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JP3537545B2 - Implantable artificial tube and magnetic resonance imaging apparatus using the same - Google Patents
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JP3537545B2 - Implantable artificial tube and magnetic resonance imaging apparatus using the same - Google Patents

Implantable artificial tube and magnetic resonance imaging apparatus using the same

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JP3537545B2
JP3537545B2 JP17081095A JP17081095A JP3537545B2 JP 3537545 B2 JP3537545 B2 JP 3537545B2 JP 17081095 A JP17081095 A JP 17081095A JP 17081095 A JP17081095 A JP 17081095A JP 3537545 B2 JP3537545 B2 JP 3537545B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、体内埋め込み型人
工管、すなわち人工血管や、胆汁、尿、脳水等の体液を
流す為に人工的に体内に設置される人工管及びそれを用
いた磁気共鳴イメージング(MRI)装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an artificial tube implanted in a body, that is, an artificial tube artificially installed in a body for flowing a body fluid such as bile, urine, cerebral fluid and the like, and uses the artificial tube. The present invention relates to a magnetic resonance imaging (MRI) device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、生体工学材料(バイオマテリア
ル)の研究が進み、各種人工臓器の研究が行われてい
る。人工皮膚は既に臨床的に使用され始めており、許認
可、普及も近いものとなってきた。人工血管、その他の
体内の管を人工的に作る研究が進められており、限定さ
れた症例に臨床適用されている。これらの材料は、人工
的に作られており、細胞レベルで考えると異物であり材
料の表面に細胞が付着したり、人工血管の場合では、血
栓を作ったりする場合がある。近年では、人工材料の表
面に、細胞表面のレセプターに対して生体特異的な結合
をするリガンドタンパク質や、そのモデル高分子を、吸
着法や共有結合法で固定することにより、細胞の応答性
を相当程度制御することが可能となっており、このよう
なリガンドタンパク質やモデル高分子は細胞特異性材料
と呼ばれる。
2. Description of the Related Art In recent years, research on bioengineering materials (biomaterials) has been advanced, and research on various artificial organs has been conducted. Artificial skin has already begun to be used clinically, and its licensing and dissemination have been near. Research into creating artificial blood vessels and other intracorporeal vessels artificially is underway and has been clinically applied to a limited number of cases. These materials are artificially made, and are considered as foreign substances when considered at the cellular level. Cells may adhere to the surface of the material, and in the case of artificial blood vessels, thrombus may be formed. In recent years, the responsiveness of cells has been improved by immobilizing ligand proteins that bind biospecifically to cell surface receptors and their model polymers on the surface of artificial materials by adsorption or covalent bonding. It can be controlled to a considerable extent, and such ligand proteins and model macromolecules are called cell-specific materials.

【0003】このように、細胞から異物であると認識さ
れやすい材料の研究が進んでいるが、完全に異物と認識
されないような材料を作ることは、非常に困難である。
従って、人工血管における血栓のような異物の付着が発
生していないかどうかを、体内埋め込み後もケアしてい
く必要がある。一般に埋め込み型の人工管は死ぬまで使
用することになるので、10〜30年程度の長期にわた
って何度もチェックしなければならない。
As described above, research on materials that are easily recognized as foreign substances by cells is progressing, but it is very difficult to produce materials that are not completely recognized as foreign substances.
Therefore, it is necessary to take care of whether foreign matter such as thrombus adheres to the artificial blood vessel even after implantation in the body. Generally, an implantable artificial tube is used until it dies, so it must be checked repeatedly over a long period of about 10 to 30 years.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】体内埋め込み後にその
管の状態を検査する方法として、人工血管の場合はX線
を用いた血管造影があるが、X線の被曝、造影剤注入に
よる新たなる血栓等の発生の可能性があり、埋め込み直
後の検査には適用しても、その後何年間もチェックする
には不適当である。
As a method for examining the condition of the tube after implantation in the body, there is angiography using X-rays in the case of artificial blood vessels, but new thrombus due to exposure to X-rays and injection of a contrast agent. However, even if it is applied to the inspection immediately after implantation, it is not suitable for checking for many years thereafter.

