技術解説(東芝メディカルシステムズ)

2014年9月号

Step up MRI 2014-静音化技術の動向と臨床応用

東芝MRIの静音化技術Pianissimoの特長

甘利 裕(営業本部MRI営業部)

近年注目されている「患者への優しさ」の1つである撮像時の騒音低減技術は,東芝が他社に先駆けて開発してきた分野である。MRIにおける画像診断の質の向上と検査時間の短縮を実現させるため,数々の高速撮像法が開発され製品化されてきた。しかし,撮像が高速になればなるほど,撮像中に発生する騒音は大きく耳障りなものとなり, 患者に与える負担が無視できないレベルになる。
そこで東芝では,10年以上前より静音化の実現にいち早く取り組み,騒音の発生源である傾斜磁場コイルを真空容器に封じ込めるという,まったく新しい画期的な方法により静音化を実現し,高い評価を得ている。

■‌騒音発生のメカニズム

MRIの音の発生メカニズムは,一般のダイナミックスピーカーと同じ原理である。スピーカーは,磁石の中に置かれたコイルに交流電流を流すことで,フレミングの左手の法則に従いローレンツ力が発生し,コイルが振動することで音が発生する。
超電導MRIシステムの架台は外側に静磁場磁石があり,その内部に筒状の傾斜磁場コイルが配置されている。傾斜磁場コイルに傾斜磁場電源から電流が流れると,ダイナミックスピーカーと同様に傾斜磁場コイル全体が振動し,大きな音を出すことになる。そのため,電流の印加が急激なほど大きな音を発生し,切り替え速度が速いほど高い音になる。

■ソフトウエアでの取り組み

ソフトウエアでの取り組みとしては,傾斜磁場の立ち上がりなどを最適化させるサイレントシーケンス技術がある。上述したように,傾斜磁場コイルへの急激な電流印加が音の大きさに関連する。そこで,傾斜磁場の立ち上がりを緩やかにすることにより,傾斜磁場コイルの振動を低減,騒音の低下を実現している。しかし,この技術は,傾斜磁場印加時間の延長にもつながり,急激な傾斜磁場の切り替えを必要とするsingle shot EPI法などでは画像劣化を起こすため,適用することができない。パルスシーケンスでの適用は,このように撮像種に依存するため,すべての撮像を静音化することは困難となる。

■すべての撮像を静音化する,ハードウエアでの取り組み

東芝が開発した“Pianissimo”機構では,傾斜磁場を真空密封し,音の伝達をシャットアウトすることで,撮像法や条件を妥協することなく,騒音を抑制できる(図1)。

図1 東芝が開発したPianissimo機構

図1 東芝が開発したPianissimo機構

 

Pianissimoが開発された当時に発売された1.5T MRI「EXCELART」では,トータルで約33dB(A)の騒音低減効果が得られている。同じ撮像法においても,撮像条件によって騒音レベルは異なるが,いずれの条件でも耳栓が必要とされている99dB(A)を下回っている*1
乳幼児などの撮像の際の眠剤も,騒音レベルが低ければその量を最小限にすることができる。東芝では近年発売されたすべての機種に静音機構が搭載され,プリスキャンを含むすべての検査で,制約やデメリットのない静音化がなされている。
重要なのは,すべてのルーチン検査が静かに行えることである。症例や状況に応じてルーチン検査の内容を変更する必要があると,操作者がローテーションされるようなケースではルーチン化しにくい。
通常のルーチン検査において,たとえT1WIの撮像が無音だったとしても,MRA,DWIなどのルーチン検査に必須の項目で大きな音が出るのであれば,患者の負担は非常に大きくなる。進化の速いMRI技術で今後どのようなシーケンスが有用とされても,すべてにおいて静音化を適用することが可能である。
東芝は,各装置に最適なPianissimoを開発してきた。例えば,静磁場強度が1.5Tの2倍となる3T MRIの場合,まったく同じ撮像条件,電流波形でも騒音レベルは6dB上昇する。撮像時の騒音がさらに増大する3T MRIでは,静音に加えて振動対策も施し,患者に不安を与えない機構を追加している。さらに,2013年11月に発売開始した1.5Tの新製品「Vantage Elan」では,その開発コンセプトであるきれい,簡単,コンパクトに合う進化した静音機構“PianissimoΣ”を搭載した。すべてのPianissimoに共通していることは,操作される方が意識することなく,デメリットのない静音化撮像が行え,高画質が得られることである。
東芝では今後も患者に優しいMRIの開発を続けていく。

*1:IEC(International Electrotechnical Commission:国際電気標準会議) 60601-2-33(1995年)では, 時間平均で99dB(A)を超える音圧レベルの場合は,耳栓などの聴覚保護手段が必要であるとの安全基準が設定されている。

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