、電源線560により充電用の電流が供給される。
図7は、天板34が最も後退した位置にある状態、即ち、天板34がガントリ21から最も離れた位置にある状態を示す。この状態では、天板34の後端は、天板スライド部33bの後端(図7のBACK END)に合致する。この状態は、天板34全体がガントリ21外にあるため、昇降部33aによる昇降動作が可能な位置である。
上記位置に天板34がある場合に、10個の制御側無線通信装置300Aにそれぞれ対向するように、10個の寝台側充電部550はそれぞれ配置される。即ち、寝台側充電部550は、突出部84の各側面(天板34の側面に対向する面)側において、側面に沿って(装置座標系Z軸方向に沿って)、等間隔で5つずつ配置される。
具体的には、10個の寝台側充電部550は、10個の制御側無線通信装置300Aに個別に対応し、各寝台側充電部550は、対応する制御側無線通信装置300Aに無線で電力を送信する。ここでの「対応する」とは例えば、上記位置に天板34がある場合に、最も近い位置にある「制御側無線通信装置300A」の意味である。
従って、上記位置に天板34がある場合に、制御側無線通信装置300A内のコイルと、寝台側充電部550内のコイルとが電磁的に結合される間隔となるように、制御側無線通信装置300A、寝台側充電部550は配置される。上記位置に天板34がある場合、制御側無線通信装置300A-寝台側充電部550間では、突出部84の側面及び天板34の側面を貫通する誘導磁界により、電力送信が実行される。電力送信については、後述の図10で説明する。
また、天板34内には、各制御側無線通信装置300Aに個別に接続された光通信ケーブル301が配置されるが、天板34内には電源線は配置されない。各々の光通信ケーブル301は、制御側無線通信装置300A内の各構成要素に対応する複数の信号線の束である。
図8は、支持台33の昇降動作、及び、天板34の水平移動の一例を示す装置座標系Y-Z平面の断面模式図である。図8では一例として、天板34の移動の流れを上から順に4段階で示す。
図8の最上段は、天板34がガントリ21から最も離れ、その後端が天板スライド部33bの後端(BACK END)に合致する所定位置にある状態を示す。また、図8の最上段は、昇降部33aにより、支持台33の高さが下げられた状態を示す。例えばこの状態において、被検体Pが天板34上に乗せられ、被検体PにRFコイル装置100A、100Bが装着される。
次に、システム制御部52は、天板スライド部33bの突出部84の高さがレール80aの高さに合致するように、昇降部33aを制御することで支持台33の高さを上げる。図8の上から2番目は、この状態を示し、この状態では、天板スライド部33b側からガントリ21内に天板34をスライド移動可能である。
なお、被検体Pに対するRFコイル装置100A、100Bの装着や、コイル側無線通信装置200を固定する操作は、このように支持台33の高さが上げられた状態で行われてもよい。
次に、天板駆動装置35(図1参照)は、システム制御部52の制御に従って、被検体Pが乗せられた天板34をレール80aに沿って、装置座標系Z軸方向にガントリ21内にスライド移動させる。このとき、被検体Pの撮像部位がガントリ21内の磁場中心に位置するように、天板34の位置が制御される。図8の上から3番目は、この状態を示す。この状態において、後述のプレスキャンや本スキャンが実行される。
次に、本スキャンが終了すると、天板駆動装置35は、システム制御部52の制御に従って、天板34をレール80aに沿ってZ軸方向にスライド移動させ、支持台33側に戻す。図8の最下段は、天板34が図8の最上段の所定位置に戻った状態を示す。
図9は、寝台装置32の構成例を示す装置座標系X-Y平面の断面模式図である。
図10は、図9の一点鎖線の枠部分を拡大し、コイル側無線通信装置200、制御側無線通信装置300A、及び、寝台側充電部550の構成の一例を示す断面模式図である。図9、図10では、RFコイル装置100A又は100Bに接続された一のコイル側無線通信装置200が、固定機構500により一の制御側無線通信装置300Aに対して近接固定された状態を示す。
図10は、図9の一点鎖線の枠部分を拡大し、コイル側無線通信装置200、制御側無線通信装置300A、及び、寝台側充電部550の構成の一例を示す断面模式図である。図9、図10では、RFコイル装置100A又は100Bに接続された一のコイル側無線通信装置200が、固定機構500により一の制御側無線通信装置300Aに対して近接固定された状態を示す。
以下、図9、図10を参照しながら、コイル側無線通信装置200と制御側無線通信装置300Aとの間の無線通信について説明する。図10に示すように、制御側無線通信装置300Aは、電池部304と、コイルLa2と、コイルLb1と、アンテナ306a、306b、306c、306dとを有する。コイル側無線通信装置200は、コイルLb2と、アンテナ206a、206b、206c、206dとを有する。
コイル側無線通信装置200と制御側無線通信装置300Aとの間では、誘導電界を介した近接無線通信が実行される。誘導電界とは、磁束密度の時間変化によって生じる電界である。誘導電界を介した近接無線通信としては、例えば、誘導電界結合型カプラをアンテナとして用いるトランスファージェット(TransferJet:登録商標)などを用いればよい(例えば特開2010-147922号公報参照)。
より詳細には、誘導電界結合型カプラは、結合電極、共振スタブ、グランドなどを有する(図示せず)。誘導電界結合型カプラの送信側の共振スタブに電気信号が入力されると、結合電極に電荷が蓄積され、その電荷と同等の仮想電荷がグランドに発生する。それらの電荷によって微小電気双極子が構成され、この微小電気双極子が送信側アンテナとして機能する。即ち、微小電気双極子が発生する縦波の誘導電界により、受信側にデータが転送される。進行方向と平行に振動する縦波は、アンテナの向きに依存しないため、安定したデータ転送を実現できる。
但し、送信側と受信側とを離しすぎると、両者が電磁的に結合されないため、データ送信ができない。誘導電界結合型カプラにより形成される誘導電界は、離れると急激に減衰するからである。図10に示す間隔Dは、コイル側無線通信装置200が、固定機構500により一の制御側無線通信装置300Aの上方で近接固定された状態における、コイル側無線通信装置200-制御側無線通信装置300A間の間隔である。間隔Dは、コイル側無線通信装置200-制御側無線通信装置300A間で誘導電界を介した無線通信及び誘導磁界を介した電力送信が可能な程度に短い。
制御側無線通信装置300Aのアンテナ306a~306dは、コイル側無線通信装置200のアンテナ206a~206dとそれぞれ一対となるものである(計4対)。これらの内、少なくともアンテナ206a-306aは、例えば誘導電界結合型カプラである。アンテナ206a~206dは、固定機構500によりコイル側無線通信装置200が制御側無線通信装置300Aに対向するように固定された場合に、アンテナ306a~306dにそれぞれ対向する位置に配置される。
図10では各構成要素を区別するために、アンテナ206a~206dを互いに離間して配置すると共に、アンテナ306a~306dを互いに離間して配置しているが、これは一例にすぎない。各アンテナを離間して配置しなくとも、4つの無線通信経路同士の干渉を避けることができる。
具体的には、アンテナ206a-306a間、アンテナ206b-306b間、アンテナ206c-306c間、アンテナ206d-306d間で、無線周波数を分離すればよい(周波数値を大きく離せばよい)。このとき、各無線通信経路では、被検体Pに送信されるRFパルスの中心周波数の整数分の一となる周波数を避けることが望ましい。
制御側無線通信装置300Aの設置箇所は、天板34の上面から深すぎないことが望ましい。制御側無線通信装置300Aのアンテナ306a~306dの位置が深すぎると、送信側及び受信側のアンテナ206a~206d、306a~306dが互いに電磁的に結合される程度に、両者の間隔Dを近接させることができない。その場合、誘導電界を介した無線通信、及び、誘導磁界を介した電力送信が困難となる。即ち、制御側無線通信装置300Aは、電磁的に結合される程度にコイル側無線通信装置200に対して近接固定することが可能な位置に配置することが望ましい。
なお、コイル側無線通信装置200側の電気双極子自体(アンテナ)と、制御側無線通信装置300A側の電気双極子自体(アンテナ)とを直接接触させない限り、コイル側無線通信装置200側のアンテナを覆う筐体と、制御側無線通信装置300A側のアンテナを覆う筐体とを接触させても構わない。送信側のアンテナと、受信側のアンテナとの間に誘導電界が生じる間隔Dを確保できればよいからである。従って、制御側無線通信装置300Aは、そのアンテナ側の面が天板34の上面に揃うように露出していてもよい。
また、撮像時間が例えば30分のように長期間であれば、MR信号の送信期間も長くなる。その間、送信側と受信側とがずれないように固定することが望まれる。従って、例えば本実施形態の固定機構500のように、送信側と受信側とを互いに固定する手段を有する構成が望ましい。撮像中の被検体Pの動きによって、被検体Pに装着されているRFコイル装置100A、100Bも動き、それに伴ってコイル側無線通信装置200も動かされ、被検体Pから検出したMR信号を無線送信できないといったおそれは、固定により殆どなくなる。
次に、無線による電力送信について説明する。図10に示すように、寝台側充電部550は、コイルLa1を有する。また、制御側無線通信装置300A内において、コイルLa2は、コイルLb1に直列に接続されている。図10は、天板34が図8の最下段に示す所定位置にある場合の断面であり、この場合、寝台側充電部550のコイルLa1は、制御側無線通信装置300AのコイルLa2と電磁的に結合される近さとなる(そのように、寝台側充電部550のコイルLa1、及び、制御側無線通信装置300AのコイルLa2は配置される)。
コイル側無線通信装置200が御側無線通信装置300Aに対して近接固定され、天板34が上記所定位置にある場合、システム制御部52は、突出部84内に配線された電源線560により、コイルLa1に電力(励磁電流)を供給する。これにより、天板34の側面及び突出部84の側面を貫通する誘導磁界が生じ、制御側無線通信装置300AのコイルLa2には誘導電流が流れる。
ここで、本実施形態では一例として、コイルLa2に流れる誘導電流の一部は、電池部304内で直流電流に変換されて、電池部304内の不図示の充電池を充電する。この充電池の蓄積電力により、制御側無線通信装置300Aは動作する。一方、コイルLa2の誘導電流の残りは、コイル側無線通信装置200のコイルLb2に対する励磁電流として、コイルLb1に流れる。
コイルLb1に流れる電流により、天板34の上面を貫通する誘導磁界が生じ、コイル側無線通信装置200のコイルLb2には誘導電流が流れる。コイル側無線通信装置200は、コイルLb2に流れる誘導電流により、RFコイル装置(100A又は100B)内の充電池BA(後述の図11参照)を充電する。
なお、ここでは一例として、天板34の底面には、天板34を円滑にスライド移動させるための複数の車輪85と車軸(図示せず)が配置される。
図11は、RFコイル装置100Aまでの電力供給系統、及び、RFコイル装置100Aで検出されたMR信号の送信系統を模式的に示すブロック図である。図11では簡単化のため、RFコイル装置100Aのカバー部材104a内のコイル素子106を2つのみ示すが、実際にはさらに多く配置される(図4参照)。
図11に示すように、カバー部材104a内には、複数のプリアンプPMPと、複数のA/D変換器212と、P/S変換器(Parallel/Serial Converter)214と、充電池BAと、残量判定部250とがさらに設けられる。
図11に示すように、カバー部材104a内には、複数のプリアンプPMPと、複数のA/D変換器212と、P/S変換器(Parallel/Serial Converter)214と、充電池BAと、残量判定部250とがさらに設けられる。
コイル側無線通信装置200は、データ送信部216と、参照信号受信部218と、ID送信部(Identification Information Transmitting Unit)222と、ゲート信号受信部224と、整流器240と、前述のコイルLb2と、アンテナ206a~206dとを有する。
カバー部材104a内の充電池BA及び残量判定部250と、コイル側無線通信装置200内のコイルLb2及び整流器240とにより、電力受給部220が構成される。なお、図11では簡単化のため、プリアンプPMP及びA/D変換器212を2つずつ示すが、実際には例えば、コイル素子106と同数分が配置される。
制御側無線通信装置300Aは、データ受信部316と、参照信号送信部318と、電力転送部320aと、ID受信部(Identification Information Receiving Unit)322と、ゲート信号送信部324とをさらに有する。また、電力転送部320aは、図10で説明した電池部304と、コイルLa2と、コイルLb1とを含む。
前述のように、各制御側無線通信装置300Aは、天板34の側面側において、側面に沿って等間隔で配置される(図4、図7参照)。このため、各制御側無線通信装置300Aの電力転送部320a、及び、その構成要素のコイルLa2、Lb1も、天板34の側面側において、側面に沿って等間隔で配置される。
また、MRI装置20Aの制御系は、図1に示した構成要素に加えて、周波数アップコンバージョン部402と、パルス波形生成部404と、固定周波数生成部406と、可変周波数生成部408と、図10で説明した寝台側充電部550とをさらに有する。また、RF受信器48は、周波数ダウンコンバージョン部410と、信号処理部412とを有する。
本実施形態では一例として、コイル側無線通信装置200と制御側無線通信装置300Aとの間には、充電用の誘導磁界が発生する領域と、4つの無線通信経路とが存在する。以下、これらについて順に説明する。
図10で説明したように、寝台側充電部550-電力転送部320a間、及び、電力転送部320a-電力受給部220間が電磁的に結合される程度に近接している場合を考える。この場合、寝台側充電部550のコイルLa1に励磁電流を流すことで、電力転送部320aのコイルLa2、Lb1に電流が流れ、これにより電力受給部220のコイルLb2に誘導電流が流れる。整流器240は、コイルLb2に流れる誘導電流を直流電流に整流し、この直流電流により、カバー部材104a内の充電池BAを充電する。
なお、電力転送部320aの電池部304は、不図示の整流器を有し、コイルLa2に流れる誘導電流の一部を直流に変換し、この直流電流により、不図示の充電池を充電する。この充電池の蓄積電力により、制御側無線通信装置300Aは動作する。これは、天板34内に電源線を設けない構成とするためである。
残量判定部250は、充電池BAの電池残量の指標を測定する。具体的には例えば、残量判定部250は、充電池BAの充電電圧を常時検出し、充電池BAの充電電圧が充電完了時の値に達した時点で充電完了信号を出力する。システム制御部52は、充電完了信号を受信すると、寝台側充電部550による充電を停止する(詳細は図12で説明する)。
電力受給部220は、不図示の配線を介して、上記のように充電された充電池BAの蓄積電力をコイル側無線通信装置200の各部に供給する。また、電力受給部220は、充電池BAの蓄積電力をカバー部材104a内の各部に供給する。図11では煩雑となるので、図4に示したケーブル102全体の図示は省略している。
コイルLa1、La2、Lb1、Lb2に流す電流の周波数については、4つの無線通信経路の通信周波数から分離することが望ましい。これは、アンテナ206a~206d、306a~306d間の4つの無線通信経路の信号と、上記電流との干渉を避けるためである。
なお、RFコイル装置100Aの電力確保の方法としては、コイル側無線通信装置200内に内蔵され、RFコイル装置100Aの未使用期間中に充電される別の充電池と、上記電力受給部220による電力供給とを併用してもよい。
次に、4つの無線通信経路について説明する。誘導電界を介した無線通信は、少なくともアンテナ206a-306a間で行われるが、アンテナ206b-306b間やアンテナ206d-306d間で行われてもよい。
第1に、アンテナ206c-306c間では、RFコイル装置100Aの識別情報がコイル側無線通信装置200から制御側無線通信装置300に無線送信される。具体的には例えば、上記識別情報がID送信部222に予め記憶されている。但し、RFコイル装置100Aの識別情報については、ID送信部222がケーブル102を介して選択制御部108から取得する構成でもよい。