【0005】従って本発明は、体内に埋め込んだ人工管
の内部状態を、埋め込み者に対して非侵襲的に検査でき
る手段を提供することを目的とする。特に継続的に長期
間検査を行うことにより、機能が低下する前に新しい人
工管と交換できるようにして埋め込み者の安全を確保す
ることを目的とする。
[0005] Accordingly, an object of the present invention is to provide means capable of non-invasively examining the internal state of an artificial tube implanted in a body for an implanter. In particular, it is an object of the present invention to ensure the safety of an implanter by performing a long-term test continuously so that the tube can be replaced with a new artificial tube before the function is deteriorated.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明では、体内に埋め込まれる人工管にMR
Iの受信コイルを設けたものである。この人工管の受信
コイルは、人工管の埋め込み後、MRI装置の受信器に
接続することにより核磁気共鳴信号(以下、NMR信号
という)を検出する受信コイルとして機能する。即ち、
本発明のMRI装置はNMR信号を検出する信号検出手
段として受信コイルを組込んだ人工管を用いるものであ
り、本発明のMRI方法では、埋め込み後の人工管の受
信コイルによりNMR信号を検出し、このNMR信号を
受信後、信号処理するとともに画像再構成のための演算
を行い、人工管の内部を画像化し、或いは内部を流れる
液体の流速等の機能計測を行ない、これにより体内埋め
込み後の人工管の内部の状態をモニタリングするもので
ある。
In order to achieve the above object, according to the present invention, an artificial tube implanted in a body is provided with an MR tube.
A receiving coil of I is provided. The receiving coil of the artificial tube functions as a receiving coil for detecting a nuclear magnetic resonance signal (hereinafter, referred to as an NMR signal) by being connected to a receiver of the MRI apparatus after the artificial tube is implanted. That is,
The MRI apparatus of the present invention uses an artificial tube incorporating a receiving coil as signal detection means for detecting an NMR signal. In the MRI method of the present invention, the NMR signal is detected by the receiving coil of the artificial tube after implantation. After receiving the NMR signal, perform signal processing and calculation for image reconstruction, image the inside of the artificial tube, or perform a function measurement such as a flow rate of a liquid flowing in the inside. It monitors the internal state of the artificial tube.

【0007】MRI装置の測定空間に置かれた被検体に
高周波磁場及び傾斜磁場を印加することにより、被検体
内に埋め込まれた人工管内の内壁に形成された内膜や内
部を流れる血液、体液等からNMR信号を生じる。この
NMR信号は、人工管に設けられた受信コイルに検出さ
れる。受信コイルはMRI装置の受信器に接続され、受
信コイルで検出されたNMR信号は受信器において受信
された後、画像化される。即ち、人工管の内部の断層画
像を得ることができる。一般にMRI装置においては、
得られる画像は受信コイルの径が小さい方が磁界に対す
る感度、分解能共に向上する。人工管の径は通常数ミリ
メートルから数センチメートルの範囲にあるので、対応
する径を有する受信コイルは、非常に感度が良く良好な
画像が得られる。またMRIにおいては、所定のパルス
シーケンスでNMR信号を計測し、演算を施すことによ
り受信コイル内を流れる血管や体液の流量を測定するこ
とも可能なので、人工管の機能計測も可能となる。
[0007] By applying a high-frequency magnetic field and a gradient magnetic field to a subject placed in the measurement space of the MRI apparatus, blood and bodily fluid flowing through the inner membrane formed on the inner wall of the artificial tube embedded in the subject and the inside thereof Etc. yield NMR signals. This NMR signal is detected by a receiving coil provided in the artificial tube. The receiving coil is connected to the receiver of the MRI apparatus, and the NMR signal detected by the receiving coil is imaged after being received at the receiver. That is, a tomographic image of the inside of the artificial tube can be obtained. Generally, in an MRI apparatus,
In the obtained image, the smaller the diameter of the receiving coil is, the more the sensitivity to the magnetic field and the resolution are improved. Since the diameter of the artificial tube is usually in the range of a few millimeters to a few centimeters, a receiving coil with a corresponding diameter is very sensitive and gives a good image. Also, in MRI, by measuring the NMR signal in a predetermined pulse sequence and performing an arithmetic operation, it is possible to measure the flow rate of a blood vessel or a bodily fluid flowing in the receiving coil, so that the function measurement of the artificial tube becomes possible.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明を人工血管に適応し
た実施例について図面を参照して説明する。図2は、本
発明が適用されるMRI装置の全体構成を示す図で、こ
のMRI装置は、NMR現象を利用して、被検体1の断
層画像を得るもので、静磁場発生磁石2と、磁場勾配発
生系3と、送信系4と、受信系5と、信号処理系6と、
シーケンサ7と、中央処理装置(以下、CPUという)
8とを備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to an artificial blood vessel will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of an MRI apparatus to which the present invention is applied. This MRI apparatus obtains a tomographic image of the subject 1 by utilizing an NMR phenomenon, and includes a static magnetic field generating magnet 2, A magnetic field gradient generating system 3, a transmitting system 4, a receiving system 5, a signal processing system 6,
Sequencer 7 and central processing unit (hereinafter referred to as CPU)
8 is provided.

【0009】静磁場発生磁石2は、被検体1の周りに強
く均一な静磁場を発生させるもので、被検体1の周りの
ある広がりを持った空間に永久磁石方式又は常電導方式
あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置されている。
シーケンサ7は、CPU8の制御で動作し、被検体1の
断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系4及
び磁場勾配発生系3並びに受信系5に送るものである。
The static magnetic field generating magnet 2 generates a strong and uniform static magnetic field around the subject 1, and a permanent magnet system, a normal conducting system, or a superconducting system is provided in a certain wide space around the subject 1. Are provided.
The sequencer 7 operates under the control of the CPU 8 and sends various commands necessary for data collection of tomographic images of the subject 1 to the transmission system 4, the magnetic field gradient generation system 3, and the reception system 5.

