特許 7013440 ＭＲＩシステムの勾配コイルデバイス又は別の周期的に応力がかけられるデバイスを作動させる方法及び制御ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-21

(45)【発行日】2022-01-31

(54)【発明の名称】ＭＲＩシステムの勾配コイルデバイス又は別の周期的に応力がかけられるデバイスを作動させる方法及び制御ユニット

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20220124BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 342

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019500844

(86)(22)【出願日】2017-07-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-08-22

(86)【国際出願番号】 EP2017069100

(87)【国際公開番号】W WO2018019972

(87)【国際公開日】2018-02-01

【審査請求日】2020-07-16

(31)【優先権主張番号】16181603.8

(32)【優先日】2016-07-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】ＫＯＮＩＮＫＬＩＪＫＥ ＰＨＩＬＩＰＳ Ｎ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】100122769

【弁理士】

【氏名又は名称】笛田 秀仙

(74)【代理人】

【識別番号】100163809

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】テルメール マルタン クレリス

【審査官】後藤 順也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０５６６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３１９９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１５８４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２１０２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５０６９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】Yue Liu et al，Remaining Useful Life Prediction of MEMS Sensors Used in Automotive Under Random Vibration Loading，RELIABILITY AND MAINTAINABILITY SYMPOSIUM, 2013 PROCEEDINGS, IEEE，2013年01月28日，pages 1-6

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｒ ３３／２０－３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気共鳴撮像システムの勾配コイルデバイス又は反復機械的ストレスを受ける磁気共鳴撮像システムの別の要素を作動させる方法において、
前記デバイスの少なくとも１つの第１パラメータ及び／又は前記デバイスの少なくとも１つの第２パラメータを提供するステップと、
数学モデルを用いて前記デバイスの動作の損傷計算を実行するステップであって、前記モデルが、応力サイクル曲線又は修正された応力サイクル曲線に基づかれ、かつ前記少なくとも１つの第１パラメータ及び／又は前記少なくとも１つの第２パラメータを使用する、ステップと、
前記デバイスの更なる動作に関する第２のパラメータを決定するステップであって、（１）予測的メンテナンスの必要性を予測するために、又は（２）前記勾配コイルデバイスに与えるダメージを少なくする方向に前記第２のパラメータを調整するために、前記第２のパラメータを決定する、ステップと、
を有する、方法。

【請求項2】

前記デバイスの前記少なくとも１つの第１のパラメータが、前記デバイスの１つ又は複数の伝達関数である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記デバイスの前記少なくとも１つの第２のパラメータが、スキャンプロトコルの有効周波数

及び／又は全スキャン期間

である、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記損傷計算が、少なくとも１つの損傷係数Ｄを計算することを含む、請求項１乃至３の一項に記載の方法。

【請求項5】

前記損傷係数Ｄが

である、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記デバイスの前記更なる動作に関する前記パラメータを考慮するステップを更に有する、請求項１乃至５の一項に記載の方法。

【請求項7】

前記更なる動作に関する少なくとも１つの決定された第２のパラメータが、材料疲労に関する前記デバイスの予測された物質状態であり、この状態に達した後の前記デバイスの無制限使用を制限するものであり、及び／又は
前記デバイスの所与の動作時間における材料疲労に関する前記デバイスの所望の材料状態を維持するための第２のパラメータのセットである、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

磁気共鳴撮像システムの勾配コイルデバイスを作動させる制御ユニットであって、プロセッサとコンピュータメモリ及び／又はコンピュータストレージとを持つコンピュータシステムを含む制御ユニットであって、数学的モデルが、前記コンピュータシステムにおいて実現され、前記数学的モデルは、応力サイクル曲線又は修正された応力サイクル曲線に基づかれ、かつ前記数学的モデルが、（１）予測的メンテナンスの必要性を予測するために、又は（２）前記勾配コイルデバイスに与えるダメージを少なくする方向に第２のパラメータを調整するために、前記デバイスの少なくとも１つの第１のパラメータ及び少なくとも１つの第２のパラメータを用いて、前記デバイスの動作の損傷計算を実行するよう設計される、制御ユニット。