ID受信部322がID送信部222に近づくと、ID送信部222に記憶されていた識別情報は、デジタル信号として、アンテナ206cからアンテナ306cに自動的に無線送信される。この識別情報の無線通信は、例えばICタグ(Integrated Circuit Tag)などに代表されるRFID(Radio Frequency Identification)と同様の手段でよい。
ID受信部322は、アンテナ306cで受信したRFコイル装置100Aの識別情報を光信号に変換し、光信号としての識別情報を光通信ケーブル301経由でシステム制御部52に入力する。これにより、胸部用RFコイル装置、骨盤部RFコイル装置などの各種RFコイル装置のどれが現在接続されているかの情報がシステム制御部52に認識される。
第2に、アンテナ306d-206d間では、制御側無線通信装置300Aのゲート信号送信部324からコイル側無線通信装置200のゲート信号受信部224に対して、ゲート信号が撮像中において継続的に無線送信される。
より詳細には、各コイル素子106のオンオフを切り替えるスイッチとして、例えばPINダイオード(p-intrinsic-n Diode)を含むアクティブトラップ回路などが各コイル素子106にそれぞれ設けられる。ゲート信号は、上記スイッチの制御信号である。なお、ゲート信号送信部324からゲート信号受信部224にトリガ信号が送信され、ゲート信号受信部224内でトリガ信号に基づいてゲート信号が生成される構成でもよい。
RFパルスが被検体Pに送信される期間では、ゲート信号送信部324、アンテナ306d、206d、ゲート信号受信部224を介してRFコイル装置100Aに入力されるゲート信号は、通常、オンレベルにされる。ゲート信号がオンレベルの期間では、上記スイッチはオフ状態となり、各コイル素子106は、ループが途切れた状態となり、MR信号を検出できない。
RFパルスが被検体Pに送信される期間を除く期間では、オフレベルのゲート信号が無線送信される。ゲート信号がオフレベルの期間では、上記スイッチはオン状態となり、各コイル素子106は、MR信号を検出できる。このようなコイル素子106のオンオフの切り替えにより、被検体PへのMR信号の送信を行う送信用RFコイル28と、被検体PからMR信号を受信するコイル素子106との間のカップリングが防止される。
第3に、アンテナ306b-206b間では、制御側無線通信装置300Aの参照信号送信部318からコイル側無線通信装置200の参照信号受信部218に対して、デジタルの参照信号が撮像中において継続的に無線送信される。
具体的には、参照信号は、MR信号の送信側であるコイル側無線通信装置200と、固定周波数生成部406をベースとしたシステムの基準周波数とを同期させる信号である。参照信号送信部318は、固定周波数生成部406から入力される基準クロック信号に変調、周波数変換、増幅、フィルタリング等の処理を施すことで、参照信号を生成する。
固定周波数生成部406は、一定周波数の基準クロック信号を生成するものである。固定周波数生成部406は、基準クロック信号を生成するために、例えば安定度の高い水晶発振器などを有する。固定周波数生成部406は、参照信号送信部318及び可変周波数生成部408に基準クロック信号を入力する。
なお、参照信号送信部318への基準クロック信号の入力は、光通信ケーブル301経由で光信号として実行される。また、固定周波数生成部406は、画像再構成部56やパルス波形生成部404などのMRI装置20A内でクロック同期が行われる箇所にも基準クロック信号を入力する。
可変周波数生成部408は、PLL(Phase-Locked Loop:位相同期回路)、DDS(Direct Digital Synthesizer:デジタル直接合成発振器)、ミキサなどを有する。可変周波数生成部408は、上記の基準クロック信号に基づいて動作する。可変周波数生成部408は、RFパルスの中心周波数としてシステム制御部52から入力される設定値に一致する可変周波数のローカル信号(クロック信号)を生成する。
そのために、システム制御部52は、プレスキャンの前にRFパルスの中心周波数の初期値を可変周波数生成部408に入力する。また、システム制御部52は、プレスキャン後にはRFパルスの中心周波数の補正値を可変周波数生成部408に入力する。
可変周波数生成部408は、周波数ダウンコンバージョン部410及び周波数アップコンバージョン部402に対して、上記の可変周波数のローカル信号を入力する。
また、A/D変換器212におけるサンプリングのタイミングを決めるトリガ信号(A/D変換開始信号)が、システム制御部52から参照信号送信部318に入力される。このトリガ信号も、光信号として光通信ケーブル301経由で参照信号送信部318に入力される。
ここでのサンプリングとは、例えば、アナログ信号の強さを一定時間ごとに採取し、デジタル記録が可能な形にすることである。ここでは一例として、参照信号送信部318は、トリガ信号を参照信号に重畳することで、参照信号及びトリガ信号の双方を参照信号受信部218に無線送信する。
第4に、アンテナ206a-306a間では、コイル側無線通信装置200のデータ送信部216から制御側無線通信装置300Aのデータ受信部316に対して、デジタルのMR信号が誘導電界を介して無線送信される。
具体的には例えば、コイル素子106、プリアンプPMP、A/D変換器212の数は同数であり、各プリアンプPMPは各コイル素子106にそれぞれ対応し、各A/D変換器212は各コイル素子106にそれぞれ対応する。従って、受信用に選択されたコイル(複数のコイル素子106の少なくとも1つ)で検出されたアナログのMR信号は、対応するプリアンプPMPに入力されて増幅された後、ケーブルを介して、対応するA/D変換器212に入力される。
A/D変換器212は、入力されたアナログのMR信号をデジタル信号に変換する。ここで、各A/D変換器212には、参照信号受信部218から参照信号及びトリガ信号が入力される。従って、各A/D変換器212は、トリガ信号が送信されたタイミングに同期して、参照信号(サンプリングクロック信号)に基づいてサンプリング及び量子化を開始する。受信用に選択されていないコイル素子106が存在する場合、ここでは一例として、当該非選択のコイル素子106に対応するプリアンプPMP及びA/D変換器212は動作しない。
各A/D変換器212は、デジタルのMR信号をP/S変換器214に入力する。複数のコイル素子106が受信用に選択されている場合、これらコイル素子106で検出され、それぞれA/D変換されたMR信号は複数である。この場合、P/S変換器214は、これら複数のMR信号を無線送信用にパラレル信号からシリアル信号に変換し、当該シリアル信号をデータ送信部216に入力する。本実施形態の例では、MR信号の送信用のアンテナは、アンテナ206aの1つだけだからである。
但し、本実施形態はシリアル信号として無線送信する態様に限定されるものではない。例えばMR信号の送信用及び受信用のアンテナ数を増やす等により、パラレル信号のまま無線送信する構成でもよい。
データ送信部216は、入力されたシリアルのMR信号に対し、誤り訂正符号化、インタリーブ、変調、周波数変換、増幅、フィルタリングなどの処理を施すことで、(シリアル信号かつデジタル信号である)無線送信用のMR信号を生成する。アンテナ206aは、データ送信部216から入力される無線送信用のMR信号を、アンテナ306aに無線送信する。
データ受信部316は、アンテナ306aにより受信したMR信号に対して、増幅、周波数変換、復調、逆インタリーブ、誤り訂正復号等の処理を施す。これにより、データ受信部316は、受信した無線送信用のMR信号から、元のデジタルのシリアル信号を抽出し、抽出したシリアル信号を光信号に変換する。データ受信部316は、光信号としてのシリアル信号を光通信ケーブル301経由で信号合成部36に入力する(このシリアル信号には、RFコイル装置100Aで検出された各MR信号が含まれる)。
図11ではRFコイル装置100Bの構成要素を省略しているが、信号合成部36には、RFコイル装置100A側のデータ受信部316、及び、RFコイル装置100B側のデータ受信部316からそれぞれ、シリアル信号が入力される。信号合成部36は、双方のデータ受信部316から入力された2つのシリアル信号を、1つのシリアル信号に合成する。信号合成部36は、合成したシリアル信号を、電気的なデジタル信号からデジタルの光信号に変換する。信号合成部36は、光信号としてのシリアル信号を、光通信ケーブル72を介してRF受信器48の周波数ダウンコンバージョン部410に入力する。
周波数ダウンコンバージョン部410は、ここでは一例として、信号処理のためにシリアル信号を電気的な信号に変換する。周波数ダウンコンバージョン部410は、電気的なシリアル信号から、各コイル素子106のMR信号に相当する信号をそれぞれ抽出する。
周波数ダウンコンバージョン部410は、可変周波数生成部408から入力されるローカル信号を、抽出したMR信号に乗算し、さらにフィルタリングによって所望の信号帯域のみを通過させる。これにより、周波数ダウンコンバージョン部410は、MR信号を周波数変換(ダウンコンバージョン)し、周波数が低くされたMR信号を信号処理部412に入力する。
信号処理部412は、上記「周波数が低くされたMR信号」に所定の信号処理を施すことで、MR信号の生データを生成する。MR信号の生データは、光通信ケーブル74を介して光信号として画像再構成部56に入力され、画像再構成部56において、k空間データに変換されて保存される。
なお、ゲート信号については、トリガ信号と同様に参照信号に重畳してもよい。この場合、アンテナ206d、306dなどの構成を省くことで無線通信経路数を1つ減らせるので、コイル側無線通信装置200及び制御側無線通信装置300Aの構成を簡素化できる。
以上が4つの無線通信経路に関する説明である。以上の説明ではRFコイル装置100Aを例に挙げたが、電力供給や無線通信については、RFコイル装置100Bも上記同様である。
図11においてシステム制御部52は、入力装置62を介して操作者が入力した撮像条件に基づいて、パルスシーケンスにおける繰り返し時間、RFパルスの種別、RFパルスの中心周波数、及び、RFパルスの帯域幅などの撮像条件を決定する。システム制御部52は、このように決定した撮像条件をパルス波形生成部404に入力する。
パルス波形生成部404は、システム制御部52から入力される撮像条件に応じて、固定周波数生成部406から入力される基準クロック信号を用いてベースバンドのパルス波形信号を生成する。パルス波形生成部404は、ベースバンドのパルス波形信号を周波数アップコンバージョン部402に入力する。
周波数アップコンバージョン部402は、ベースバンドのパルス波形信号に対して、可変周波数生成部408から入力されるローカル信号を乗算し、さらにフィルタリングによって所望の信号帯域のみを通過させることで、周波数変換(アップコンバージョン)を実施する。周波数アップコンバージョン部402は、このようして周波数が上げられたベースバンドのパルス波形信号をRF送信器46に入力する。RF送信器46は、入力されたパルス波形信号に基づいて、RFパルスを生成する。
図12は、第1の実施形態のMRI装置20Aによる撮像動作の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは上記RFコイル装置100A、100Bが2つのコイル側無線通信装置200に接続される例を説明するが、これは一例にすぎない。肩用などの他のRFコイル装置を用いる場合や、1つ或いは3つ以上のコイル側無線通信装置200が用いられる場合も、本実施形態と同様の処理が実行される。以下、前述した各図を適宜参照しながら、図12に示すステップ番号に従って、MRI装置20Aの動作を説明する。
[ステップS1]天板34は、図8の最上段で説明した所定位置にある。即ち、天板34の後端が天板スライド部33bの後端に合致する。例えばこの状態で、天板34に被検体Pが載せられ、被検体PにRFコイル装置100A、100Bが装着される。
ケーブル102を介してRFコイル装置100Aに接続された一のコイル側無線通信装置200は、固定機構500により、一の制御側無線通信装置300Aに対して離脱自在に近接固定される(図4~図6参照)。同様に、ケーブル102を介してRFコイル装置100Bに接続された別のコイル側無線通信装置200は、別の制御側無線通信装置300Aに対して離脱自在に近接固定される(図4~図6参照)。
上記近接固定により、コイル側無線通信装置200と制御側無線通信装置300Aとが互いに通信可能範囲内に入ると、両者間で上述した電力供給及び通信が開始される。
具体的には、図1の接続例の場合、一のコイル側無線通信装置200のID送信部222は、通信対象の制御側無線通信装置300AのID受信部322から無線で供給される電力に基づいて動作し、RFコイル装置100Aの識別情報をID受信部322に無線送信する(図11参照)。別のコイル側無線通信装置200のID送信部222は、通信対象の制御側無線通信装置300AのID受信部322から無線で供給される電力に基づいて動作し、RFコイル装置100Bの識別情報をID受信部322に無線送信する。
システム制御部52は、各制御側無線通信装置300AのID受信部322から2つのRFコイル装置100A、100Bの識別情報をそれぞれ取得する。これにより、システム制御部52は、RFコイル装置100A、100Bがどの制御側無線通信装置300A上のコイル側無線通信装置200に接続されているかを認識する。
識別情報の取得により、システム制御部52は、各制御側無線通信装置300Aと、それに固定された各コイル側無線通信装置200との間の通信許可を出力する。また、システム制御部52は、入力装置62を介してMRI装置20Aに対して入力された撮像条件や、使用コイルの情報(この例ではRFコイル装置100A、100Bを用いること)に基づいて、本スキャンの撮像条件の一部を設定する。
なお、各ID受信部322からのRFコイル装置100A、100Bの識別情報の無線送信は、各コイル側無線通信装置200と、各制御側無線通信装置300Aとの通信が停止するまで一定の時間間隔で継続的に実行される。これにより、システム制御部52は、各コイル側無線通信装置200と、各制御側無線通信装置300Aとの通信に問題がないことを判定する。この後、ステップS2に進む。
[ステップS2]ステップS1において、天板34は前述の所定位置にあるので、寝台側充電部550のコイルLa1と、電力転送部320aのコイルLa2とは、電磁的に結合される位置にある。従って、上記通信許可の出力後、システム制御部52は、電力転送部320a経由で、寝台側充電部550から電力受給部220に電力供給を開始させる。
これにより、図10、図11で説明したように、RFコイル装置100A、100B内の充電池BAは充電される。電力受給部220は、コイル側無線通信装置200の各部やRFコイル装置100A、100Bの各部に対して、充電池BAの蓄積電力により電力供給を開始する。
また、各制御側無線通信装置300Aの参照信号送信部318は、上記通信許可に従って、アンテナ306b-206b間の無線通信経路により、各コイル側無線通信装置200の参照信号受信部218に対して、デジタルの参照信号の入力を開始する(参照信号は継続的に無線送信される)。なお、送信される参照信号には、サンプリングのタイミングを決めるためのトリガ信号も重畳(付加)される。
なお、本スキャンの撮像条件の一部の設定は、このステップS2の充電期間中にも引き続き行われてもよい。その場合、システム制御部52は、入力装置62を介して入力された条件に基づいて、本スキャンにおける未設定の撮像条件の一部を設定する。この後、ステップS3に進む。
[ステップS3]RFコイル装置100A,100Bの各残量判定部250は、充電池BAの充電電圧を常時検出し、充電池BAの充電電圧が充電完了時の値に達した時点で充電完了信号を出力する。充電完了信号は、例えばID送信部222に入力される。この場合、ID送信部222は、充電完了信号をID受信部322に無線送信する。ID送信部222が送信する充電完了信号は、例えばRFコイル装置100Aの識別情報の送信の時間間隔を一時的に短くする等、別の信号に変換したものでもよい。
RFコイル装置100A,100Bの双方の残量判定部250からの充電完了信号がシステム制御部52にそれぞれ入力されると、システム制御部52は、寝台側充電部550による充電を停止し、ステップS4に処理を移行させる。それまでの間、システム制御部52は、充電を継続させる。