【0010】磁場勾配発生系3は、X、Y、Zの三軸方
向に巻かれた傾斜磁場コイル9と、それぞれのコイルを
駆動する傾斜磁場電源10とからなり、シーケンサ7か
らの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源10
を駆動することによりX、Y、Zの三軸方向の傾斜磁場
X、GY、GZを被検体1に印加する。この傾斜磁場の
加え方により、被検体1に対するスライス面を設定する
ことができ、またNMR信号に位置情報を付加すること
ができる。
The magnetic field gradient generating system 3 comprises a gradient magnetic field coil 9 wound in three directions of X, Y and Z, and a gradient magnetic field power supply 10 for driving each coil. Gradient magnetic field power supply 10 for coil
Are applied to apply a gradient magnetic field G X , G Y , G Z in three axes of X , Y , Z to the subject 1. A slice plane for the subject 1 can be set by adding the gradient magnetic field, and position information can be added to the NMR signal.

【0011】送信系4は、高周波発生器11と変調器1
2と高周波増幅器13と送信側の高周波コイル14aか
らなり、高周波発生器11から出力された高周波パルス
をシーケンサ7の命令に従って変調器12で振幅変調
し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器1
3で増幅した後に、被検体1に近接して配置された高周
波コイル14aに供給することにより、電磁波が被検体
1に照射される。
The transmission system 4 includes a high-frequency generator 11 and a modulator 1
2, a high-frequency amplifier 13 and a high-frequency coil 14a on the transmission side. The high-frequency pulse output from the high-frequency generator 11 is amplitude-modulated by the modulator 12 in accordance with a command from the sequencer 7, and the amplitude-modulated high-frequency pulse is transmitted to the high-frequency amplifier 1
After being amplified in 3, the specimen 1 is supplied to a high-frequency coil 14 a arranged in proximity to the subject 1, so that the subject 1 is irradiated with electromagnetic waves.

【0012】受信系5は、受信用の高周波コイル(以
下、受信コイルという)21と、受信回路15と、直交
位相検波器16と、A/D変換器17とからなり、受信
コイル21は後に詳述するように被検体1に埋め込まれ
た人工血管内に設けられている。更に受信コイルとし
て、人工血管に設けられた受信コイル21とともに、従
来より用いられている受信用高周波コイル14bを併用
することができる。
The receiving system 5 includes a receiving high-frequency coil (hereinafter referred to as a receiving coil) 21, a receiving circuit 15, a quadrature phase detector 16, and an A / D converter 17, and the receiving coil 21 is provided later. As described in detail, it is provided in an artificial blood vessel embedded in the subject 1. Further, the receiving coil 21 provided in the artificial blood vessel can be used together with the receiving high-frequency coil 14b conventionally used as the receiving coil.

【0013】送信側の高周波コイル14aから照射され
た電磁波による人工血管内の応答電磁波は、人工血管に
組み込まれた受信コイル21にて検出され、受信回路1
5及び直交位相検波器16を介してA/D変換器17に
入力し、ディジタル量に変換され、さらにシーケンサ7
からの命令によるタイミングで直交位相検波器16によ
りサンプリングされた二系統の収集データとされ、その
信号が信号処理系6に送られるようになっている。
The response electromagnetic wave in the artificial blood vessel due to the electromagnetic wave emitted from the high-frequency coil 14a on the transmitting side is detected by the receiving coil 21 incorporated in the artificial blood vessel, and the receiving circuit 1
5 and to an A / D converter 17 via a quadrature phase detector 16, which is converted into a digital quantity,
Are collected by the quadrature phase detector 16 at a timing according to a command from the system, and the collected data are sent to the signal processing system 6.

【0014】この信号処理系6は、CPU8と、磁気デ
ィスク18及び磁気テープ19等の記録装置と、CRT
等のディスプレイ20とからなり、CPU8でフーリエ
変換、補正係数計算、再像再構成等の処理を行い、任意
断面の信号強度分布、あるいは複数の信号に適当な演算
を行って得られた分布を画像化し、ディスプレイ20に
表示する。なお、送信側及び受信側の高周波コイル14
a、14b、傾斜磁場コイル9は、被検者1の周りの空
間に配置された静磁場発生磁石2の磁場空間に配置され
ている。
The signal processing system 6 includes a CPU 8, a recording device such as a magnetic disk 18 and a magnetic tape 19, and a CRT.
The CPU 8 performs processing such as Fourier transform, correction coefficient calculation, and re-image reconstruction by the CPU 8, and obtains a signal intensity distribution of an arbitrary cross section or a distribution obtained by performing an appropriate operation on a plurality of signals. The image is formed and displayed on the display 20. The high-frequency coils 14 on the transmission side and the reception side
a, 14 b and the gradient coil 9 are arranged in the magnetic field space of the static magnetic field generating magnet 2 arranged in the space around the subject 1.