【請求項9】

前記デバイスの前記少なくとも１つの第１のパラメータが、前記デバイスの１つ又は複数の伝達関数である、請求項８に記載の制御ユニット。

【請求項10】

前記デバイスの前記少なくとも１つの第２のパラメータが、正のゼロ交差の数をカウントするため、スキャンプロトコルの有効周波数及び／又は全スキャン期間である、請求項８又は９に記載の制御ユニット。

【請求項11】

前記制御ユニットが、前記デバイスの更なる動作に関する第２のパラメータを決定するよう更にセットアップされる、請求項８乃至１０の一項に記載の制御ユニット。

【請求項12】

前記制御ユニットが、前記デバイスの更なる動作に関する前記第２のパラメータの出力のためのインタフェースを更に有する、請求項１１に記載の制御ユニット。

【請求項13】

勾配コイルデバイスと、請求項８乃至１２の一項に記載の制御ユニットとを有する磁気共鳴撮像システム。

【請求項14】

コンピュータシステム上で請求項１乃至７の一項に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気共鳴撮像システムの勾配コイルデバイスを作動させる方法に関する。

【0002】

本発明は更に、磁気共鳴撮像システムの勾配コイルデバイスを作動させる対応する制御ユニット、及び勾配コイルデバイス及び制御ユニットを含む対応する磁気共鳴撮像システムに関する。

【背景技術】

【0003】

ＵＳ２０１５／０３６９８８８Ａ１号は、磁気共鳴撮像システムの勾配コイルデバイスを作動させる方法を記載しており、この方法は、上記デバイスの動作中の音響ノイズを低減することを目的として、勾配コイルデバイスの振動をモデル化するステップを含む。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＭＲＩシステム（ＭＲＩ：磁気共鳴イメージング）の勾配コイルデバイスは、常にＭＲ関連周波数帯域における機械的共振周波数を持つ。対応するモード形状は、勾配コイルによって励起され、応答が増幅される。これは、機械的疲労による破損をもたらす可能性がある。これは、知られており、これを回避するメカニズムは、ＭＲスキャンの特定の共鳴周波数の励起振幅を回避する又は減少させる。更に、磁気共鳴検査システムに関する勾配増幅の失敗を予測するアプローチが、ＷＯ２０１５／１０１５５６号から知られる。この既知の手法は、ニューラルネットワーク解析によって将来の故障を示す指紋を抽出することに依存し、勾配増幅器の性能に適用される。

【0005】

本発明の目的は、前述の課題を克服するための（ａ）勾配コイルデバイス又は他の周期的に応力をかけられるデバイスを作動させる方法、（ｂ）対応する制御ユニット、（ｃ）このデバイスを作動させるための対応するＭＲＩシステム、及び（ｄ）対応するコンピュータプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的は、独立請求項の特徴によって達成される。従属請求項は、本発明の有利な実施形態を詳細に示す。

【0007】

本発明の様々な実施形態によれば、作動方法が、以下のステップを有する。（ａ）上記デバイスの少なくとも１つの第１パラメータ及び／又は上記デバイスの少なくとも１つの第２パラメータを提供するステップと、（ｂ）数学モデルを用いて上記デバイスの動作の損傷計算を実行するステップであって、上記モデルが、応力サイクル曲線（Ｓ－Ｎ曲線、ウォーラー曲線としても知られる）又は修正された応力サイクル曲線に基づかれ、かつ上記少なくとも１つの第１パラメータ及び／又は上記少なくとも１つの第２パラメータを使用する、ステップと、（ｃ）上記デバイスの更なる動作に関する第２のパラメータを決定するステップとを有する。一般に、勾配コイルデバイスは、ほぼすべてのＭＲシステムで使用されるような単一の勾配コイル又は（ｘ、ｙ、ｚ）勾配コイルのセットとすることができる。