なお、充電完了信号のシステム制御部52への入力については、他の手段でもよい。例えば、天板34内に音センサを設けると共に、充電完了時点で残量判定部250が所定の音を発信する構成でもよい。この場合、発信音を音センサが受信したタイミングで、音センサから内部配線を経由して充電完了信号をシステム制御部52に入力すればよい。
また、充電池BAの充電電圧が充電完了時の値に達していなくとも、充電終了としてもよい。例えば、システム制御部52は、ステップS2までに設定された本スキャンの一部の撮像条件に基づいて、同一被検体Pのパルスシーケンスの実行する場合にRFコイル装置100A及びコイル側無線通信装置200が消費する電力を計算し、これに所定のマージンを加算した推定消費電力を計算する。システム制御部52は、推定消費電力を出力できる充電電圧を充電終了電圧として計算する。
システム制御部52は、いずれかの無線通信経路により、充電終了電圧を残量判定部250に入力する。例えば、ゲート信号送信部324からゲート信号受信部224を介して残量判定部250に充電終了電圧を入力してもよい。この場合、残量判定部250は、充電池BAの充電電圧が充電終了電圧の値に達した時点で、上記の充電完了信号を出力し、以下、上記同様に動作する。
このようにして充電が終了した後、ステップS4に進む。
このようにして充電が終了した後、ステップS4に進む。
[ステップS4]天板駆動装置35は、システム制御部52の制御に従って、ガントリ21内に天板34を移動させる(図8参照)。この後、ステップS5に進む。
[ステップS5]システム制御部52は、MRI装置20Aの各部を制御することで、プレスキャンを実行させる。プレスキャンでは、例えば、RFパルスの中心周波数の補正値が算出され、RFコイル装置100A、100B内の各コイル素子106の感度分布マップが生成される。この後、ステップS6に進む。
[ステップS6]システム制御部52は、プレスキャンの実行結果に基づいて、本スキャンの残りの撮像条件を設定する。撮像条件には、どのコイル素子106を本スキャンにおいて受信に用いるかの情報も含まれる。
従って、システム制御部52は、本スキャンで受信に用いるコイル素子の情報を、いずれかの無線通信経路でRFコイル装置100Aの選択制御部108に入力する。受信に用いるコイル素子106の情報は、例えば、ゲート信号送信部324からゲート信号受信部224に無線送信された後、ゲート信号受信部224から選択制御部108に入力される。RFコイル装置100Bについても同様である。この後、ステップS7に進む。
[ステップS7]システム制御部52は、MRI装置20Aの各部を制御することで、本スキャンを実行させる。具体的には、静磁場電源40により励磁された静磁場磁石22によって撮像空間に静磁場が形成される。また、シムコイル電源42からシムコイル24に電流が供給されて、撮像空間に形成された静磁場が均一化される。なお、本スキャンの実行中において、アンテナ306d-206d間では、ゲート信号送信部324からゲート信号受信部224に前述のゲート信号が継続的に無線送信されている。
この後、入力装置62からシステム制御部52に撮像開始指示が入力されると、以下の<1>~<5>の処理が順次繰り返されることで、被検体PからのMR信号が収集される。ここでは説明の簡単化のため、各RFコイル装置100A、100Bにおいて、2つずつのコイル素子106がMR信号の受信用に選択されているものとする(但し、各RFコイル装置100A、100Bにおいて1つ又は3つ以上のコイル素子106が選択されている場合も、動作は以下と同様である)。
<1>システム制御部52は、パルスシーケンスに従って傾斜磁場電源44、RF送信器46及びRF受信器48を駆動させることで、被検体Pの撮像部位が含まれる撮像領域に傾斜磁場を形成させると共に、送信用RFコイル28から被検体PにRFパルスを送信する。RFパルスが被検体Pに送信される期間のみ、ゲート信号は例えばオンレベルにされる。
即ち、一方のコイル側無線通信装置200のゲート信号受信部224からRFコイル装置100Aの選択制御部108にオンレベルのゲート信号が入力される。また、他方のコイル側無線通信装置200のゲート信号受信部224からRFコイル装置100Bにもオンレベルのゲート信号が入力される。これにより、RFコイル装置100A、100Bの各コイル素子106はオフ状態となり、送信用RFコイル28とのカップリングが防止される。
<2>RFパルスの送信後、各ゲート信号は例えばオフレベルに切り替えられ、RFコイル装置100A、100Bにおける受信用に選択された各コイル素子106は、被検体P内の核磁気共鳴により生じたMR信号を検出する。検出されたアナログのMR信号は、各コイル素子106から、対応するプリアンプPMPに入力されて増幅された後、対応するA/D変換器212にそれぞれ入力される(図11参照)。
<3>受信用に選択された各コイル素子106に対応する各A/D変換器212は、トリガ信号が無線送信されたタイミングに同期して、参照信号に基づいてMR信号のサンプリング及び量子化を開始する。各A/D変換器212は、デジタルのMR信号をP/S変換器214にそれぞれ入力する。
一方のコイル側無線通信装置200のP/S変換器214は、RFコイル装置100Aの複数のA/D変換器212からそれぞれ入力された複数のMR信号をシリアル信号に変換し、これをデータ送信部216に入力する。他方のコイル側無線通信装置200のP/S変換器214は、RFコイル装置100Bの複数のA/D変換器212からそれぞれ入力された複数のMR信号をシリアル信号に変換し、これをデータ送信部216に入力する。
RFコイル装置100A側、RFコイル装置100B側の各データ送信部216は、シリアルのMR信号に所定の処理を施すことで無線送信用のMR信号をそれぞれ生成し、これらをアンテナ206aからアンテナ306aに、誘導電界を介してそれぞれ無線送信する。
<4>一方の制御側無線通信装置300Aのデータ受信部316は、受信した無線送信用のMR信号から、元のデジタルのシリアル信号を抽出して光信号に変換し、これを信号合成部36に入力する(このシリアル信号には、RFコイル装置100Aで検出された各MR信号が含まれる)。他方の制御側無線通信装置300Aのデータ受信部316は、受信した無線送信用のMR信号から、元のデジタルのシリアル信号を抽出して光信号に変換し、これを信号合成部36に入力する(このシリアル信号には、RFコイル装置100Bで検出された各MR信号が含まれる)。
信号合成部36は、双方のデータ受信部316から入力された2つの光信号としてのシリアル信号を、1つの光信号としてのシリアル信号に合成する。合成に際しては、一旦、電気的な信号に戻してから実行してもよい。このようにして、RFコイル装置100A側及びRFコイル装置100B側の2つの無線通信経路でそれぞれ受信された2つのシリアル信号は、1のシリアル信号に合成される。合成により、例えば信号長が2倍になる。
合成されたシリアル信号は、RFコイル装置100Aの2つのコイル素子106、及び、RFコイル装置100Bの2つのコイル素子で受信されたMR信号を含む。信号合成部36は、合成した光信号としてのシリアル信号を、光通信ケーブル72を介してRF受信器48の周波数ダウンコンバージョン部410に入力する。
<5>周波数ダウンコンバージョン部410は、ここでは一例として、信号処理のためにシリアル信号を電気的な信号に変換する。周波数ダウンコンバージョン部410は、電気的なシリアル信号から、4つのコイル素子106のMR信号に相当する信号をそれぞれ抽出する。周波数ダウンコンバージョン部410は、4つのコイル素子106で受信された各MR信号に対して、周波数変換を施し、周波数が低くされた各MR信号を信号処理部412に入力する。
信号処理部412は、入力されたMR信号に所定の信号処理を施すことで、MR信号の生データを生成する。信号処理部412は、MR信号の生データを電気的なデジタル信号からデジタルの光信号に変換する。信号処理部412は光通信ケーブル74を介して、(例えば制御室内に配置された)画像再構成部56に光信号としてのMR信号の生データを入力する。画像再構成部56は、MR信号の生データを光信号から電気的な信号に変換し、さらにk空間データに変換し、k空間データを保存する。
以上の<1>~<5>の処理が繰り返されることで、RFコイル装置100A、100B内の選択されたコイル素子106で検出されたMR信号の収集が終了後、ステップS8に進む。
[ステップS8]システム制御部52は、直前のステップS7で本スキャンの対象となっている被検体Pについて、未実行の本スキャンが残っているか否かを判定する。未実行の本スキャンが残っている場合、システム制御部52は、ステップS5に処理を戻し、そうではない場合、システム制御部52はステップS9に処理を移行する。
[ステップS9]天板駆動装置35は、システム制御部52の制御に従って、天板34をガントリ21から出し、支持台33上の所定位置(図8の最下段参照)に戻す。
また、画像再構成部56は、フーリエ変換等を含む画像再構成処理をk空間データに施すことで画像データを再構成する。画像再構成部56は、プレスキャンで生成された感度分布マップを用いて、再構成された画像データに輝度補正処理を施す。画像再構成部56は、輝度補正後の画像データを画像データベース58(図1参照)に保存する。
画像処理部60は、画像データベース58から画像データを取り込み、これに所定の画像処理を施すことで表示用画像データを生成し、この表示用画像データを記憶装置66に保存する。システム制御部52は、表示用画像データを表示装置64に転送し、表示用画像データが示す画像を表示装置64に表示させる。
撮像の終了後、コイル側無線通信装置200が制御側無線通信装置300Aから離脱され、両者が通信可能範囲外となると、両者間の通信及び電力供給は終了する。
なお、図12では一例として、ステップS1において参照信号の入力が開始されるが、これは一例にすぎない。例えば、ステップS5のプレスキャンの直前に、参照信号の入力が開始されてもよい。
以上が第1の実施形態のMRI装置20Aの動作説明である。
以上が第1の実施形態のMRI装置20Aの動作説明である。
このように第1の実施形態では、天板34がガントリ21から最も離れた所定位置、即ち、支持台33の昇降が可能な位置にある場合に、誘導磁界を介して、RFコイル装置100A、100B内の充電池BAの充電を自動的に開始する(ステップS2、図10、図11参照)。従って、RFコイル装置100A、100B側からMRI装置20Aの制御側(RF受信器48側)に、デジタル化されたMR信号を無線送信する構成において、ユーザに操作負担を負わせることなく、RFコイル装置100A、100Bの電力を確保できる。
また、誘導磁界を介して、寝台側充電部550から電力転送部320aに電力が無線転送され、さらに誘導磁界を介して、電力転送部320aから電力受給部220に電力が無線送信され、電力受給部220内で充電池BAが充電される。上記のように充電する構成では、天板34内に電源線は配置されない。
即ち、デジタル化されたMR信号を無線送信する構成において、天板34内に電源線を含めずにRFコイル装置100A、100Bの電力を確保できる。
さらに、電源線560が天板34の水平移動に追従して動くことがないように、電源線560は、支持台33の天板スライド部33b内で固定的に配置される。その上、電力供給部としてそれぞれ機能する寝台側充電部550、及び、制御側無線通信装置300Aの電力転送部320aは、天板34の移動時に動かないように、天板スライド部33b内、天板34内にそれぞれ固定配置され、電源線560から受給した電力を無線送信(無線転送)する。従って、寝台装置32の支持台33と天板34との間を繋ぐ電源線の状態(伸ばされ具合)が天板位置によって変動することはないので、天板位置の違いによる励起用RFパルスのパワーの変動を極めて小さくすることができる。
さらに、電源線560が天板34の水平移動に追従して動くことがないように、電源線560は、支持台33の天板スライド部33b内で固定的に配置される。その上、電力供給部としてそれぞれ機能する寝台側充電部550、及び、制御側無線通信装置300Aの電力転送部320aは、天板34の移動時に動かないように、天板スライド部33b内、天板34内にそれぞれ固定配置され、電源線560から受給した電力を無線送信(無線転送)する。従って、寝台装置32の支持台33と天板34との間を繋ぐ電源線の状態(伸ばされ具合)が天板位置によって変動することはないので、天板位置の違いによる励起用RFパルスのパワーの変動を極めて小さくすることができる。
また、天板位置の変化に伴う「ガントリ21内の送信用RFコイル28(の全身用コイル)と、電源線との間の高周波的なカップリング」の変動は、従来よりも大幅に低減され、極めて小さくなる。同様に、天板位置の変化に伴う「電源線と、受信用のコイル素子106との間のカップリング」の変動は、極めて小さくなる。
さらに、天板34内の各制御側無線通信装置300Aへのゲート信号への入力や、各制御側無線通信装置300AからのMR信号の送信等は、光通信ケーブル301を介して行われるので、天板34内には電気的な信号線がない。以上の結果、SARを正確に計算できる。
さらに、天板34内の各制御側無線通信装置300Aへのゲート信号への入力や、各制御側無線通信装置300AからのMR信号の送信等は、光通信ケーブル301を介して行われるので、天板34内には電気的な信号線がない。以上の結果、SARを正確に計算できる。
また、上記のように充電する構成では、天板34内に電源線が配置されないので、MR信号の信号線と、電源線とが分離される。このため、RFコイル装置100A、100B側から無線で受信したデジタルのMR信号を、撮像室の信号合成部36、RF受信器48からガントリ21外の画像再構成部56に光信号として送信できる。従って、送信時の外部ノイズの影響を軽減できる。
また、MR信号の送信側のコイル側無線通信装置200及び受信側の制御側無線通信装置300Aが互いに近接固定され、誘導電界を介した近接無線通信が行われる。このため、従来のデジタル無線通信よりも無線出力を低くできるから、種々の国の法規制に対応し易い。送信側と受信側とが近接している点に加えて無線出力を低くできるため、送信電波が周りで反射して自身の送信データが劣化する問題が生じない。従って、RFコイル装置100A、100B側からMRI装置20Aの制御側にデジタルのMR信号を良好に無線送信できる。
また、複数のコイル素子106でそれぞれ検出された複数のMR信号は、シリアル信号に変換されて、無線送信される。従って、各コイル側無線通信装置200、制御側無線通信装置300Aにおいて、MR信号の送信用のアンテナ(無線通信経路)を1組で済ませることができる上、MR信号同士の間では、干渉を防止するための周波数分離を行う必要はない。
なお、従来技術によるデジタル化されたMR信号の遠隔無線通信では、送信側の遠方界に受信側が存在するので、MR信号の受信用の複数のコイル素子が同時に接続された場合にはクロストークなどの干渉が生じる。このため、周波数分離や時分割の通信が行われる。これに対し、第1の実施形態の近接無線通信では、時分割にする必要はない。
また、制御側無線通信装置300Aを複数箇所に設け、いずれか1つの制御側無線通信装置300Aに対してコイル側無線通信装置200を固定すればよい構成である。従って、被検体のどの位置に装着されるRFコイル装置であっても、即ち、天板34上のどの位置にRFコイル装置(100A、100B)が存在しても、コイル側無線通信装置200と制御側無線通信装置300Aとを近接固定し、MR信号を良好に無線送信できる。
また、RFコイル装置100A、100Bへの電力供給やゲート信号の送信、トリガ信号の送信についても無線で行うので、MRI装置20Aの構成を簡単化できる。この結果、MRI装置20Aの製造コストを低減しうる。
また、各RFコイル装置100A、100Bの各コイル素子106で検出された複数のMR信号は、信号合成部36によって一のシリアル信号に合成されてから、寝台装置32外のRF受信器48に入力される。このため、RF受信器48に対するケーブル本数が少なくなり、点検、メンテナンスや修理(部品交換)が容易になる。以下、その理由について説明する。
MRI装置は通常、ユニット毎に分解された状態で出荷され、設置場所において組み立てや据付調整などの作業が行われる。そして、支持台33及び天板34が一体化された状態で寝台装置32として出荷されることが多い。被検体Pに装着されるRFコイル装置と、MRI装置の制御側(RF受信器側)との間の接続ケーブルの本数は、多チャンネル化により多くなっている。