【0015】次に人工血管に組み込まれた受信コイル2
1について説明する。図1(a)〜(c)はそれぞれ受
信コイル21を備えた人工血管22を示す図で、人工血
管22としては従来から使用されている、細胞に対して
影響を与えにくく、長期間安定な生体適合性高分子材料
から成る管(以下チューブ)22が使用される。このよ
うな高分子材料としてはテフロン、シリコン等の樹脂
で、予め内膜が形成しやすいように加工されたものが用
いられる。さらにチューブ1は他の臓器等によって押し
つぶされないようにするための補強材を備えていてもよ
い。
Next, the receiving coil 2 incorporated in the artificial blood vessel
1 will be described. FIGS. 1A to 1C show artificial blood vessels 22 each having a receiving coil 21. Conventionally used artificial blood vessels 22 have little effect on cells and are stable for a long time. A tube (hereinafter, tube) 22 made of a biocompatible polymer material is used. As such a polymer material, a resin such as Teflon or silicon, which is processed in advance so that an inner film can be easily formed, is used. Further, the tube 1 may be provided with a reinforcing material so as not to be crushed by other organs or the like.

【0016】受信コイル21は、例えば金、プラチナ、
銅等の導線にテフロン等の高分子材料で被覆したものを
チューブ1の外側に巻き付けるか、チューブ1を内側の
層と外側の層とから成る二層構造とし、内層に導線を巻
き付けた後、その上に外層を形成することにより、チュ
ーブ1内部に導線の層があるようにしてもよい。いずれ
も場合にもチューブの外部に引き出された導線21aの
部分には、チューブ等同様の高分子材料、例えばテフロ
ン等でコーティングする。
The receiving coil 21 is made of, for example, gold, platinum,
After winding a conductor such as copper with a polymer material such as Teflon around the tube 1 or winding the tube 1 into a two-layer structure consisting of an inner layer and an outer layer, winding the conductor around the inner layer, By forming an outer layer thereon, a layer of a conducting wire may be provided inside the tube 1. In any case, the portion of the conductive wire 21a drawn out of the tube is coated with a similar polymer material such as a tube, for example, Teflon.

【0017】受信コイル21の形状は、人口血管が埋め
込まれる部位に応じて、また適用されるMRI装置の静
磁場の方向に応じて種々の変更が可能である。即ち、M
RIにおいては、静磁場の方向とコイルの巻き線方向が
平行であるとNMR信号を検出することができないの
で、コイルの巻線方向が静磁場方向と交叉する必要があ
る。例えば図2のMRI装置において静磁場の方向が上
下方向、即ち被検体の体軸に対し直交する方向である場
合には、多くの血管は静磁場に直交する方向に走行して
いるので、コイルの巻線方向は図1(a)に示すように
血管の走行する方向(人工血管の長手方向)であればよ
い。但し、体軸に直交するように流れる特定の血管につ
いての人工血管では、図1(b)又は(c)に示すよう
に人工血管の長手方向に対し直交するような巻線とする
必要がある。また、静磁場の方向が被検体の体軸と平行
である場合にも、体軸と平行に設置される人工血管では
コイルの巻線方向を図1(b)又は(c)に示すように
人工血管の長手方向に対し直交するような巻線方向とす
る必要がある。このようにMRI装置の静磁場の方向及
び人工血管が設置される部位に応じて、図1(a)〜
(c)の人工血管を使いわければよい。尚、図1(c)
の受信コイルはコイルの巻数を多くして、高感度化を図
ったものである。
The shape of the receiving coil 21 can be variously changed according to the site where the artificial blood vessel is to be implanted and according to the direction of the static magnetic field of the applied MRI apparatus. That is, M
In RI, if the direction of the static magnetic field and the winding direction of the coil are parallel to each other, the NMR signal cannot be detected, so that the winding direction of the coil needs to cross the static magnetic field direction. For example, in the MRI apparatus shown in FIG. 2, when the direction of the static magnetic field is the vertical direction, that is, the direction perpendicular to the body axis of the subject, many blood vessels run in the direction perpendicular to the static magnetic field. May be any direction as long as the direction in which the blood vessel runs (the longitudinal direction of the artificial blood vessel) as shown in FIG. However, in the case of an artificial blood vessel for a specific blood vessel flowing perpendicular to the body axis, it is necessary to make a winding perpendicular to the longitudinal direction of the artificial blood vessel as shown in FIG. 1 (b) or (c). . In addition, even when the direction of the static magnetic field is parallel to the body axis of the subject, the winding direction of the coil in the artificial blood vessel installed parallel to the body axis is as shown in FIG. 1 (b) or (c). The winding direction must be orthogonal to the longitudinal direction of the artificial blood vessel. Thus, depending on the direction of the static magnetic field of the MRI apparatus and the site where the artificial blood vessel is installed, FIGS.
What is necessary is just to use the artificial blood vessel of (c) properly. In addition, FIG.
In the receiving coil of No. 1, the number of turns of the coil is increased to increase the sensitivity.