【0008】

材料疲労／機械的疲労は、ウォーラー曲線又はＳ－Ｎ曲線によってよく特徴付けられる。Ｓ－Ｎ線図は、公称応力振幅Ｓ対破損回数Ｎをプロットしたものである。Ｓ－Ｎ曲線の一部は、Ｂａｓｑｕｉｎの式である、対数－対数スケールにおける近似直線関係を示し、傾きは

となる（例えば、Ｊａａｐ Ｓｃｈｉｊｖｅによる「Ｆａｔｉｇｕｅ ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、２ｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ ２００９、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ参照）。パラメータｂは材料依存である。例えば銅疲労に関してｂ＝６であるが、一般的な機械的疲労に関しては、ここではｂ＝４と仮定される。この場合、パワー４における許容応力Ｓ（Ｓ^４）と正のゼロ交差回数Ｎとの積は、一定であり

となる。これは、二倍振幅での応力（又は速度）の損傷ポテンシャルが、機械的疲労に寄与するものの１６倍深刻であることを意味する。

【0009】

材料疲労／機械的疲労及びデバイスの動態に関する知識は、上記デバイスの動作期間の累積損傷可能性を予測するため、モデルに組み込まれる。このモデルは、デバイスに関する動作期間の損傷ポテンシャルを予測するのに使用されることができ、又は斯かるデバイスにおける累積損傷の蓄積を監視するのに使用されることができる。この情報は、例えば、ＭＲスキャンプロトコルを最適化し、及び勾配コイルデバイスの予測的メンテナンスの必要性を予測するために使用されることができる。注目すべきことに、故障予測の既知の手法は、金属疲労を評価しない。

【0010】

このモデルは、パワーｂにおける速度（ウォーラー曲線に対応する）に基づき、デバイスの少なくとも１つの測定又は計算された第１のパラメータを使用する。Ｆ．Ｖ． Ｈｕｎｔによる「Ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ Ｓｔｒａｉｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｏｎ ｔｈｅ Ａｔｔａｉｎａｂｌｅ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ」、ＪＡＳＡ、３２（９）、１１２３－１１２８、１９６０によれば、速度は、周波数の関数としての機械的応力に最もよく比例する特性である。このモデルは、パワー４とは異なるパワーを使用することもできる。例えば、パワー２を使用すると、フィルタのシャープさを低下させる。

【0011】

このモデルは、正のゼロ交差の数をカウントするために少なくとも１つの第２パラメータも使用する。この情報は、ＭＲスキャンプロトコルを最適化し、予測的メンテナンスの必要性を予測するために使用されることができる。

【0012】

本発明の好ましい実施形態によれば、上記デバイスの少なくとも１つの第１のパラメータは、好ましくはパワーｂにおける速度に基づかれる、デバイスの伝達関数／複数の伝達関数である。

【0013】

本発明の別の好ましい実施形態によれば、デバイスの少なくとも１つの第２のパラメータは、正のゼロ交差の数をカウントするため、（異なる勾配波形のＦＦＴから取得された）スキャンプロトコルの有効周波数及び／又は全スキャン期間である。この情報は、ＭＲスキャンプロトコルを最適化するため、及び予測的メンテナンスの必要性を予測するために使用されることができる。

【0014】

本発明の更に別の好ましい実施形態によれば、損傷計算は、少なくとも１つの損傷係数Ｄを計算することを含む。損傷計算は、Ｓ－Ｎ曲線（又は修正されたＳ－Ｎ曲線）を使用し、損傷係数（又は損傷値）を計算する。

【0015】

Ｓ－Ｎ曲線に基づかれる損傷係数Ｄは、好ましくは、式

により与えられ、ここで、ｔｓｃａｎは、プロトコルのスキャン時間ｘ、ｙ、ｚであり、

（短縮形

）は、スキャンプロトコルのｘ、ｙ及びｚ勾配スペクトルの"有効周波数"であり、Ｇｘ、ｙ、ｚは、スキャンプロトコルのｘ、ｙ及びｚ勾配の周波数スペクトルであり、

は、勾配コイルの速度に対する勾配軸の周波数の関数として測定された伝達関数であり、

は、対数－対数スケールにおけるＳＮ曲線の直線近似の傾きである。本発明のこれらの実施形態に関連して、係数ｂは好ましくは

の範囲（ｒａｇｅ）にある。本発明のいくつかの特定の実施形態では、係数ｂは、４に等しい（ｂ＝４）。

【0016】

（勾配コイル）デバイスの対応する損傷係数Ｄは、ＭＲスキャンプロトコルが開始される前に計算され得るか、又は例えばログファイル情報を使用して過去に既に実行されたスキャンを解析するために使用され得る。