例えば、誘導電界を介したMR信号の無線送信が行われない従来のMRI装置において、RFコイル装置を接続するための接続ポートが天板に8つ設けられており、各接続ポートには16チャンネルの信号線を接続可能な場合を考える。この場合、組み立て時には、例えば16×8=128本の信号線が、寝台側とRF受信器側との間でケーブル接続される。
しかし、本実施形態では、支持台33側の信号線の数は、信号合成部36により、最小の場合として1本に減らせる。このため、寝台装置32側と、ガントリ21内のRF受信器48との間の信号線の接続作業が容易になる。従って、点検、メンテナンスや修理(部品交換)が容易になる。
さらに、近時の寝台装置は、キャスターが付いており、撮像室でガントリ21にドッキング可能に構成されたものもある。これは、別の部屋で患者を天板上に乗せて撮像室まで運ぶ目的で用いられる。このようなドッキング可能な寝台装置に本実施形態を適用すれば、寝台装置32側から出ている信号線の数が少ないので、撮像直前のドッキング作業も容易になる。この結果、MRI検査直前の作業時間を短縮できるので、迅速な検査が可能となる。
以上説明した実施形態によれば、RFコイル装置側からMRI装置の制御側にMR信号を無線送信する構成において、ユーザに操作負担を負わせることなく、RFコイル装置の電力を確保できる。
第1の実施形態について、以下の6点を補足する。
第1に、第1の実施形態では、デジタル化された合計4つのMR信号が1つのシリアル信号に合成される例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。信号線の数を大幅に軽減できれば、第1の実施形態と同様の効果が得られる。例えば3つ以上のRFコイル装置が被検体Pに装着され、相当数のコイル素子でそれぞれ検出された多数のMR信号が存在する場合、これら全てのMR信号を1のシリアル信号に信号合成部36で合成してRF受信器48に入力すると、信号長の長さの分だけ、通信時間も要する。
第1に、第1の実施形態では、デジタル化された合計4つのMR信号が1つのシリアル信号に合成される例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。信号線の数を大幅に軽減できれば、第1の実施形態と同様の効果が得られる。例えば3つ以上のRFコイル装置が被検体Pに装着され、相当数のコイル素子でそれぞれ検出された多数のMR信号が存在する場合、これら全てのMR信号を1のシリアル信号に信号合成部36で合成してRF受信器48に入力すると、信号長の長さの分だけ、通信時間も要する。
従って、許容される通信時間内でRF受信器48へのMR信号の送信が完了する程度に、信号線の数を減らすことが望ましい。例えば、デジタルの複数のMR信号を1のシリアル信号に合成する信号合成部36を、RF受信器48に接続されるMR信号の信号線の数だけ設ければよい。そして、これら信号合成部36からの各信号線をRF受信器48に接続すればよい。この点は、第2及び第3の実施形態についても同様である。
第2に、受信に用いるコイル素子106の情報を、本スキャン前にゲート信号送信部324からRFコイル装置100A、100B側に無線送信し、選択されたコイル素子106で検出されたMR信号のみを無線送信する例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。
受信に用いるコイル素子106の情報がRFコイル装置100A、100Bに入力されないように、各部を構成してもよい。その場合、全コイル素子106でそれぞれ検出されたMR信号がデジタルのシリアル信号に変換されて、前述のように無線送信される。そして、アンテナ206a、306aで受信したMR信号から、受信用に選択されたコイル素子106のMR信号のみが抽出され、画像再構成に用いられる。この点は、第2及び第3の実施形態についても同様である。
第3に、天板34の側面(図4)を介して、寝台側充電部550から制御側無線通信装置300Aに電力が無線送信される例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。例えば底面などの天板34の表面の他の部分を介して、寝台側充電部550から制御側無線通信装置300Aに無線で電力が供給されるように、両者を配置してもよい。この点は、第2及び第3の実施形態についても同様である。
第4に、電力転送部320aが制御側無線通信装置300A内に配置される例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。例えば天板34内において、制御側無線通信装置300Aから独立した構成として電力転送部320aを配置してもよい。この点は、次の第2の実施形態についても同様である。
第5に、RFコイル装置100A、100B内に充電池BA及び残量判定部250が配置される例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。充電池BA及び残量判定部250は、コイル側無線通信装置200内に配置されてもよい。同様に、A/D変換器212やP/S変喚器214も、RFコイル装置100A、100B内ではなく、コイル側無線通信装置200内に配置されてもよい。この点は、第2及び第3の実施形態についても同様である。
第6に、充電池BAは、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素充電池等の2次電池であるが、電気二重層コンデンサなどの他の充放電素子を代わりに用いてもよい。ここでの充放電素子とは、コンデンサや2次電池などのように、充電及び放電の繰り返しが可能な回路素子の意味である。この点は、第2及び第3の実施形態についても同様である。
(第2の実施形態)
第2の実施形態のMRI装置20Bは、天板34がガントリ21内にある場合にもRFコイル装置100A、100Bに電力を無線送信することができる。その他の機能については、第1の実施形態とほぼ同様であるので、第1の実施形態との違いに焦点をおいて説明する。
第2の実施形態のMRI装置20Bは、天板34がガントリ21内にある場合にもRFコイル装置100A、100Bに電力を無線送信することができる。その他の機能については、第1の実施形態とほぼ同様であるので、第1の実施形態との違いに焦点をおいて説明する。
MRI装置20B全体のブロック図は、第1の実施形態の図1で示した構成と同様であるので、説明を省略する。また、ガントリ21及び寝台装置32の概観的構造や、RFコイル装置100A、100Bの構成、固定機構500の配置や構成も、図2~図6で説明したものと同様である。
図13は、第2の実施形態のMRI装置20Bのガントリ側充電部572及び寝台側充電部574の配置例を示す装置座標系X-Z平面の平面模式図である。
図14は、図13の状態から、装置座標系Z軸方向に天板34を移動させた状態を示す平面模式図である。
図15は、天板34全体がガントリ21に収まるように、図14の状態からさらに天板34を奥に移動させた状態を示す平面模式図である。
図14は、図13の状態から、装置座標系Z軸方向に天板34を移動させた状態を示す平面模式図である。
図15は、天板34全体がガントリ21に収まるように、図14の状態からさらに天板34を奥に移動させた状態を示す平面模式図である。
図13に示すように、天板34内における10個の制御側無線通信装置300Bの配置は、第1の実施形態の制御側無線通信装置300A(図7参照)とほぼ同様である。各制御側無線通信装置300Bは、第1の実施形態と同様に天板34内で光通信ケーブル301に個別に接続されている。
ここで、天板34は、ガントリ21のレール80b及び支持台33の天板スライド部33bの突出部84(図3、図9参照)に沿って、天板スライド部33b上から、ガントリ21内に亘って移動する。第2の実施形態では、天板34の位置に拘らず、ガントリ21内の充電機構又は支持台33内の充電機構により、RFコイル装置100A、100B内の充電池BAを充電可能である。
より詳細には、図13に示すように、支持台33の天板スライド部33bの両側の突出部84内にそれぞれ、寝台側充電部574が10個ずつ配置される。ここでは一例として、寝台側充電部574は、突出部84bの側面(天板34の側面に対向する面)側において、当該側面に沿って(装置座標系Z軸方向に沿って)等間隔で配置される。寝台側充電部574は、図13における20個の斜線の長方形領域である。即ち、寝台側充電部574は、各突出部84bの一端側から他端側まで等間隔で10個ずつ配置される。各寝台側充電部574には、突出部84内の個別の固定された配線(図示せず)により、別々に充電用の電流が供給される。
また、図13に示すように、ガントリ21の両側のレール80b内にそれぞれ、ガントリ側充電部572が5個ずつ配置される。なお、レール80bの立体的形状は第1の実施形態のレール80aと同様である(図2参照)。ここでは一例として、ガントリ側充電部572は、レール80bの側面(天板34の側面に対向する面)側において、当該側面に沿って(前記Z軸方向に沿って)等間隔で配置される。各ガントリ側充電部572に対しては、後述のコネクタ580、582(図18参照)経由で支持台33の突出部84から個別に電源線が配線される。
ここで、受信コイルとの間のカップリングの度合いを小さくするためには、ガントリ21内の電源線の数及び長さを減らす方が望ましい。第2の実施形態では一例として、十分な充電機能を確保しつつ、上記カップリングをできる限り避けるため、ガントリ側充電部572は、レール80b内の半分の領域のみに配置される。具体的には、ガントリ側充電部572は、ガントリ21の入口側(支持台33側)からガントリ21の中央まで、等間隔で配置される。このような部分的な配置でも十分な充電機能を確保できる理由について、以下に説明する。
まず、以下の説明では、「幅」及び「間隔」は、天板34の移動方向(前記Z軸方向)での幅及び間隔とする。第2の実施形態では、ガントリ側充電部572の幅と、ガントリ側充電部572同士の間隔との和よりも、制御側無線通信装置300Bの幅は大きい。
また、寝台側充電部574の幅、及び、寝台側充電部574同士の間隔は、ガントリ側充電部572の幅、及び、ガントリ側充電部572同士の間隔にそれぞれ等しい。
従って、寝台側充電部574の幅と、寝台側充電部574同士の間隔との和よりも、制御側無線通信装置300Bの幅は大きい。
また、寝台側充電部574の幅、及び、寝台側充電部574同士の間隔は、ガントリ側充電部572の幅、及び、ガントリ側充電部572同士の間隔にそれぞれ等しい。
従って、寝台側充電部574の幅と、寝台側充電部574同士の間隔との和よりも、制御側無線通信装置300Bの幅は大きい。
仮に、レール80b内の半分のみならず、レール80b内全域に等間隔でガントリ側充電部572が配置されている場合を考える。その場合、天板34のZ軸方向の位置に拘らず、RFコイル装置(100A、100B)との通信対象の制御側無線通信装置300Bは、ガントリ側充電部572、寝台側充電部574の内の少なくとも1つに対向するので、充電可能な位置となる。
ガントリ側充電部572、寝台側充電部574の幅及び間隔は、制御側無線通信装置300Bの幅と対比して、上記のように設定されているからである。なお、上記の「対向する」とは、ガントリ側充電部572又は寝台側充電部574内のコイルと、制御側無線通信装置300Bのコイルとが電磁的に結合される近さになる、という意味である。以下の説明でも、「対向する」は、「双方が電磁的に結合される近さになる」の意味で用いる。
しかし、第2の実施形態は、ガントリ側充電部572は、レール80b内の半分の領域だけに配置される。従って、天板34全体がガントリ21内にある場合(図15参照)、ガントリ21の奥側の制御側無線通信装置300BがRFコイル装置(100A、100B)との通信対象であれば、当該制御側無線通信装置300Bを充電できない。しかし、実際の撮像では、かかる状況が生じにくい理由について、以下に説明する。
第1に、撮像領域が磁場中心に近いほど、理想的な線形に近い傾斜磁場の下でMR信号が収集されるので、画質の点から好ましい。このため、実際の撮像では、ガントリ21内のほぼ中心である磁場中心と、撮像領域とがほぼ合致するように、システム制御部52及び天板駆動装置35は、天板34を適宜移動する。
第2に、RFコイル装置100A、100Bに接続されるコイル側無線通信装置200は、天板34上で最も近い位置の制御側無線通信装置300Bに対して近接固定するのが最も使いやすく、一般的と考えられる。
以上の2点を考慮すれば、ガントリ21の中央までガントリ側充電部572を配置すれば、通信対象の制御側無線通信装置300Bは、天板34のZ軸方向の位置に拘らず、複数のガントリ側充電部572及び寝台側充電部574の少なくとも1つに対向する。即ち、ガントリ21の中央までガントリ側充電部572を配置すれば、制御側無線通信装置300Bを充電可能である。以下、この論理を図14、図15の2例で説明する。
例えば、頭部が撮像される場合を考える。この場合、図14に示すように、被検体Pは、例えば頭部をガントリ21の奥側にして、体軸方向を天板34のスライド方向に合わせて載置される。そして、頭部専用のRFコイル装置100Cが装着され、頭部が磁場中心に位置するように天板34の位置が制御される。この場合、RFコイル装置100Cに接続されるコイル側無線通信装置200(図示せず)は、例えばRFコイル装置100Cの装着位置に最も近い制御側無線通信装置300B、即ち、図14において斜線で示す制御側無線通信装置300Bに接続される。
図14の配置の場合、斜線で示す制御側無線通信装置300Bは、最もガントリ21の中央側にあるガントリ側充電部572に対向し、位置的には、このガントリ側充電部572と電磁的に結合される。従って、図14の配置の場合、斜線で示す制御側無線通信装置300Bは、当該ガントリ側充電部572から撮像中に電力を受給できる。
別の例として、骨盤部が撮像される場合を考える。この場合、図15に示すように、被検体Pは、例えば頭部をガントリ21の奥側にして、体軸方向を天板34のスライド移動方向に合わせて載置される。そして、骨盤部専用のRFコイル装置100Bが装着され、骨盤部が磁場中心に位置するように天板34の位置が制御される。この場合、RFコイル装置100Bに接続されるコイル側無線通信装置200は、例えばRFコイル装置100Bの装着位置に最も近い制御側無線通信装置300B、即ち、図15において斜線で示す制御側無線通信装置300Bに接続される。
図15の配置の場合も、斜線で示す制御側無線通信装置300Bは、最もガントリ21の中央側にあるガントリ側充電部572と電磁的に結合される位置になり、撮像中に電力を受給できる。
以上の説明から分かるように、通信対象の制御側無線通信装置300Bを、複数の寝台側充電部574及びガントリ側充電部572の内の少なくとも1つに対向させるためには、レール80b内全体に亘ってガントリ側充電部572を配置する必要はない。第2の実施形態のように、レール80b内においてガントリ21の中央までガントリ側充電部572を配置すれば、実用上は十分な充電機能を確保できると考えられる。
なお、図13~図15の例では両側のレール80b内に5個ずつガントリ側充電部572が配置されるが、これは一例にすぎない。配置数は例えば6個でもよいし、2個~4個でもよい。
図16は、各ガントリ側充電部572内の電力送信用のコイルLs1、各寝台側充電部574内の電力送信用のコイルLs1、及び、各制御側無線通信装置300B内の電力受信用のコイルLs2のコイル長及び間隔を示す装置座標系X-Z平面の平面模式図である。なお、煩雑となるので、制御側無線通信装置300Bに対する光通信ケーブル301や、各ガントリ側充電部572及び各寝台側充電部574内に対する個別の電源線は、図16では省略している。
図16に示すように、各ガントリ側充電部572はコイルLs1を有し、各制御側無線通信装置300BはコイルLs2を有し、各寝台側充電部574はコイルLs1を有する。ここでは、コイルの長さ方向を、コイルの外径及び内径に平行な断面の法線方向とする。また、コイルLs1同士、コイルLs2同士の各間隔の方向も、コイルの長さ方向と同じとする。コイルLs1、Ls2は、その長さ方向が装置座標系のZ軸方向(レール80bの延在方向、即ち、天板34のスライド移動方向)に合致するように配置される。
コイルLs1のコイル長をW1とし、コイルLs2のコイル長をW2とする。また、各ガントリ側充電部572同士の間隔と、各寝台側充電部574同士の間隔は等しく、両者は等間隔で配置されるので、各コイルLs1同士の間隔は、全てSP1となる。
また、天板34内に埋設される各制御側無線通信装置300Bは、第1の実施形態と同様に、天板34の側面側において側面に沿って等間隔で配置される(図4参照)。即ち、制御側無線通信装置300B内において、コイルLs2、Lb1、電池部304を含む電力転送部320b(後述の図21参照)も、コイルLs2自体も、天板34の側面側において、側面に沿って等間隔で配置される。このため、各コイルLs2同士の間隔は、全てSP2となる。