【0018】また受信コイル21は1つの人工血管に対
し1つのみならずチューブの長さや形状に応じてチュー
ブ22の複数箇所に設けることができる。例えば図2
(a)に示すように人工血管のチューブ22が長い場合
や、同図(b)に示すように分岐している場合には、複
数の導線21、21’に分けて設置してもよく、また長
い人工血管のうち、臓器や骨等により圧迫される部分
や、曲げられる部分等に選択的に導線21、21’を配
置してもよい。これにより、特に血流に変化の生じやす
い部分や血栓の生じやすい部分を確実にモニターするこ
とができる。
The receiving coil 21 can be provided not only for one artificial blood vessel but also at a plurality of positions of the tube 22 according to the length and shape of the tube. For example, FIG.
When the tube 22 of the artificial blood vessel is long as shown in (a) or when the tube 22 is branched as shown in FIG. In addition, in the long artificial blood vessel, the conductive wires 21 and 21 ′ may be selectively disposed in a portion compressed by an organ or a bone or a bent portion. This makes it possible to reliably monitor a portion where a change in blood flow is likely to occur or a portion where a blood clot is likely to occur.

【0019】以上のように構成される人工血管は、被検
体の代用血管として埋め込まれた後、受信コイル21を
図2に示すようなMRI装置の受信回路15と接続し、
人工血管内の血流描出や血流速測定のための計測を行
う。次に受信コイル21から得られたNMR信号を体外
に取り出しMRI装置の受信回路15に接続するため
の、信号取り出し手段について説明する。図4はこのよ
うな手段の一例を示すもので、この例ではテフロン等で
コーティングされた導線21aを皮膚40の一部より体
外まで伸ばして、受信回路と接続するためのコネクタ2
5を接続したものである。コネクタ25は受信回路と接
続するための端子(図示せず)を備えるとともに、外部
から内部に電流が流れないようなプロテクト機能を有す
る。このプロテクト機能は、送信用高周波コイル14a
からの高周波磁場印加時に受信コイル21に電流が誘起
されないように高周波コイル14aと受信コイルとをデ
カップリングする。尚、図示する例においてコネクタ2
5は、ケーブル26を介して皮膚40から離れた位置に
設けられているが、コネクタ25を皮膚40に直接取り
付けることも可能である。この場合には、皮膚40の切
断面が大きくなる可能性があるが、ケーブルを無くすこ
とができるので生活においてケーブル26やコネクタ2
5が支障になることが少ない。
After the artificial blood vessel configured as described above is implanted as a substitute blood vessel for the subject, the receiving coil 21 is connected to the receiving circuit 15 of the MRI apparatus as shown in FIG.
Performs measurement for visualizing blood flow in the artificial blood vessel and measuring blood flow velocity. Next, a signal extracting means for extracting the NMR signal obtained from the receiving coil 21 to the outside of the body and connecting the signal to the receiving circuit 15 of the MRI apparatus will be described. FIG. 4 shows an example of such means. In this example, a connector 2 for extending a conductive wire 21a coated with Teflon or the like from a part of the skin 40 to the outside of the body and connecting to a receiving circuit is shown.
5 are connected. The connector 25 has a terminal (not shown) for connecting to a receiving circuit, and has a protection function of preventing a current from flowing from the outside to the inside. This protection function is provided by the transmitting high-frequency coil 14a.
The high-frequency coil 14a and the receiving coil are decoupled so that a current is not induced in the receiving coil 21 when a high-frequency magnetic field is applied from the antenna. In the example shown, the connector 2
5 is provided at a position away from the skin 40 via the cable 26, but it is also possible to attach the connector 25 directly to the skin 40. In this case, there is a possibility that the cut surface of the skin 40 becomes large, but since the cable can be eliminated, the cable 26 and the connector 2 can be used in daily life.
5 rarely hinders.

【0020】図5は、受信コイル21からNMR信号を
取り出す他の手段を示すもので、皮膚40のすぐ下に薄
い電極27を埋め込み、この電極27に受信コイル21
の導線を接続したものである。この電極27は、検査時
にはMRI装置の受信回路と電気的に接続された細い針
28を体表面より刺すことにより受信回路接続する
ことができる。このような手段による信号取り出しは、
被検体に生活上の不便を与えることが無く、また検査時
に針を皮下まで刺すだけでよいので、簡単な麻酔下で行
なうことができる。但し、この場合には高周波コイル1
4aとのデカップリング回路を受信回路側に設ける必要
がある。
FIG . 5 shows another means for extracting an NMR signal from the receiving coil 21. A thin electrode 27 is buried immediately below the skin 40, and the receiving coil 21 is
Are connected. The electrode 27 is at the time of inspection by prick reception circuit electrically connected to the thin needle 28 of the MRI apparatus from the body surface, it can be connected to the receiving circuit. Signal extraction by such means
The procedure can be performed under a simple anesthesia, because the subject is not inconvenienced in life and the needle only needs to be stabbed subcutaneously during the examination. However, in this case, the high-frequency coil 1
It is necessary to provide a decoupling circuit with 4a on the receiving circuit side.