【0017】

本発明の更に別の好ましい実施形態によれば、この方法は更に、（ｄ）上記デバイスの更なる動作のために上記決定されたパラメータを考慮するステップを有する。パラメータの考慮は好ましくは、上記パラメータの自動的な考察である。

【0018】

本発明の１つの好ましい実施形態によれば、上記更なる動作に関する少なくとも１つの決定された第２のパラメータが、上記材料疲労に関する上記デバイスの予測された物質状態であり、上記パラメータは、この状態に達した後のデバイスの無制限使用を制限する。

【0019】

本発明の別の好ましい実施形態によれば、更なる動作に関する少なくとも１つの決定された第２のパラメータが、デバイスの所与の動作時間における材料疲労に関してデバイスの所望の材料状態を維持するための第２のパラメータのセットである。

【0020】

本発明の様々な実施形態によれば、磁気共鳴撮像システム（ＭＲＩシステム）の勾配コイルデバイス（機械的振動のために材料疲労破壊モードの危険にさらされる）を作動させる制御ユニットが、プロセッサデバイスとメモリデバイスとを持つコンピュータシステムを有し、数学的モデルが、上記コンピュータシステムにおいて実現され、上記数学的モデルは、応力サイクル曲線又は修正された応力サイクル曲線に基づかれ、かつ上記デバイスの少なくとも１つの第１のパラメータ及び少なくとも１つの第２のパラメータを用いて、上記デバイスの動作の損傷計算、特に、少なくとも１つの損傷係数Ｄを計算するよう設計される。制御ユニットは、前述の作動方法を実行するために使用されることができる。

【0021】

本発明による制御ユニットの好ましい実施形態によれば、上記デバイスの上記少なくとも１つの第１のパラメータが、上記デバイスの伝達関数／複数の伝達関数である。

【0022】

本発明による制御ユニットの別の好ましい実施形態によれば、上記デバイスの上記少なくとも１つの第２のパラメータが、正のゼロ交差の数をカウントするため、スキャンプロトコルの有効周波数及び／又は全スキャン期間である。

【0023】

本発明による制御ユニットの更に別の好ましい実施形態によれば、上記制御ユニットが、上記デバイスの更なる動作に関する第２のパラメータを決定するよう更にセットアップされる。

【0024】

本発明による制御ユニットの別の好ましい実施形態によれば、上記制御ユニットが、上記デバイスの更なる動作に関する上記第２のパラメータの出力のための出力インタフェースを更に有する。

【0025】

本発明の様々な実施形態によれば、磁気共鳴撮像システムは、勾配コイルデバイスと、前述の制御ユニットとを有する。

【0026】

本発明は更に、コンピュータシステム上で前述の方法を実行するコンピュータプログラムに関し、コンピュータシステムは好ましくは、磁気共鳴撮像システムのコンピュータシステムである。本発明の手法は、勾配コイル以外の磁気共鳴イメージングの分野における反復応力デバイスにおける材料疲労による累積損傷を予測するのに適用されることもできる。例えば、無線周波数（ＲＦ）ボディコイル又は後方ＲＦコイルアレイ、及びシステムの支持構造へのそれらの取り付け部材であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の好ましい実施形態によるＭＲ撮像システムを備えるＭＲガイド放射線治療システムを示す図である。

【図2】図１に示される磁気共鳴撮像システムの勾配コイルデバイスを作動させるための制御ユニットの概略図を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

本発明のこれら及び他の側面が、以下に説明される実施形態から明らかとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。