ここでは一例として、間隔SP1、間隔SP2、コイル長W1は互いに等しく、コイル長W2はコイル長W1の3倍である。このようにコイル長W1、W2、間隔SP1、SP2を設定すると、各制御側無線通信装置300B内のコイルLs2は、ガントリ21内の中央までは、ガントリ側充電部572、寝台側充電部574の少なくとも1つのコイルLs1全体に対向する。
上記配置では、1つのコイルLs2は、天板34の位置によっては、図16に示すように、2つのコイルLs1全体に対向する。第2の実施形態では一例として、通信対象の制御側無線通信装置300B内のコイルLs2が2つのコイルLs1全体に対向する場合、対向する2つのコイルLs1の一方のみに励磁電流が供給される。これは、2つのコイルLs1に励磁電流を流すと、双方のコイルLs1を流れる励磁電流の位相や周波数によっては、互いに打ち消しあって、コイルLs2に十分な誘導電流が生じないからである。
但し、1つのコイルLs2に対する電力送信として、当該コイルLs2に対向する一のコイルLs1のみに励磁電流を供給する制御は、制御を簡単化するための一例にすぎない。励磁電流の位相や周波数等を適正に設定し、2つのコイルLs1に励磁電流を流すことで一のコイルLs2に誘導電流を生じさせてもよい。
図17は、図16の状態から、天板34をガントリ21の奥側に少し移動させた状態を示す平面模式図である。図17の状態では、図の左側の2つのコイルLs2は、ガントリ側充電部572の1つのコイルLs1全体に対向する。
また、図17の状態では、図において符号に下線を引いた4つのコイルLs2は、ガントリ側充電部572の1つのコイルLs1全体に対向すると共に、別のガントリ側充電部572の1つのコイルLs1に部分的に対向する。
また、図17の状態では、図の右側の4つのコイルLs2は、寝台側充電部574の1つのコイルLs1全体に対向すると共に、別の寝台側充電部574の1つのコイルLs1に部分的に対向する。
また、図17の状態では、図の右側の4つのコイルLs2は、寝台側充電部574の1つのコイルLs1全体に対向すると共に、別の寝台側充電部574の1つのコイルLs1に部分的に対向する。
第2の実施形態では一例として、通信対象の制御側無線通信装置300B内のコイルLs2に部分的に対向するコイルLs1は、電力送信に用いられない。通信対象の制御側無線通信装置300B内のコイルLs2に全体的に対向するコイルLs1に励磁電流が供給される。コイルLs2に部分的に対向するコイルLs1に励磁電流を流すよりも、コイルLs2に全体的に対向するコイルLs1に励磁電流を流す方が、コイルLs2内により大きな誘導磁界が生じ、より大きな誘導電流が発生するからである。
ここで、コイルLs2のコイル長W2は、装置座標系Z軸方向の天板34の位置が少しずつずれても、少なくとも1つのコイルLs1に部分的又は全体に対向することが望ましい。これを実現する「条件A」として、電力受信側であるコイルLs2のコイル長W2は、電力送信側であるコイルLs1のコイル長W1と、コイルLs1同士の間隔SP1の和以上であることが望ましい。
より好ましくは、コイルLs2のコイル長W2は、天板34の位置が少しずつずれても、少なくとも1つのコイルLs1全体に対向するとよい。その場合、全体的に対向する1つのコイルLs1に励磁電流を供給することで、コイルLs2に効率的に誘導電流を発生させることができるからである。即ち、電力を効率的に無線送信できる。
これを実現する「条件B」として、コイルLs2のコイル長W2は、例えば図16のように、コイルLs1のコイル長W1の2倍と、コイルLs1同士の間隔SP1との和以上であることが望ましい。但し、コイル長W1、W2、間隔SP1、SP2については、図16の態様に限定されるものではなく、例えば上記「条件A」を満たす範囲で任意に変更可能である。
図18は、装置座標系のY-Z平面における、第2の実施形態のMRI装置20Bのガントリ21及び寝台装置32の断面模式図である。図18の上段は、昇降部33aにより支持台33の高さが下げられた状態を示し、図18の下段は、天板スライド部33bの突出部84(図3参照)の高さがレール80bの高さに合致するように、昇降部33aにより支持台33の高さが上げられた状態を示す。即ち、図18の下段は、天板スライド部33b側からガントリ21内に天板34をスライド移動可能な状態である。
第2の実施形態では、レール80bにおける天板スライド部33b側の先端と、天板スライド部33bの突出部84におけるレール80b側の先端に、コネクタ580、582がそれぞれ設けられる。
図18の下段のように、ガントリ21内に天板34をスライド移動できるように支持台33の高さを上げた状態では、レール80b側のコネクタ580と、天板スライド部33b側の突出部84のコネクタ582とが互いに接続される。コネクタ580、582の接続により、天板スライド部33bの突出部84、及び、昇降部33a内の不図示の配線を介して、各ガントリ側充電部572は、個別に電源線に接続される(図13参照)。
図19は、装置座標系のX-Y平面における、第2の実施形態のMRI装置20Bのガントリ21の断面模式図である。図19は、ガントリ21内に天板34が挿入された状態の断面である。
図20は、図19の点線の枠部分を拡大し、コイル側無線通信装置200、制御側無線通信装置300B、及び、ガントリ側充電部572の構成の一例を示す断面模式図である。図19及び図20では、RFコイル装置100A又は100Bに接続された一のコイル側無線通信装置200が、固定機構500により一の制御側無線通信装置300Bに対して近接固定された状態を示す。
以下、図19及び図20を参照しながら、天板34がガントリ21内にある場合の電力の無線送信について説明する。制御側無線通信装置300Bは、第1の実施形態の制御側無線通信装置300AのコイルLa2の代わりに、コイルLs2が前述の条件を満たすように設けられる点を除き、制御側無線通信装置300Aと同様の構成である。
コイルLs2が、レール80b内のいずれか1つのガントリ側充電部572のコイルLs1全体と対向している場合を考える。即ち、図20に示すように、コイルLs1、Ls2が電磁的に結合されている場合を考える。
この場合、システム制御部52は、昇降部33a、突出部84、コネクタ580、582内の不図示の電源線、及び、レール80b内の電源線を介して、コイルLs2に対向するコイルLs1に励磁電流が供給されるように、MRI装置20Bの各部を制御する。これにより、天板34の側面及びレール80bの側面を貫通する誘導磁界が生じ、コイルLs2には誘導電流が流れる。
この場合、システム制御部52は、昇降部33a、突出部84、コネクタ580、582内の不図示の電源線、及び、レール80b内の電源線を介して、コイルLs2に対向するコイルLs1に励磁電流が供給されるように、MRI装置20Bの各部を制御する。これにより、天板34の側面及びレール80bの側面を貫通する誘導磁界が生じ、コイルLs2には誘導電流が流れる。
コイルLs2に流れる誘導電流の一部は、ここでは一例として、電池部304内で直流電流に変換されて、電池部304内の不図示の充電池を充電する。この充電池の蓄積電力により、制御側無線通信装置300Bは動作する。
一方、コイルLs2の誘導電流の残りは、コイル側無線通信装置200のコイルLb2に対する励磁電流として、コイルLb1に流れる。
一方、コイルLs2の誘導電流の残りは、コイル側無線通信装置200のコイルLb2に対する励磁電流として、コイルLb1に流れる。
コイルLb1に流れる電流により、天板34の上面を貫通する誘導磁界が生じ、コイル側無線通信装置200のコイルLb2には誘導電流が流れる。コイル側無線通信装置200は、コイルLb2に流れる誘導電流により、RFコイル装置(100A又は100B)内の充電池BAを充電する。
なお、天板34が天板スライド部33b上にある場合、寝台側充電部574のコイルLs1から、RFコイル装置100A、100Bの充電池BAへの電力送信も上記同様である。即ち、制御側無線通信装置300BのコイルLs2、Lb1、コイル側無線通信装置200のコイルLb2を経由して、誘導磁界を介して電力が無線送信される。この場合の断面図は、第1の実施形態の図10において、コイルLa1をコイルLs1に置換すると共にコイルLa2をコイルLs2に置換したものと等価であるため、省略する。
図21は、天板34がガントリ21内にある場合のRFコイル装置100Aまでの電力供給系統、及び、RFコイル装置100Aで検出されたMR信号の送信系統を図11と同様に示すブロック図である。図21において、制御側無線通信装置300Bの電力転送部320bは、前述のようにコイルLa2の代わりにコイルLs2が設けられる点を除き、第1の実施形態の電力転送部320aと同様である。
また、天板34がガントリ21内にある場合のレール80bからの電力送信を示すため、図11の寝台側充電部550の代わりに、図21ではガントリ側充電部572が記載されている。そして、図20で説明したように、ガントリ側充電部572から電力転送部320b経由で、RFコイル装置100Aの充電池BAに対して、充電用の電力が無線送信される。
また、ゲート信号、RFコイル装置100Aの識別情報、参照信号、MR信号の送信の動作については、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。図21ではRFコイル装置100Aのカバー部材104a側との通信、電力送信について示すが、RFコイル装置100Bの場合も同様である。
また、天板34が支持台33の天板スライド部33b上にある場合の充電池BAまでの電力供給系統は、第1の実施形態の図11において、コイルLa1をコイルLs1に置換すると共にコイルLa2をコイルLs2に置換したものと等価であるため、省略する。
図22は、第2の実施形態のMRI装置20Bによる撮像動作の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは上記RFコイル装置100A、100Bが2つのコイル側無線通信装置200に接続される例を説明するが、他のRFコイル装置が用いられる場合や、1つ或いは3つ以上のコイル側無線通信装置200が用いられる場合も、動作は同様である。以下、前述した各図を適宜参照しながら、図22に示すステップ番号に従って、MRI装置20Bの動作を説明する。
[ステップS21]第1の実施形態の図12のステップS1と同様である。要点のみ説明すれば、RFコイル装置100A又は100Bに接続されたコイル側無線通信装置200と、制御側無線通信装置300とが互いに通信可能範囲内に入り、RFコイル装置100A、100Bの識別情報がシステム制御部52に入力される。
システム制御部52は、識別情報がどの制御側無線通信装置300B経由で入力されるかに基づいて、RFコイル装置100A、100Bと通信対象となっている各制御側無線通信装置300Bがどれかを判定し、通信許可を出力する。識別情報の無線送信は、一定の時間間隔で継続される。システム制御部52は、本スキャンの撮像条件の一部を設定する。この後、ステップS22に進む。
[ステップS22]ステップS21において、天板34はガントリ21から最も離れた所定位置にある。システム制御部52は、天板34の現在位置に基づいて、RFコイル装置100A、100Bと通信対象となっている各制御側無線通信装置300B内のコイルLs2の装置座標系での座標位置を算出する。システム制御部52は、各コイルLs2の座標位置に基づいて、これらコイルLs2に全体的に対向する寝台側充電部574のコイルLs1がそれぞれどれかを計算する。
コイルLs2に全体的に対向するコイルLs1が2つ存在する場合、システム制御部52は、それらの一方を励磁電流の供給用に選択する。そして、システム制御部52の制御の下、RFコイル装置100Aとの通信対象の制御側無線通信装置300B内のコイルLs2に対向する1つのコイルLs1に対して、励磁電流が供給される。同様に、RFコイル装置100Bとの通信対象の制御側無線通信装置300B内のコイルLs2に対向する1つのコイルLs1に、励磁電流が供給される。
このため、図20で説明した動作により、RFコイル装置100A、100Bの各充電池BAは充電される。RFコイル装置100A側及びRFコイル装置100B側の各電力受給部220は、コイル側無線通信装置200の各部やRFコイル装置100A、100Bの各部に対して、充電池BAの蓄積電力により電力供給を開始する。
また、レール80bの高さと、天板スライド部33bの突出部84の高さとが合致するように、昇降部33aは支持台33の高さを上げる。これにより、レール80b側のコネクタ580と、突出部84側のコネクタ582とが互いに接続され(図18参照)、ガントリ側充電部572に充電電流を供給可能となる。なお、このような支持台33の高さの調整は、ステップS21で行われてもよいし、次のステップS23の始めに行われてもよい。
また、各制御側無線通信装置300Bの参照信号送信部318は、上記通信許可に従って、第1の実施形態のステップS2と同様に、参照信号の入力を開始する(参照信号は継続的に無線送信される)。送信される参照信号には、トリガ信号も重畳される。
なお、本スキャンの撮像条件の一部の設定は、このステップS22の充電期間中にも引き続き行われてもよい。その場合、システム制御部52は、入力装置62を介して入力された条件に基づいて、本スキャンにおける未設定の撮像条件の一部を設定する。
この後、RFコイル装置100A、100Bの各充電池BAの充電が完了したかを判定せずに、ステップS23に進む。第2の実施形態では、天板34がガントリ21内にある場合にも充電可能な構成であるため、必ずしもプレスキャン前に充電を完了させる必要はないからである。
[ステップS23]天板駆動装置35は、システム制御部52の制御に従って、ガントリ21内に天板34を移動させる。
なお、ステップS23において、ガントリ21の入口に設置される投光器から被検体の撮像部位に光が照射され、天板34上での被検体Pの位置合わせが行われてもよい。その場合、天板駆動装置35は、被検体Pの撮像部位が投光器の直下となるように、システム制御部52の制御に従って天板34を移動させ、位置合わせの間、天板34の位置は固定される。このように、天板34の位置が固定されている間、システム制御部52は、前述同様に、寝台側充電部574に充電池BAを充電させる。
具体的には、システム制御部52は、天板34の現在位置を更新し、通信対象の制御側無線通信装置300BのコイルLs2の座標位置も更新する。ここでの更新は、天板34の移動量だけ、Z軸座標位置を変更するものである。システム制御部52は、通信対象の制御側無線通信装置300BのコイルLs2の座標位置に基づいて、これに全体的に対向する寝台側充電部574のコイルLs1がどれかを計算する。
以下、前述同様に、RFコイル装置100Aとの通信対象の制御側無線通信装置300B内のコイルLs2に対向する1つのコイルLs1に、励磁電流が供給される。同様に、RFコイル装置100Bとの通信対象の制御側無線通信装置300B内のコイルLs2に対向する1つのコイルLs1に、励磁電流が供給される。
上記位置合わせが実行された場合にはその後に、天板34の最終的な位置が制御される。ここでは一例として、後述のステップS27の第1の本スキャンは、腎臓検査であるため、骨盤部用のRFコイル装置100B内のコイル素子106の方が、RFコイル装置100Aのコイル素子106よりも多く使用される。従って、第1の本スキャンの前のステップS23では、撮像部位の骨盤部が磁場中心近辺に位置するように、天板34の最終的な位置が制御される。この後、ステップS24に進む。
[ステップS24]システム制御部52は、MRI装置20Bの各部を制御することで、第1の本スキャン用のプレスキャンを実行させる。プレスキャンでは、例えば、RFパルスの中心周波数の補正値が算出され、RFコイル装置100A、100B内の各コイル素子106の感度分布マップが生成される。
なお、ステップS24では、天板34の少なくとも一部はガントリ21内にあり、通信対象の制御側無線通信装置300BのコイルLs2は、少なくとも1つのガントリ側充電部572のコイルLs1全体に対向する。即ち、ステップS24では、図20及び図21で説明したように、ガントリ内充電部572から電力転送部320b経由で、RFコイル装置100A、100B内の各充電池BAを充電できる状態である。
ここで、充電期間の第1条件として、送信用RFコイル28からRFパルスが送信されている期間には、充電しないことが望ましい。RFパルスのパワーが変動するおそれがあるからである。