【0021】また人工血管が皮下の浅い部分設置され
た場合には、体表近傍にコイルを設置することにより、
人工血管の受信コイルが検出したNMR信号を体表近傍
のコイルで検出することも可能である。以上のような構
成における人工血管及び信号取り出し手段が設置された
被検体についてMRI撮影を行うには、被検体を寝台に
寝かせた状態で、被検体の皮下に埋め込まれた電極27
或いはコネクタ26を介して体内の受信コイル21とM
RI装置の受信回路15とを接続し、寝台を移動して人
工血管の埋め込まれた部位が計測空間のほぼ中心にある
ように位置させる。次いで、所定の撮像条件で断層像を
得るためのパルスシーケンス或いは血流速計測等の計測
シーケンスを起動する。
[0021] When the artificial blood vessel is installed in the shallow part of subcutaneously, by installing the coils in the vicinity of the body surface,
The NMR signal detected by the receiving coil of the artificial blood vessel can be detected by a coil near the body surface. In order to perform MRI imaging on a subject provided with the artificial blood vessel and the signal extraction means having the above-described configuration, an electrode 27 implanted under the skin of the subject is placed on a bed while the subject is placed on a bed.
Alternatively, the receiving coil 21 in the body and M
The receiver is connected to the receiving circuit 15 of the RI apparatus, and the bed is moved so that the portion where the artificial blood vessel is embedded is located substantially at the center of the measurement space. Next, a pulse sequence for obtaining a tomographic image under a predetermined imaging condition or a measurement sequence such as a blood flow velocity measurement is started.

【0022】人工血管内壁の断層像を得るためのパルス
シーケンスとしては、例えばスピンエコー法、グラジエ
ントエコー法やEPI(エコープラナー)法等の高速イ
メージング方法など一般にMRI装置によるイメージン
グ方法を採用することができ、例えば高周波磁場及びス
ライス選択傾斜磁場を印加することによって人工血管の
存在する領域を選択励起するとともに、所定の傾斜磁場
を印加する所定のシーケンスを繰返しながら、受信コイ
ル21が検出したNMR信号を受信する。また血流速計
測のパルスシーケンスとしても、一般にMRI装置によ
る血流計測シーケンスをすべて採用することができ、例
えば血液の流れと交叉する面を選択励起した後、その選
択励起面と平行或いは直交する方向に2回の選択励起を
行ない、2度の励起を受けた流体からエコー信号を計測
するタイム・オブ・フライト法等が採用される。
As a pulse sequence for obtaining a tomographic image of the inner wall of the artificial blood vessel, generally, an imaging method using an MRI apparatus such as a high-speed imaging method such as a spin echo method, a gradient echo method, or an EPI (echo planar) method may be employed. For example, while selectively exciting a region where an artificial blood vessel is present by applying a high-frequency magnetic field and a slice selection gradient magnetic field, while repeating a predetermined sequence of applying a predetermined gradient magnetic field, the NMR signal detected by the reception coil 21 is changed. Receive. In addition, as a pulse sequence for measuring the blood flow velocity, generally, all the blood flow measurement sequences by the MRI apparatus can be adopted. For example, after selectively exciting a surface crossing the blood flow, it is parallel or orthogonal to the selective excitation surface. For example, a time-of-flight method of performing two selective excitations in the direction and measuring an echo signal from a fluid that has been excited twice is adopted.

【0023】人工血管の位置を予め特定して選択励起す
るパルスシーケンスを起動させる場合には、これら人工
血管内を画像化或いは機能計測するパルスシーケンスに
先立って、予め人工血管の位置を確定するために受信用
高周波コイル14bにより人工血管が存在すると思われ
る領域からの信号を受信し、その領域について画像化し
ておいてもよい。
In order to activate a pulse sequence for previously specifying and selectively exciting the position of the artificial blood vessel, it is necessary to determine the position of the artificial blood vessel in advance prior to the pulse sequence for imaging or measuring the function in the artificial blood vessel. A signal from a region where an artificial blood vessel is considered to be present may be received by the receiving high-frequency coil 14b, and the region may be imaged.

【0024】画像計測のためのパルスシーケンスに基づ
き高周波コイル14a及び傾斜磁場コイル9を駆動し
て、複数の高周波磁場及び傾斜磁場を印加した場合、受
信コイル21で検出されるNMR信号は受信コイル内、
即ち人工血管内部に存在する核スピンからの信号であ
り、撮像領域に新たに流入してくる血液からの信号は無
信号化できる。この信号は受信回路15で受信された後
所定のサンプリング時間でサンプリングされた後、信号
処理系6のCPU8においてフーリエ変換、補正係数計
算、再像再構成等の処理を行い、任意断面を画像化する
ことができる。
When the high-frequency coil 14a and the gradient magnetic field coil 9 are driven based on a pulse sequence for image measurement and a plurality of high-frequency magnetic fields and gradient magnetic fields are applied, the NMR signal detected by the reception coil 21 is output from the reception coil. ,
That is, a signal from a nuclear spin existing inside the artificial blood vessel and a signal from blood newly flowing into the imaging region can be made non-signal. After this signal is received by the receiving circuit 15 and is sampled for a predetermined sampling time, the CPU 8 of the signal processing system 6 performs processing such as Fourier transform, correction coefficient calculation, and re-image reconstruction to image an arbitrary cross section. can do.