【0029】

図１は、ＭＲガイド放射線治療システム１０の実施形態を示す。ＭＲガイド放射線治療システム１０は、本発明によるＬＩＮＡＣ１２及び磁気共鳴撮像システム（ＭＲＩシステム）１４を備える。ＬＩＮＡＣ１２は、ガントリ１６及びＸ線源１８を備える。ガントリ１６は、Ｘ線源１８をガントリ回転軸２０の周りで回転させるためのものである。Ｘ線源１８に隣接して、調整可能なコリメータ２０がある。調整可能なコリメータ２０は例えば、Ｘ線源１８のビームプロファイルを調整するための調整可能なプレートを持つことができる。調整可能なコリメータ２０は例えば、マルチリーフコリメータであってもよい。磁気共鳴撮像システム１４は、磁石２２を含む。

【0030】

永久磁石又は抵抗磁石を使用することも可能である。異なるタイプの磁石の使用も可能であり、例えば、分割円筒形磁石といわゆる開放磁石との両方を使用することも可能である。分割円筒形磁石は、磁石のアイソプレーンへのアクセスを可能にするためクライオスタットが２つのセクションに分割される点を除いて、標準的な円筒形磁石と同様であり、斯かる磁石は例えば、荷電粒子線治療と併用されることができる。開放磁石は、２つの磁石セクションを持ち、一方が他方の上にあり、その間の空間は、対象を受けるのに十分な大きさである。２つのセクション領域の配置は、ヘルムホルツコイルの配置と同様である。開放磁石が人気がある。なぜなら、対象が閉じ込めを感じることが少ないからである。円筒形磁石のクライオスタットの内部には、超伝導コイルの集合体がある。本実施形態に示される磁石２２は、標準円筒状の超電導磁石である。磁石２２は、その中に超電導コイル２６を備えたクライオスタット２４を持つ。磁石２２は、ボア２８を持つ。円筒形磁石２２のボア２８には、撮像ゾーンがある。そこでは、磁場が強く、磁気共鳴撮像を行うのに十分な均一性を持つ。

【0031】

磁石２２のボア２８には、磁石の撮像ゾーンにおける磁気スピンを空間的にエンコードするため、磁気共鳴データの取得に関する磁場勾配コイルデバイス３０がある。磁場勾配コイルデバイス３０は、磁場勾配コイル電源３２に接続される。磁場勾配コイルデバイス３０は、代表的なものであり、放射線を減衰させることなく通過させることを可能にすることを意図しており、通常は分割コイル設計である。典型的には、磁場勾配コイルは、３つの直交する空間方向において空間的にエンコードするためのコイルの３つの別個のセットを含む。磁場勾配電源３２は、磁場勾配コイル３０に電流を供給する。磁場コイル３０に供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜又は脈動されることができる。

【0032】

トランシーバ３６に接続されたアンテナデバイス３４があり、このデバイス３４は、それぞれ対応するアンテナループを備える少なくとも１つのＭＲ撮像アンテナを有する。デバイス３４は、磁石２２の撮像ゾーン３８に隣接している。撮像ゾーン３８は、磁気共鳴イメージングを実行するのに十分な高い磁場及び均一性の領域を持つ。デバイス３４は、撮像ゾーンにおける磁気スピンの向きを操作し、撮像ゾーンにおけるスピンから無線送信を受信するためのものであってもよい。アンテナデバイス３４は、アンテナ又はチャネルとも呼ばれる。デバイス３４は、専用の送信アンテナ及び専用の受信アンテナも表すことが意図される。同様に、トランシーバは、別個の送信機及び受信機を表すこともできる。