また、充電期間の第2条件として、傾斜磁場が印加されている期間には、充電しないことが望ましい。レール80b内の電源線を励磁電流が流れることで、その周囲に磁場が生じ、傾斜磁場の線形性が乱れるおそれがあるからである。
また、充電期間の第3条件として、受信用RFコイル29やコイル素子106等によるMR信号の検出期間は、充電しないことが望ましい。MR信号は微弱であるため、レール80b内を流れる電流が受信感度に影響するおそれがあるからである。
後述の本スキャンの実行期間中において、上記第1~第3条件を満たす期間、即ち、「充電しても問題のない期間」は、例えばシーケンス間や、シーケンス内のインターバル間である。
第2の実施形態では一例として、天板34がガントリ21内に挿入された後では、第1条件~第3条件の全てを満たす期間において、ガントリ内充電部572により充電池BAは充電される。但し、第1~第3条件を満たす期間のみの充電では、RFコイル装置100A又は100Bが電力不足となる場合、第1条件及び第2条件を満たすように充電し、MR信号の受信中に充電してもよい。
従って、このステップS24のプレスキャンの実行中において、上記第1~第3条件を満たす期間があれば、ガントリ内充電部572により各充電池BAが充電される。
具体的には、システム制御部52は、天板34の現在位置に基づいて、RFコイル装置100A、100Bと通信対象となっている各制御側無線通信装置300B内のコイルLs2の座標位置を更新する。システム制御部52は、各コイルLs2の更新された座標位置に基づいて、これらコイルLs2に全体的に対向するガントリ内充電部572のコイルLs1はそれぞれどれであるかを計算する。
そして、RFコイル装置100Aとの通信対象の制御側無線通信装置300BのコイルLs2に対向するガントリ内充電部572の1つのコイルLs1に、励磁電流が供給される。同様に、RFコイル装置100Bとの通信対象の制御側無線通信装置300B内のコイルLs2に対向するガントリ内充電部572の1つのコイルLs1に、励磁電流が供給される。
なお、RFパルスの送信期間、傾斜磁場の印加期間、MR信号の検出期間は、MRI装置20B全体を制御するシステム制御部52により判定される。即ち、上記第1~第3条件を満たす期間であるか否かは、システム制御部52により判定され、システム制御部52がMRI装置20Bの各部を制御することで、ガントリ内充電部572のコイルLs1に電流を供給させる。この後、ステップS25に進む。
[ステップS25]システム制御部52は、プレスキャンの実行結果に基づいて、第1の本スキャンの残りの撮像条件を第1の実施形態のステップS6と同様に設定する。このステップS25の期間では、スキャンが実行されないので上記第1~第3条件を満たすため、上記同様にガントリ内充電部572により各充電池BAが充電される。この後、ステップS26に進む。
[ステップS26]システム制御部52は、第1の本スキャンの撮像条件に基づいて、第1の実施形態のステップS3と同様に、第1の本スキャンを実行する場合にRFコイル装置100A及びコイル側無線通信装置200が消費する推定消費電力を計算する。システム制御部52は、推定消費電力を出力できる充電電圧を充電終了電圧として計算する。
システム制御部52は、いずれかの無線通信経路により、充電終了電圧をRFコイル装置100Aの残量判定部250に入力する。例えば、ゲート信号送信部324からゲート信号受信部224を介して残量判定部250に充電終了電圧を入力してもよい。残量判定部250は、充電池BAの充電電圧を常時検出し、充電池BAの充電電圧が充電終了電圧の値に達した時点で、「目標到達信号」を出力する。「目標到達信号」は、第1の実施形態の「充電完了信号」と同様の経路により、システム制御部52に入力される。
システム制御部52は、第1の本スキャンを実行する場合にRFコイル装置100B及びコイル側無線通信装置200が消費する推定消費電力も同様に計算し、上記同様の処理が実行される。システム制御部52は、RFコイル装置100A、100B双方の残量判定部250から「目標到達信号」をそれぞれ受信した時点で、次のステップS27に移行する。それまでの間は、システム制御部52は、ガントリ内充電部572による充電池BAの充電を継続させる。
[ステップS27]ここでは第1の本スキャンの一例として、腎臓検査である第1グループの画像用のMR信号が収集される。第1グループでは、例えば、腎動脈画像50枚分のMR信号が収集される「第1シリーズ」と、腎静脈画像50枚のMR信号が収集される「第2シリーズ」とが実行される。ここで、MR信号の収集動作は、第1の実施形態のステップS7と同様であるので、重複する説明を省略する。
この第1の本スキャンの実行中において、上記第1~第3条件を満たす期間では、システム制御部52は、各充電池BAへの充電電力をガントリ内充電部572に無線送信させる。例えば、「第1シリーズ」のパルスシーケンスが終了後、「第2シリーズ」のパルスシーケンスが開始される前の期間は、上記第1~第3条件が満たされ、充電が実行される。第1の本スキャンのMR信号の収集が終了後、ステップS28に進む。
[ステップS28]システム制御部52は、MRI装置20Bの各部を制御することで、第2の本スキャン用のプレスキャンを実行させる。ここでは第2の本スキャンの一例として、肺検査である第2グループの画像用のMR信号が後述のステップS31で収集される。
前述のように、第1グループの画像用のMR信号が収集される第1の本スキャンは、腎臓検査であるため、第1の本スキャンの実行前には、撮像部位の骨盤部が磁場中心近辺に位置するように、天板34の位置が制御される。
一方、第2の本スキャンは、肺検査であるため、胸部用のRFコイル装置100A内のコイル素子106の方が、骨盤部用のRFコイル装置100Bのコイル素子106よりも多く使用される。このため、システム制御部52は、撮像部位が磁場中心近辺に位置するように、天板駆動装置35を制御して天板34を移動させる。
このような天板移動の都度、システム制御部52は、天板34の現在位置、及び、通信対象の各制御側無線通信装置300BのコイルLs2の座標位置を更新することで、これらコイルLs2に全体的に対向するコイルLs1がどれかを再計算する。複数のガントリ内充電部572の内、コイルLs2に全体的に対向するコイルLs1を含むガントリ内充電部572が充電に用いられる。
そして、このステップS28のプレスキャンの実行中において、上記第1~第3条件を満たす期間があれば、上記同様にガントリ内充電部572により各充電池BAが充電される。この後、ステップS29に進む。
[ステップS29]システム制御部52は、ステップS28のプレスキャンの実行結果に基づいて、第2の本スキャンの残りの撮像条件を設定する。このステップS29では、スキャンが実行されないので、上記第1~第3条件を満たすため、ガントリ内充電部572により各充電池BAが充電される。この後、ステップS30に進む。
[ステップS30]システム制御部52は、第2の本スキャンを実行する場合にRFコイル装置100A及びコイル側無線通信装置200が消費する推定消費電力と、推定消費電力を出力できる充電終了電圧とを計算し、充電終了電圧をRFコイル装置100Aの残量判定部250に入力する。この手法はステップS26と同様であり、RFコイル装置100Bの残量判定部250にも充電終了電圧が入力される。
そして、ステップS26と同様に、システム制御部52は、RFコイル装置100A、100Bの双方の残量判定部250から「目標到達信号」を受信した時点で、次のステップS31に移行する。それまでの間は、システム制御部52は、ガントリ内充電部572による充電池BAの充電を継続させる。
[ステップS31]第2の本スキャンの一例として、肺検査である第2グループの画像用のMR信号が収集される。第2グループでは、例えば、T1強調画像50枚分のMR信号が収集される「第1シリーズ」と、T2強調画像50枚のMR信号が収集される「第2シリーズ」とが実行される。
なお、ここでの第1及び第2の本スキャン(腎臓検査及び肺検査)は、説明を分かり易くするための一例にすぎず、他の部位の撮像や、プロトン密度強調画像などの他の種類の画像でもよい。また、MR信号の収集動作は、前述同様である。
第2の本スキャンの実行中において、上記第1~第3条件を満たす期間では、システム制御部52は、各充電池BAへの充電電力をガントリ内充電部572に無線送信させる。例えば、第1シリーズのパルスシーケンスの終了後、第2シリーズのパルスシーケンスの開始前には充電が実行される。第2の本スキャンのMR信号の収集が終了後、ステップS32に進む。
[ステップS32]天板駆動装置35は、システム制御部52の制御に従って、天板34をガントリ21から出し、支持台33上の所定位置に戻す。以下、第1及び第2の本スキャンで生成されたk空間データに対して、第1の実施形態と画像再構成処理等が施され、表示用画像データが記憶装置66に保存され、表示用画像データが示す画像が表示装置64に表示される。
撮像の終了後、コイル側無線通信装置200が制御側無線通信装置300Bから離脱され、両者が通信可能範囲外となると、両者間の通信及び電力供給は終了する。
以上が第2の実施形態のMRI装置20Bの動作説明である。
以上が第2の実施形態のMRI装置20Bの動作説明である。
以下、第1の実施形態との効果の違いについて説明する。第2の実施形態では、レール80b内にガントリ側充電部572が配置されるので、天板34がガントリ21内にある場合にも、即ち、撮像中にもRFコイル装置100A、100B内の充電池BAを充電できる。
第2の実施形態では、電力受信側の電力受信素子の幅は、電力送信側の電力送信素子自体の幅と、電力送信素子同士の間隔とを合算した幅以上である。具体的には、電力転送部320bのコイルLs2のコイル長W2は、ガントリ側充電部572及び寝台側充電部574の各コイルLs1のコイル長W1と、コイルLs1同士の間隔SP1との和以上となるように、適正に設定される(図16参照)。
このため、天板34全体が支持台33の天板スライド部33b上にある場合も、天板34の一部がガントリ21内にある場合も、天板34全体がガントリ21内にある場合も、ガントリ側充電部572、寝台側充電部574の内の少なくとも1つのコイルLs1がコイルLs2に全体的に対向する。
従って、Z軸方向の天板34の位置が例えば1mm単位で変動しても、即ち、天板34の水平方向の位置に拘らず、ガントリ側充電部572又は寝台側充電部574から、電力転送部320bのコイルLs2経由で、RFコイル装置100A、100B内の充電池BAを充電できる。この結果、RFコイル装置100A、100Bの充電のために天板34を天板スライド部33b上の所定位置に戻す必要はなく、充電の自由度が向上する。
また、ガントリ側充電部572による充電は、RFパルスの送信期間、傾斜磁場の印加期間、MR信号の検出期間を避けて実行される。従って、画質を劣化させることなく、シーケンス間の期間、シーケンス内のインターバル期間、撮像条件の設定期間などを効率的に利用して、RFコイル装置100A、100Bを充電できる。この結果、撮像時間を増加させることなく、且つ、画質を劣化させることなく、充電期間を効率的に確保することができる。
第2の実施形態は、レール80b内でガントリ側充電部572に接続される電源線と、受信用のコイル素子106との間のカップリングが生じる点のみが第1の実施形態よりも劣るが、その他の点では第1の実施形態と同様の効果も得られる。
但し、このカップリングの点においても、第2の実施形態は従来構成よりも優る。これは、ガントリ側充電部572に電力を有線で送信するレール80b内の電源線は天板位置に拘らず固定であるため、天板34の移動によってレール80b内の電源線の伸ばされ具合が変動することはないからである。従って、(1)励起用RFパルスのパワー、(2)ガントリ21内の送信用RFコイル28と、電源線との間のカップリング、(3)電源線と、受信用のコイル素子106との間のカップリング、について、天板位置に伴う変動は、かなり小さくなる。
これに対し従来技術では、被検体に装着されたRFコイル装置と、寝台に設置されたコネクタとを繋ぐケーブルが寝台-天板間に存在し、天板がガントリ奥側に移動する場合にはケーブルが伸び、天板が寝台上に戻る場合にはケーブルが折畳まれる。即ち、カップリングの度合いが天板位置によって変動する従来構成とは全く異なり、第2の実施形態では、第1の実施形態と同様にSARを正確に計算できる。
特に、第2の実施形態では、カップリングの度合いを低くするために、電源線の長さを短めにしている。具体的には、ガントリ側充電部572及び電源線は、レール80b内において、ガントリ21入口側からガントリ21の中央までの半分のみ配置される。
撮像部位が磁場中心となるように天板34が移動される点を考慮すれば、上記構成でも、殆どの場合には複数のガントリ側充電部572及び寝台側充電部574のいずれかが通信対象の制御側無線通信装置300Bに対向し、充電できるからである。このように、天板34がガントリ21内に挿入された後における、実用上十分な充電機能が確保される程度に、ガントリ側充電部572は最小限の範囲で配置される。このため、第2の実施形態では、カップリングの度合い自体も従来構成よりも小さくて済む。
第2の実施形態について、以下の3点を補足する。
第1に、撮像部位や天板位置、コイル側無線通信装置200の接続位置に拘らず、確実にRFコイル装置側に充電可能とするために、ガントリ側充電部572は、レール80b内全体に亘って(ガントリ21の入口側から最も奥まで)配置されてもよい。この場合、電源線と受信コイルとの間のカップリングの度合いが上記実施形態よりも大きくなるが、カップリングの度合いが変動しない点では、従来構成よりも優る。
第1に、撮像部位や天板位置、コイル側無線通信装置200の接続位置に拘らず、確実にRFコイル装置側に充電可能とするために、ガントリ側充電部572は、レール80b内全体に亘って(ガントリ21の入口側から最も奥まで)配置されてもよい。この場合、電源線と受信コイルとの間のカップリングの度合いが上記実施形態よりも大きくなるが、カップリングの度合いが変動しない点では、従来構成よりも優る。
第2に、複数の寝台側充電部574と、複数のガントリ側充電部572とで、それらのコイル長及びコイル同士の間隔が等しい例を述べた。これは、説明の簡単化のための一例にすぎない。寝台側充電部574のコイルは、ガントリ側充電部572のコイルLs1と異なるものでもよく、寝台側充電部574のコイル間隔も、ガントリ側充電部572のコイルLs1同士の間隔SP1とは変えてもよい。
第3に、第2の実施形態の構成において、寝台側充電部574に代えて、第1の実施形態の寝台側充電部550を第1の実施形態と同様の配置で設けてもよい。即ち、支持台33側では、天板34が所定位置にある場合のみ充電池BAが充電され、天板34がガントリ21内に挿入された後では、ガントリ側充電部572により充電池BAが充電される構成でもよい。
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、RFコイル装置100A、100BとMRI装置20Cの制御側(RF受信器48側)との間で送信される信号の内、MR信号以外の信号が別の誘導電界結合型カプラを介してレール内配線により送信される。上記の「MR信号以外の信号」とは、例えば、ゲート信号及び参照信号などの制御信号や、RFコイル装置100A、100Bの識別情報の信号であり、これらは、電気的な配線により送信される。これにより、光信号に変換する信号量を減らせる効果がある。
第3の実施形態では、RFコイル装置100A、100BとMRI装置20Cの制御側(RF受信器48側)との間で送信される信号の内、MR信号以外の信号が別の誘導電界結合型カプラを介してレール内配線により送信される。上記の「MR信号以外の信号」とは、例えば、ゲート信号及び参照信号などの制御信号や、RFコイル装置100A、100Bの識別情報の信号であり、これらは、電気的な配線により送信される。これにより、光信号に変換する信号量を減らせる効果がある。
第3の実施形態は、第2の実施形態の変形例であり、上記の効果を得る構成を除き、第2の実施形態と同様である。従って、第2の実施形態との相違部分に焦点を置いて説明し、重複部分の説明は省略する。
図23は、天板34がガントリ21内にある場合における、RFコイル装置100Aまでの電力供給系統、RFコイル装置100Aまでの制御信号の送信系統、RFコイル装置100Aからの識別情報の送信系統、及び、MR信号の送信系統を示すブロック図である。