【0025】図6は、このように取得された人工血管内
のMRI画像を示すもので、血流の部分30とは明確に
区別された人工血管内に形成された内膜31や血栓32
を鮮明な画像とすることができる。同図(a)では正常
な状態における人工血管の内側に形成された内膜31
と、血液30を示すものであり、同図(b)は内膜31
の内側に血栓32が発生した断面像を示すものである。
このように人工血管を埋め込んだ被検体に対し定期的に
MRI撮影を行なうことにより、容易に人工血管内の状
態を観察することができる。
FIG. 6 shows an MRI image of the inside of the artificial blood vessel acquired in this manner. The intima 31 and the thrombus 32 formed in the artificial blood vessel which are clearly distinguished from the blood flow portion 30 are shown.
Can be a clear image. In FIG. 7A, the intima 31 formed inside the artificial blood vessel in a normal state.
FIG. 3B shows the intima 31.
2 shows a cross-sectional image in which a thrombus 32 has occurred inside the inside of the slab.
By periodically performing MRI imaging on the subject in which the artificial blood vessel is implanted, the state inside the artificial blood vessel can be easily observed.

【0026】また高周波磁場及び傾斜磁場を印加するパ
ルスシーケンスとしてタイム・オブ・フライト法のよう
な血流速計測のシーケンスを選択した場合には、人工血
管の存在する領域を直交する面について2回選択励起し
て、人工血管内の血流ボクセルを励起し、この血流ボク
セルからの信号を追跡することにより人工血管中を流れ
る血流速度を求めることができるので、その血流の経時
的変化から、例えば図6(b)の血栓32や図7に示す
ような臓器、骨等により人工血管が圧迫されている状態
を予測することが可能であり、更に血栓32等が存在し
た時に実際にどの程度血流が保たれているかを知ること
ができる。
When a blood flow velocity measurement sequence such as the time-of-flight method is selected as the pulse sequence for applying the high-frequency magnetic field and the gradient magnetic field, the region in which the artificial blood vessel exists is set twice on the orthogonal plane. By selectively exciting, the blood flow voxel in the artificial blood vessel is excited, and by tracking the signal from this blood flow voxel, the blood flow velocity flowing through the artificial blood vessel can be obtained. Thus, it is possible to predict, for example, the state in which the artificial blood vessel is compressed by the thrombus 32 in FIG. 6B or the organs and bones as shown in FIG. You can know how much blood flow is maintained.

【0027】このように人工血管内の内膜の形成状態、
血栓の形成、血流の状況を設置後長期間にわたって非侵
襲的にモニターすることができる。以上、本発明を人工
血管に適用した実施例について説明したが、本発明は人
工血管のみならず尿管、胆汁管等体液を流すために人工
的に体内に設置される人工管であればすべて適用でき、
その場合にも人工管内の狭窄や体液の流速等を随時モニ
ターすることが可能である。特に尿管の場合、尿管結石
が発生すると、尿管の場合は激しいぜん動運動を引き起
こし、激痛があるので自覚できるが、人工管の場合は、
尿の通過が悪くなるだけで軽度の場合は、自覚できず、
このまま放置しておくと結石がそこで成長して、どんど
ん通過しなくなる場合が考えられる。本発明による人工
管を設置することにより、定期的に人工尿管の内部を観
察できるので、安全である。
Thus, the state of formation of the intima in the artificial blood vessel,
Thrombus formation and the state of blood flow can be monitored non-invasively for a long time after installation. Although the embodiment in which the present invention is applied to an artificial blood vessel has been described above, the present invention is applicable not only to an artificial blood vessel but also to an artificial tube that is artificially installed in a body to flow a body fluid such as a ureter and a bile duct. Applicable,
Even in such a case, it is possible to monitor the stenosis in the artificial tube, the flow rate of the body fluid, and the like at any time. Especially in the case of the ureter, when ureteral stones occur, in the case of the ureter, it causes severe peristalsis and there is severe pain, so you can be aware of it, but in the case of an artificial tube,
If the passage of urine is only poor and mild,
If left as it is, stones may grow there and stop passing more and more. By installing the artificial tube according to the present invention, it is safe because the inside of the artificial ureter can be periodically observed.