【0033】

また、磁石２２のボア２８には、対象４２を支持する対象支持部４０がある。対象支持部４０は、機械的位置決めシステム４４によって位置決めされることができる。対象４２には、標的ゾーン４６がある。ガントリ回転軸４８は、この特定の実施形態では、磁石２２の円筒軸と同軸である。対象支持部４０は、標的ゾーン４６がガントリ回転の軸４８上に位置するように配置される。Ｘ線源１８は、コリメータ２０及び標的ゾーン４６を通過する放射ビーム５０を生成するものとして示される。放射線源１８が軸４８の周りで回転されると、標的ゾーン４６は常に放射ビーム５０の標的となる。放射ビーム５０は磁石のクライオスタット２４を通過する。磁場勾配コイルデバイス３０は、磁場勾配コイルデバイス３０を２つのセクションに分離するギャップ５２を持つ。ギャップ５２は、磁場勾配コイルデバイス３０による放射ビーム５０の減衰を低減させる。別の実施形態では、磁石２２によるＸ線ビームの減衰を低減するため、分割又は開放磁石設計が使用される。デバイス３４は、磁石２２（図示省略）のボアの内側に取り付けられるものとして見られることができる。

【0034】

トランシーバ３６、磁場勾配コイル電源３２及び機械的位置決めシステム４４はすべて、制御ユニット５６のコンピュータシステムのハードウェアインタフェース５４に接続されるものとして示される。上記制御ユニット５６のコンピュータシステムは、機械実行可能命令を実行し、ＭＲガイド放射線治療システム１０の動作及び機能を制御するプロセッサ５８を含むものとして更に示される。ハードウェアインタフェース５４は、プロセッサ５８がＭＲガイド放射線治療システム１０と対話し、及びこれを制御することを可能にする。プロセッサ５８は、ユーザインタフェース６０、コンピュータストレージ６２、及びコンピュータメモリ６４に更に接続されるものとして示される。

【0035】

コンピュータストレージ６２は、治療計画及びアンテナデバイス３４のＸ線透過モデルを含む。Ｘ線透過モデルは、デバイス３４のセンシティブな要素の位置と、アンテナデバイス３４のＸ線透過特性とを含むことができる。コンピュータストレージ６２は更にパルスシーケンスを含む。本書で使用されるパルスシーケンスは、磁気共鳴撮像システム１４の様々な要素を制御して磁気共鳴データを取得するのに使用されるコマンドのセットである。コンピュータストレージ６２は、磁気共鳴撮像システム１４を使用して取得された磁気共鳴データを含む。

【0036】

コンピュータストレージ６２は、磁気共鳴データから再構成された磁気共鳴画像を含むものとして更に示される。コンピュータストレージ６２は、磁気共鳴画像の画像位置合わせを含むものとして更に示される。画像位置合わせは、磁気共鳴撮像システム１４及びＬＩＮＡＣ１２に対する画像の位置を位置合わせする。コンピュータストレージ６２は、標的ゾーン４６の位置を含むものとして更に示される。これは、磁気共鳴画像において識別される。コンピュータストレージ６２は、制御信号を含むものとして更に示される。制御信号は、標的ゾーン４６を照射するようＬＩＮＡＣ１２を制御するのに使用される制御信号である。

【0037】

コンピュータメモリ６４は、制御モジュールを含むものとして示される。制御モジュールは、プロセッサ５８が医療装置１０の動作及び機能を制御することを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。例えば、制御モジュールは、パルスシーケンスを使用して磁気共鳴データを取得することができる。制御モジュールは、ＬＩＮＡＣ１２を制御するために制御信号を使用することもできる。コンピュータメモリ６４は、治療計画変更モジュールを含むものとして更に示される。治療計画変更モジュールは、Ｘ線透過モデルに含まれる情報を用いて治療計画を修正する。コンピュータメモリ６４は、画像再構成モジュールを含むものとして更に示される。画像再構成モジュールは、プロセッサ５８が磁気共鳴データから磁気共鳴画像を再構成することを可能にするコードを含む。

【0038】

コンピュータメモリ６４は、画像位置合わせモジュールを含むものとして更に示される。画像位置合わせモジュールは、プロセッサ５８が磁気共鳴画像を用いて標的ゾーン４６の位置における画像位置合わせを生成することを可能にするコードを含む。コンピュータメモリ６４は、標的ゾーン位置モジュールを含むものとして更に示される。標的ゾーン位置モジュールは、プロセッサ５８が画像位置合わせを使用して標的ゾーン４６の位置を生成することを可能にするコードを含む。コンピュータメモリ６４は、制御信号生成モジュールを含むものとして更に示される。制御信号生成モジュールは、プロセッサ５８が治療計画及び標的ゾーンの位置から制御信号を生成することを可能にするコードを含む。Ｘ線透過モジュールに基づき治療計画が修正された後、その治療計画が使用される。