第3の実施形態のMRI装置20Cでは、天板側無線通信装置300C及びレール側無線通信装置600が、第2の実施形態の制御側無線通信装置300Bの代わりに配置される。従って、図23において、天板側無線通信装置300C及びレール側無線通信装置600以外の構成要素は、配線の違いを除いて第2の実施形態と同様である。
第3の実施形態のMRI装置20Cでは、天板側無線通信装置300C及びレール側無線通信装置600が、第2の実施形態の制御側無線通信装置300Bの代わりに配置される。従って、図23において、天板側無線通信装置300C及びレール側無線通信装置600以外の構成要素は、配線の違いを除いて第2の実施形態と同様である。
天板側無線通信装置300Cは、アンテナ306a~306gと、データ受信部316と、電力転送部320cと、参照信号転送部388と、ID転送部392と、ゲート信号転送部394とを有する。電力転送部320cは、電力転送用のコイルLs3、Lb1と、電池部304とを有する。天板側無線通信装置300Cは、第2の実施形態の制御側無線通信装置300Bと同様に、天板34内に複数配置される(後述の図25参照)。
レール側無線通信装置600は、アンテナ606e、606f、606gと、充電部610と、参照信号送信部618と、ID受信部622と、ゲート信号送信部624とを有する。充電部610は、電力送信用のコイルLs1を有する。レール側無線通信装置600は、ガントリ21のレール80c内に複数配置される(後述の図25参照)。
レール側無線通信装置600のアンテナ606e、606f、606gは、天板側無線通信装置300Cのアンテナ306e、306f、306gをそれぞれ通信対象とするものである。アンテナ306e、306f、306g、606e、606f、606gは、例えば誘導電界結合型カプラである。
第3の実施形態のMRI装置20Cは、MR信号の送信については第1及び第2の実施形態と同様の経路で動作する。即ち、データ受信部316は、コイル側無線通信装置200から誘導電界を介してMR信号を取得し、これを光信号に変換して信号合成部36に送信する。
また、第3の実施形態のMRI装置20Cは、RFコイル装置100A、100Bへの電力の転送については第2の実施形態とほぼ同様の経路で動作する。具体的には、天板34がガントリ21内にある場合、電力転送部320cは、レール側無線通信装置600の充電部610のコイルLs1から誘導磁界を介して無線送信される電力を、コイルLs3により受給する。電力転送部320cは、受給した電力の一部により電池部304内の充電池(図示せず)を充電し、残りの電力を第2の実施形態と同様にRFコイル装置100A、100B内の充電池BAの充電用に無線送信する。
一方、(1)参照信号、(2)ゲート信号、(3)RFコイル装置100A、100Bの識別情報の信号については、第1及び第2の実施形態とは異なる経路で送信される。以下、これらの送信経路について、順に説明する。
第1に、レール側無線通信装置600の参照信号送信部618は、固定周波数生成部406から入力される基準クロック信号に基づいて、第1の実施形態の参照信号送信部318と同様に参照信号を生成する。また、参照信号送信部618は、システム制御部52から入力されるトリガ信号を参照信号に重畳する。これにより、参照信号送信部618は、参照信号及びトリガ信号の双方をアンテナ606eからアンテナ306eに無線送信する。
アンテナ606e-アンテナ306e間の無線送信は、誘導電界を介して実行される。即ち、レール80c内のレール側無線通信装置600のアンテナ606eが、天板側無線通信装置300Cのアンテナ306eに電磁的に結合されるように、天板34がガントリ21内で位置する場合に、上記通信が実行される。なお、後述のアンテナ306f-アンテナ606f間、及び、アンテナ606g-アンテナ306g間の無線通信も、上記同様に誘導電界を介して実行される。
参照信号転送部388は、アンテナ306eで受信した参照信号及びトリガ信号の無線出力を適正レベルに調整する。そして、参照信号転送部388は、出力レベルが調整された参照信号及びトリガ信号をアンテナ306bからアンテナ206bに誘導電界を介して無線送信する。アンテナ206bで受信された後の参照信号及びトリガ信号は、第1の実施形態と同様に処理される。
第2に、ゲート信号送信部624は、第1の実施形態のゲート信号送信部624と同様にして、ゲート信号をアンテナ606gからアンテナ306gに誘導電界を介して無線送信する。ゲート信号転送部394は、アンテナ306gで受信したゲート信号の無線出力を適正レベルに調整し、このゲート信号をアンテナ306dからアンテナ206dに誘導電界を介して無線送信する。アンテナ206dで受信された後のゲート信号は、第1の実施形態と同様に処理される。
第3に、ID転送部392は、第1の実施形態と同様にRFIDによりアンテナ306cで受信したRFコイル装置100A(100B)の識別情報を、誘導電界を介したデジタル無線送信用の信号に変換後、アンテナ306fからアンテナ606fに無線送信する。ID受信部622は、アンテナ606fで受信したデジタル無線信号からRFコイル装置100A(100B)の識別情報を抽出し、この識別情報をシステム制御部52に送信する。
図24は、第3の実施形態のMRI装置20Cの天板34がガントリ21内にある場合に、信号及び電力の送信系統の要部を示す装置座標系のX-Y平面の断面模式図である。図24に示すように、コイル側無線通信装置200は、第1及び第2の実施形態と同様に、固定機構500により天板34の上面上で天板側無線通信装置300Cに対して近接固定される。
即ち、天板側無線通信装置300C内において、アンテナ306a~306d及びコイルLb1は、コイル側無線通信装置200が上記のように固定された場合にアンテナ206a~206d及びコイルLb2とそれぞれ電磁的に結合されるように、天板34の上面側に配置される。天板側無線通信装置300C内において、アンテナ306e~306g及びコイルLs3は、レール側無線通信装置600のアンテナ606e~206g及びコイルLs1とそれぞれ電磁的に結合されるように、天板34の側面側に配置される。
アンテナ306a~306d-アンテナ206a~206d間の各間隔は、例えば第1の実施形態と同じDである。アンテナ306e~306g-アンテナ606e~606g間の各間隔は、例えば上記と同じDである。
レール側無線通信装置600内において、アンテナ606e~606g及びコイルLs1は、天板側無線通信装置300Cのアンテナ306e~306g及びコイルLs3に電磁的に結合されるように、レール80cの側面(天板34の側面に対向する面)側に配置される。
図25は、第3の実施形態のMRI装置20Cの天板側無線通信装置300C、レール側無線通信装置600、及び、寝台側充電部574の配置例を示す装置座標系X-Z平面の平面模式図である。
以下、制御信号の送受信、及び、RFコイル装置100A、100B内の充電池BAの充電を可能とする天板34の移動位置について、図25~図27を参照しながら説明する。
図25に示すように、寝台側充電部574は、双方の突出部84内に例えば10個ずつ配置される。これら寝台側充電部574は、第2の実施形態と同様に、その内部のコイルLs1同士が間隔SP1で等間隔となるように、突出部84の側面に沿って配置される。
天板側無線通信装置300Cは、ここでは一例として、第2の実施形態の制御側無線通信装置300Bと同様の配置により、天板34内に10個配置される。従って、天板34がガントリ21から最も離れた所定位置にある場合に限らず、天板側無線通信装置300C、コイル側無線通信装置200経由で寝台側充電部574からRFコイル装置100A、100Bの各充電池BAを充電できる。
即ち、天板側無線通信装置300CのコイルLs3がいずれかの寝台側充電部574のコイルLs1に対向する位置にある場合、寝台側充電部574により充電池BAを充電できる。図25では、互いに対向する位置関係にある天板側無線通信装置300Cと、寝台側充電部574とを丸い点線枠で繋いで示す。
また、図25に示すように、ガントリ21の両側のレール80c内にそれぞれ、レール側無線通信装置600が10個ずつ配置される。なお、レール80cの立体的形状は第1の実施形態のレール80aと同様である(図2参照)。ここでは一例として、レール側無線通信装置600は、レール80cの側面側において、当該側面に沿って(前記Z軸方向に沿って)、ガントリ21の入口側から奥まで等間隔で配置される。
各レール側無線通信装置600は、例えば、その内部のコイルLs1のコイル長の方向が前記Z軸方向に沿うように、且つ、各コイルLs1同士の間隔がSP1で等間隔となるように配置される。また、最もガントリ21の入口側のレール側無線通信装置600のコイルLs1と、最もガントリ21側の寝台側充電部574のコイルLs1との間隔もSP1となるように配置される。即ち、レール80b内におけるガントリ21の最も奥側のコイルLs1から、突出部84内における最もガントリ21から離れたコイルLs1までの20個のコイルLs1が等間隔で配置される。
各レール側無線通信装置600に対しては、支持台33の突出部84から、第2の実施形態と同様のコネクタ580、582(図18参照)を経由して個別に電源線及び信号線が配線される。
各天板側無線通信装置300CのコイルLs3は、その長さ方向が前記Z軸方向に沿うように配置され、コイルLs3のコイル長は、例えばコイルLs1のコイル長W1に等しい。従って、第3の実施形態では、天板側無線通信装置300CのコイルLs3は、寝台側充電部574又はレール側無線通信装置600の1つのコイルLs1に対向することはあるが、複数のコイルLs1に対向することはない。
撮像のため天板34がガントリ21内に挿入される場合、天板駆動装置35は、システム制御部52の制御下、以下のように天板34の位置を制御する。即ち、RFコイル装置100A、100Bと通信対象となっている各天板側無線通信装置300Cが、いずれか1つのレール側無線通信装置600とそれぞれ対向するように、天板34のZ軸方向の位置が制御される。
これは、スキャンの実行中に、レール側無線通信装置600から天板側無線通信装置300Cに制御信号及び電力を無線送信し、当該天板側無線通信装置300Cからレール側無線通信装置600経由で上記の識別情報を取得するためである。
従って、通信対象の天板側無線通信装置300Cが、いずれか1つのレール側無線通信装置600に対向するように、天板34はZ軸方向にステップ移動する。このため、ガントリ21内での天板34の位置のパターンは、一方のレール80cに配置されたレール側無線通信装置600の数と同数であり、この例では10通りである。
但し、これは説明の簡単化のための一例にすぎない。Z軸方向に沿って、より多くのレール側無線通信装置600(及び寝台側充電部574)を等間隔で配置することで、ガントリ21内での天板34の水平方向の移動位置のパターン数を増やしてもよい。そのためには、例えば、コイルLs1、Ls3のコイル長を短くすると共に、レール側無線通信装置600、天板側無線通信装置300C、寝台側充電部574の幅及び配置間隔を短くすればよい。これにより、ガントリ21内での水平方向の天板34の移動位置のパターン数を、実用的に問題ない程度にまで、増やすことができる。
図26は、図25の状態から、装置座標系Z軸方向に、天板34を移動させた状態を示す平面模式図である。例えば、天板34内で最もガントリ21の奥側に位置する天板側無線通信装置300Cと、ガントリ21の入口側に最も近いレール側無線通信装置600とで通信が行われる場合、図26に示す位置に天板34は移動する。
図27は、天板34全体がガントリ21内に収まるように、図26の状態からさらに天板34を奥に移動させた状態を示す平面模式図である。図26の状態から、さらに天板34をガントリ21の奥側に挿入すると、図26の右側の天板側無線通信装置300Cも、図27に示すように、レール側無線通信装置600と通信可能な位置になる。
このように第3の実施形態では、RFコイル装置100A、100Bと、MRI装置20Cの制御側との間の通信において、ゲート信号及び参照信号は、システム制御部52からレール80c内の配線を経由し、誘導電界を介して無線送信される。RFコイル装置100A、100Bの識別情報は、誘導電界を介してレール側無線通信装置600に無線送信された後、レール80c内の配線を経由してシステム制御部52に入力される。従って、光信号で通信されるのはMR信号のみであり、光信号に変換する信号量を減らせる。
また、第3の実施形態では、以下の2点を除けば、第2の実施形態と同様の効果も得られる。第1に、ガントリ21内での天板34の移動位置は、天板側無線通信装置300Cがレール側無線通信装置600に対向する位置に制限される。第2に、レール80c内でガントリ21の奥側まで電源線及び信号線が配線されるため、第2の実施形態よりもカップリングの度合いが大きくなる。
(第1~第3の実施形態の補足事項)
[1]信号線と電源線を分離しつつ、天板内に電源線を含めることなく、且つ、ユーザに操作負担を負わせずに、RFコイル装置の電力を確保する充電方法について、誘導電界を介したMR信号のデジタル無線通信に適用する例を述べた。
第1及び第2の実施形態で説明した充電方法は、誘導電界を介したデジタル無線通信に限定されるものではない。上記充電方法は、誘導電界を介さずに、RFコイル装置と、MRI装置の制御側との間でMR信号のデジタル無線通信を行う構成(例えば特許文献1参照)にも適用可能である。
[1]信号線と電源線を分離しつつ、天板内に電源線を含めることなく、且つ、ユーザに操作負担を負わせずに、RFコイル装置の電力を確保する充電方法について、誘導電界を介したMR信号のデジタル無線通信に適用する例を述べた。
第1及び第2の実施形態で説明した充電方法は、誘導電界を介したデジタル無線通信に限定されるものではない。上記充電方法は、誘導電界を介さずに、RFコイル装置と、MRI装置の制御側との間でMR信号のデジタル無線通信を行う構成(例えば特許文献1参照)にも適用可能である。
[2]上記実施形態では、1次側、2次側にコイル(La1、La2、Lb1、Lb2、Ls1、Ls2、Ls3)をそれぞれ設けて、これらコイルが互いに電磁的に結合される位置にある場合に、誘導磁界を介して1次側から2次側に電力が送信される例を述べた。電力の送信方法は、かかる態様に限定されるものではない。
例えば、電力送信側にレーザー発生装置を設け、電力受信側にレーザー受信型の光電変換装置を設けてもよい。このようにレーザーにより光学的に電力を送信する等、無線で電力を送信する他の形態でもよい。
例えば、電力送信側にレーザー発生装置を設け、電力受信側にレーザー受信型の光電変換装置を設けてもよい。このようにレーザーにより光学的に電力を送信する等、無線で電力を送信する他の形態でもよい。
[3]第2の実施形態より劣るものの、天板34がガントリ21内にある場合にのみRFコイル装置100A、100Bを充電する変形例でもよい。その場合、寝台側充電部574が省かれ、ガントリ側充電部572から制御側無線通信装置300Bの電力転送部320bに電力送信される。
[4]請求項の用語と実施形態との対応関係を説明する。なお、以下に示す対応関係は、参考のために示した一解釈であり、本発明を限定するものではない。
第1~第3の実施形態において、コイル側無線通信装置200は、請求項記載の第1無線通信部の一例である。
第1及び第2の実施形態において、制御側無線通信装置300A、300Bは、請求項記載の第2無線通信部、及び、無線通信部の一例である。
第3の実施形態において、天板側無線通信装置300Cは請求項記載の第2無線通信部の一例であり、レール側無線通信装置600は請求項記載の第3無線通信部の一例である。
第1~第3の実施形態において、コイル側無線通信装置200は、請求項記載の第1無線通信部の一例である。
第1及び第2の実施形態において、制御側無線通信装置300A、300Bは、請求項記載の第2無線通信部、及び、無線通信部の一例である。
第3の実施形態において、天板側無線通信装置300Cは請求項記載の第2無線通信部の一例であり、レール側無線通信装置600は請求項記載の第3無線通信部の一例である。
第1の実施形態において、寝台側充電部550及び電力転送部320aは、請求項記載の電力供給部の一例である。
第2の実施形態において、ガントリ側充電部572、寝台側充電部574、及び、電力転送部320bは、請求項記載の電力供給部の一例である。
第3の実施形態において、充電部610、寝台側充電部574、及び、電力転送部320cは、請求項記載の電力供給部の一例である。
信号合成部36、RF受信器48、画像再構成部56は、請求項記載の「後段の信号処理系統」の一例である。
レール80a、80b、80cは、請求項記載の支持部の一例である。
第2の実施形態において、ガントリ側充電部572、寝台側充電部574、及び、電力転送部320bは、請求項記載の電力供給部の一例である。
第3の実施形態において、充電部610、寝台側充電部574、及び、電力転送部320cは、請求項記載の電力供給部の一例である。
信号合成部36、RF受信器48、画像再構成部56は、請求項記載の「後段の信号処理系統」の一例である。
レール80a、80b、80cは、請求項記載の支持部の一例である。
[5]本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
20A、20B、20C MRI装置
21 ガントリ
22 静磁場磁石
24 シムコイル
26 傾斜磁場コイル
28 送信用RFコイル
29 受信用RFコイル
32 寝台装置
33 支持台
34 天板
35 天板駆動装置
36 信号合成部
40 静磁場電源
42 シムコイル電源
44 傾斜磁場電源
46 RF送信器
48 RF受信器
52 システム制御部
54 システムバス
56 画像再構成部
58 画像データベース
60 画像処理部
62 入力装置
64 表示装置
66 記憶装置
72、74、301 光通信ケーブル
80a、80b、80c レール
84 突出部
100A、100B RFコイル装置
102 ケーブル
104a カバー部材
106 コイル素子
200 コイル側無線通信装置
206a~206d、306a~306g、606e、606f、606g アンテナ
212 A/D変換器
214 P/S変換器
216 データ送信部
220 電力受給部
300A、300B 制御側無線通信装置
300C 天板側無線通信装置
301 光通信ケーブル
304 電池部
316 データ受信部
320a、320b、320c 電力転送部
500 固定機構
550、574 寝台側充電部
560 電源線
572 ガントリ側充電部
580、582 コネクタ
600 レール側無線通信装置
BA 充電池
La1、La2、Lb1、Lb2、Ls1、Ls2、Ls3 コイル
P 被検体
21 ガントリ
22 静磁場磁石
24 シムコイル
26 傾斜磁場コイル
28 送信用RFコイル
29 受信用RFコイル
32 寝台装置
33 支持台
34 天板
35 天板駆動装置
36 信号合成部
40 静磁場電源
42 シムコイル電源
44 傾斜磁場電源
46 RF送信器
48 RF受信器
52 システム制御部
54 システムバス
56 画像再構成部
58 画像データベース
60 画像処理部
62 入力装置
64 表示装置
66 記憶装置
72、74、301 光通信ケーブル
80a、80b、80c レール
84 突出部
100A、100B RFコイル装置
102 ケーブル
104a カバー部材
106 コイル素子
200 コイル側無線通信装置
206a~206d、306a~306g、606e、606f、606g アンテナ
212 A/D変換器
214 P/S変換器
216 データ送信部
220 電力受給部
300A、300B 制御側無線通信装置
300C 天板側無線通信装置
301 光通信ケーブル
304 電池部
316 データ受信部
320a、320b、320c 電力転送部
500 固定機構
550、574 寝台側充電部
560 電源線
572 ガントリ側充電部
580、582 コネクタ
600 レール側無線通信装置
BA 充電池
La1、La2、Lb1、Lb2、Ls1、Ls2、Ls3 コイル
P 被検体
Claims (20)
- 静磁場の印加の下で被検体から発せられる核磁気共鳴信号を検出するRFコイル装置から、前記核磁気共鳴信号を取得する磁気共鳴イメージング装置であって、
内部に前記静磁場が印加されるガントリと、
前記被検体が載置される天板、前記天板を移動可能に支持する支持台、及び、前記天板を前記ガントリ内に移動させる天板駆動装置が含まれる寝台装置と、
前記ガントリ内において前記天板の移動部分に沿って形成されていると共に、前記ガントリ内に移動した前記天板を支持する支持部と、
前記RFコイル装置により検出された前記核磁気共鳴信号を取得し、前記核磁気共鳴信号を無線送信する第1無線通信部と、
前記第1無線通信部から無線送信された前記核磁気共鳴信号を受信する第2無線通信部と、
前記第2無線通信部により受信された前記核磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像データを再構成する画像再構成部と、
前記寝台装置内又は前記支持部内に少なくとも一部が配置され、前記第1無線通信部に無線で電力を供給することで、前記第1無線通信部経由で前記RFコイル装置の消費電力を供給する電力供給部と
を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 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RFコイル装置内又は前記第1無線通信部内には、蓄積電力を前記RFコイル装置及び前記第1無線通信部に供給する充放電素子が設けられ、
前記第1無線通信部は、無線で受給した電力により前記充放電素子を充電する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記第2無線通信部は、前記天板内に配置される
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項3記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記第2無線通信部は、受信した前記核磁気共鳴信号を電気信号から光信号に変換し、前記画像再構成部が含まれる後段の信号処理系統に対して、前記光信号としての前記核磁気共鳴信号を送信する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項2項記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記電力供給部は、前記支持台内に配置されると共に無線で電力を供給する寝台側充電部と、前記天板内に配置されると共に前記寝台側充電部から無線で受給する電力を前記第1無線通信部に無線で転送する電力転送部とを有し、
前記天板が前記支持台上の所定位置にある場合に、前記天板の表面を介して前記電力転送部が前記寝台側充電部から無線で電力を受給できる位置となるように、前記電力転送部及び前記寝台側充電部はそれぞれ配置される
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項5記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記天板が前記ガントリから最も離れた場合に、前記電力転送部が前記寝台側充電部から電力を受給できるように、前記電力転送部及び前記寝台側充電部はそれぞれ配置される
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項5記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記支持台の高さを変更する昇降動作が可能な位置に前記天板が位置する場合に、前記電力転送部が前記寝台側充電部から電力を受給できるように、前記電力転送部及び前記寝台側充電部はそれぞれ配置される
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記電力供給部は、前記支持台内に配置された寝台側充電部と、前記天板内に配置されると共に前記寝台側充電部から無線で供給される電力を前記第1無線通信部に無線で転送する電力転送部とを有し、
前記電力転送部は、前記ガントリ内への前記天板の移動方向に平行な前記天板の側面を介して電力を受給するように、前記天板内で側面側に配置される
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項8記載の磁気共鳴イメージング装置において、
複数の前記寝台側充電部を備え、複数の前記寝台側充電部は、前記支持台内において前記天板の移動方向に平行な平面に沿って離間して配置される
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記支持台は、前記天板が前記支持台上に位置する場合に前記天板の移動方向に平行である前記天板の側面に対向するように、前記天板の移動方向に沿って形成された突出部を有し、
前記電力供給部は、前記突出部内に配置されると共に誘導磁界を介して電力を供給する複数の寝台側充電部と、前記天板内において前記側面側に配置されると共に前記寝台側充電部から前記誘導磁界を介して無線で電力を受給する複数の電力転送部とを有し、
前記天板全体が前記支持台上の所定位置にある場合に、前記天板の側面を介して前記電力転送部が前記寝台側充電部から電力を受給できるように、前記複数の電力転送部及び前記複数の寝台側充電部は前記天板の移動方向に沿ってそれぞれ配置され、
各々の前記電力転送部は、いずれか1つの前記寝台側充電部から受給した電力を、前記誘導磁界を介して前記第1無線通信部に転送するように構成され、
前記第2無線通信部は、受信した前記核磁気共鳴信号を電気信号から光信号に変換し、前記画像再構成部が含まれる後段の信号処理系統に対して、前記光信号としての前記核磁気共鳴信号を送信する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記電力供給部は、前記支持部内に配置されると共に無線で電力を供給するガントリ側充電部と、前記天板内に配置されると共に前記ガントリ側充電部から無線で供給される電力を前記第1無線通信部に無線で転送する電力転送部とを有し、
前記天板の少なくとも一部が前記ガントリ内にある場合に、前記ガントリ側充電部は前記電力転送部に無線で電力を供給する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項11記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記支持部は、前記天板の移動部分に沿って形成されたレールであり、
前記ガントリ内への前記天板の移動方向に平行な前記天板の側面、及び、前記レールの側面を介して無線で電力が供給されるように、前記電力転送部は前記天板内で側面側に配置されると共に、前記ガントリ側充電部は前記レール内で側面側に配置される
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記電力供給部は、前記支持部内に配置されると共に無線で電力を供給する複数のガントリ側充電部と、前記天板内に配置されると共に少なくとも1つの前記ガントリ側充電部から無線で供給される電力を前記第1無線通信部に無線で転送する複数の電力転送部とを有し、
前記複数のガントリ側充電部は、前記レールの側面に沿って互いに離間して配置されると共に、無線で電力を送信する電力送信素子をそれぞれ有し、
前記複数の電力転送部は、前記天板の側面に沿って互いに離間して配置されると共に、無線で電力を受信する電力受信素子をそれぞれ有し、
各々の前記電力受信素子の幅は、前記電力送信素子の幅と、前記電力送信素子同士の間隔とを合算した幅以上であり、
前記天板の少なくとも一部が前記ガントリ内にある場合に、少なくとも1つの前記ガントリ側充電部は、最も近い前記電力転送部に無線で電力を供給する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項13記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記複数の電力送信素子及び前記複数の電力受信素子はコイルであり、
各々の前記ガントリ側充電部は、前記電力送信素子に電流を供給することで、誘導磁界を介して、電磁的に結合された位置にある前記電力受信素子に電力を無線送信する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記天板が前記支持台上に位置する場合に前記天板の移動方向に平行である前記天板の側面に対向するように、前記天板の移動方向に沿って形成された突出部を前記支持台は有し、
前記電力供給部は、前記突出部内に配置されると共に無線で電力を供給する複数の寝台側充電部と、前記天板の側面に沿って前記天板内に配置されると共に少なくとも1つの前記寝台側充電部から無線で電力を受給し、受給した電力を前記第1無線通信部に無線で転送する複数の電力転送部とを有し、
前記複数の寝台側充電部は、前記突出部内で前記天板の移動方向に互いに離間して配置されると共に、無線で電力を送信する電力送信素子をそれぞれ有し、
前記複数の電力転送部は、前記天板の側面に沿って互いに離間して配置されると共に、無線で電力を受信する電力受信素子をそれぞれ有し、
各々の前記電力受信素子同士の幅は、前記電力送信素子の幅と、前記電力送信素子同士の間隔とを合算した幅以上である
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項15記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記電力送信素子及び前記電力受信素子はコイルであり、
各々の前記寝台側充電部は、前記電力送信素子に電流を供給することで、誘導磁界を介して1つの前記電力受信素子に電力を送信する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項11記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記電力供給部は、磁気共鳴イメージング装置からRFパルスが送信されている期間、又は、前記RFコイル装置によって前記核磁気共鳴信号が検出される期間の少なくとも一方を避けて、前記第1無線通信部経由で前記RFコイル装置の消費電力を供給する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項4記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記RFコイル装置の動作を制御する制御信号を生成して出力するシステム制御部と、
前記支持部内に配置されると共に前記制御信号を取得し、前記天板が前記ガントリ内にある場合に、前記制御信号を前記第2無線通信部に無線送信する第3無線通信部とをさらに備え、
前記第2無線通信部は、前記天板内に配置され、前記第3無線通信部から受信した前記制御信号を前記第1無線通信部に無線送信し、
前記第1無線通信部は、前記第2無線通信部から受信した前記制御信号を前記RFコイル装置に送信する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 静磁場の印加の下で被検体から発せられる核磁気共鳴信号を検出するRFコイル装置から、前記核磁気共鳴信号を取得する磁気共鳴イメージング装置であって、
内部に前記静磁場が印加されるガントリと、
前記被検体が載置される天板、前記天板を移動可能に支持する支持台、及び、前記天板を前記ガントリ内に移動させる天板駆動装置が含まれる寝台装置と、
前記ガントリ内において前記天板の移動部分に沿って形成されていると共に、前記ガントリ内に移動した前記天板を支持する支持部と、
前記天板の移動時に動かないように固定配置されており、前記天板の移動時に動かないように磁気共鳴イメージング装置内で固定された電源線から電力を受給すると共に、受給した電力を無線送信する電力供給部と、
前記電力供給部から無線送信された電力を受給して前記RFコイル装置に送信し、前記RFコイル装置により検出された前記核磁気共鳴信号を取得し、前記核磁気共鳴信号を無線送信する第1無線通信部と、
前記第1無線通信部から無線送信された前記核磁気共鳴信号を受信する第2無線通信部と、
前記第2無線通信部により受信された前記核磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像データを再構成する画像再構成部と
を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 磁気共鳴イメージングの実行時に被検体が載置される天板と、
前記天板を移動可能に支持する支持台と、
前記支持台に固定配置されると共に、前記天板側に電力を無線送信する電力供給部と、
前記天板に固定配置されると共に前記電力供給部から無線で電力を受給し、受給した電力をRFコイル装置側に無線送信し、前記RFコイル装置によって検出された前記被検体からの核磁気共鳴信号を前記RFコイル装置側から無線で受信する無線通信部と
を備えることを特徴とする寝台装置。
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