【0039】

図２は、図１に示される磁気共鳴撮像システム１４の勾配コイルデバイス３０を作動させる制御ユニット５６の概略図を示す。制御ユニット５６は、プロセッサ５８、コンピュータメモリ６４及びコンピュータストレージ６２を持つコンピュータシステムを有し、数学モデル６６が、制御ユニット５６のコンピュータシステムにおいて実現される。数学モデルは、既知の応力サイクル曲線（ＳＮカーブ、ウォーラー曲線としても知られる）又は修正された応力サイクル曲線に基づかれ、デバイス３０少なくとも１つの第１パラメータ６８及び少なくとも１つの第２パラメータ７０、７２を用いて、デバイス３０の動作の損傷係数Ｄを計算するよう設計され、制御ユニット５６は、上記デバイス３０の更なる動作のための第２のパラメータを決定するために更にセットアップされる。損傷係数Ｄは

である。

【0040】

損傷係数は、ＭＲスキャンプロトコルが開始される前に計算されることができるか、又は、例えばログファイル情報を用いて過去に実行されたスキャンを分析するのに使用されることができる。

【0041】

モデル６６は、パワー４の速度に基づき勾配コイルデバイス３０の測定された伝達関数６８を使用する。速度は、周波数の関数としての機械的ストレスに最も良く比例する特性である。

【0042】

一般的な機械的疲労Ｓ－Ｎ曲線のパワーは４である。これは、倍振幅での応力（又は速度）の損傷ポテンシャルが、機械的な疲労に寄与するものとして機能する量の１６倍であることを意味する。

【0043】

モデル６６はまた、正のゼロ交差の数をカウントするため、（異なる勾配波形のＦＦＴから取られた）スキャンプロトコル７０、７２の有効周波数及び総スキャン時間を使用する。この情報は、ＭＲスキャンプロトコルを最適化し、予測的メンテナンスの必要性を予測するのに使用されることができる。

【0044】

実現方法又は使用方法。

【0045】

予測的メンテナンス：インストールベースのシステムにおけるモデル６６を使用して、潜在的な機械的損傷の蓄積を監視する。

【0046】

損傷の蓄積の回避又は最小化、信頼性の向上：スキャンが実行される前に最適化し、モデルを使用して、勾配コイルデバイス３０又はＭＲＩシステム１４に与えるダメージを少なくする方向に、スルーレート、繰り返し時間などのスキャンパラメータを調整する。

【0047】

代替案：

【0048】

パワー４とは異なるパワーを使用する（使用される材料のウォーラー曲線から既知）。例えば、パワー２を使用する修正された応力サイクル曲線は、フィルタのシャープさを低下させ、純粋な銅に関するパワー６はフィルタをよりシャープにする。

【0049】

パワー４とは異なるパワーを使用する（ウォーラー曲線から既知）。例えば、パワー２は、音響ノイズ放射を低減するための良好な手段を提供する。体の遠方界放射音響パワーは一般に、パワー２における表面平均速度と比例する。

【0050】

ピーク広がりを導入し、共振周波数における変化を組み込む。典型的にはピークの＋／－２．５％広がりで十分である。

【0051】

測定された速度の代わりに応力に基づき計算された伝達関数を使用する。

【0052】

このアプローチを、機械的振動による疲労破壊モードを持つ可能性がある勾配コイルデバイス３０以外のデバイス（他の反復応力デバイス）に適用する。

【0053】

モデル６６におけるスキャン時間と有効周波数とを残す。こうして、複数のスキャンにわたる累積損傷可能性が計算されることはできないが、１回のスキャンが、損傷の可能性に関して最適化されるか、又は実行されることが禁じられことができる。なぜなら、損傷に関する可能性は、長期の実行においてはあまりに大きいからである。

【0054】

本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解及び実行されることができる。請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【図1】

【図2】