【0028】また人工管の形状としては、円筒状のもの
のみならず、断面が長方形のものやテーパ状のものなど
適用する血管や尿管などの形状に合せて適宜変更できる
のは言うまでもない。
It goes without saying that the shape of the artificial tube is not limited to a cylindrical shape, but can be appropriately changed according to the shape of a blood vessel or ureter to be applied, such as a rectangular shape or a tapered shape.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、人工管にMRI装置の
受信コイルを備えたことにより、人工管を体内に埋め込
んだ後に、定期的に管内の状態、機能を非侵襲的に計測
できる。従って、埋め込み後に人工管の機能が低下した
り、何らかの障害を早期発見し、新しい人工管と交換す
ることができるので、埋め込み者の安全性を向上でき
る。
According to the present invention, since the artificial tube is provided with the receiving coil of the MRI apparatus, the condition and function in the tube can be periodically measured non-invasively after the artificial tube is implanted in the body. Therefore, after the implantation, the function of the artificial tube is deteriorated, or some trouble can be detected at an early stage and the artificial tube can be replaced with a new artificial tube, so that the safety of the implanter can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の受信コイルを人工血管に適用した一
実施例を示す図で、(a)、(b)及び(c)はそれぞ
れ形状の異なる受信コイルを備えた人工血管を表す図。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment in which a receiving coil according to the present invention is applied to an artificial blood vessel, wherein (a), (b), and (c) are diagrams showing an artificial blood vessel provided with receiving coils having different shapes;

【図2】本発明による人工血管の内部像を撮影するMR
Iシステムの構成を示す図。
FIG. 2 is an MR for taking an internal image of an artificial blood vessel according to the present invention.
The figure which shows the structure of an I system.

【図3】 本発明による人工血管の他の実施例を示す図
で、(a)、(b)及び(c)はそれぞれ複数の受信コ
イルを備えた人工血管を表す図。
FIG. 3 is a view showing another embodiment of the artificial blood vessel according to the present invention, wherein (a), (b) and (c) show an artificial blood vessel having a plurality of receiving coils, respectively.

【図4】 人工血管に備えられた受信コイルから信号を
取り出す手段の一例を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a unit for extracting a signal from a receiving coil provided in the artificial blood vessel.

【図5】 人工血管に備えられた受信コイルから信号を
取り出す手段の他の例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing another example of a means for extracting a signal from a receiving coil provided in the artificial blood vessel.

【図6】 本発明のMRI方法により取得された人工血
管内の画像を示す図で、(a)は正常な状態を、(b)
は血栓の形成された状態を示す図。
FIG. 6 is a view showing an image inside an artificial blood vessel acquired by the MRI method of the present invention, where (a) shows a normal state and (b)
FIG. 3 is a diagram showing a state in which a thrombus has been formed.

【図7】 本発明のMRI方法により取得された人工血
管内の画像を示す図で、変形した人工血管を示す図。
FIG. 7 is a view showing an image inside the artificial blood vessel acquired by the MRI method of the present invention, and showing a deformed artificial blood vessel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・・被検体 2・・・・・・静磁場発生磁石 3・・・・・・傾斜磁場発生系 4・・・・・・送信系 5・・・・・・受信系 6・・・・・・信号処理系 7・・・・・・シーケンサ 8・・・・・・中央処理装置(CPU) 21、21’・・・・・・受信コイル 21a・・・・・・導線 22・・・・・・人工血管(チューブ) 25・・・・・・コネクタ 27・・・・・・電極 1 ... subject 2 ... Static magnetic field generating magnet 3 ... Gradient magnetic field generation system 4 ... Transmission system 5 ... Reception system 6 Signal processing system 7 Sequencer 8 Central processing unit (CPU) 21, 21 '... receiving coil 21a ... lead wire 22: Artificial blood vessel (tube) 25 Connector 27 ... electrode

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/055 A61F 2/04 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 5/055 A61F 2/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】人体の機能を代行する人工管であって、核
磁気共鳴信号を受信する受信コイルが組込まれているこ
とを特徴とする体内埋め込み型人工管。
1. An artificial tube for performing a function of a human body, wherein the artificial tube is provided with a receiving coil for receiving a nuclear magnetic resonance signal.
【請求項2】静磁場、傾斜磁場及び高周波磁場の各磁場
を発生する各磁場発生手段と、検査対象からの核磁気共
鳴信号を検出する信号検出手段と、前記核磁気共鳴信号
を受信する受信手段と、前記受信手段からの信号に基づ
き画像再構成のための信号処理、演算を行う信号処理手
段と、演算結果を出力する出力手段とを備えた磁気共鳴
イメージング装置において、前記信号検出手段として受
信コイルを組み込んだ請求項1記載の人工管を用いたこ
とを特徴とした磁気共鳴イメージング装置。
2. A magnetic field generating means for generating each of a static magnetic field, a gradient magnetic field, and a high-frequency magnetic field, a signal detecting means for detecting a nuclear magnetic resonance signal from a test object, and a receiving means for receiving the nuclear magnetic resonance signal Means, a signal processing means for image reconstruction based on a signal from the receiving means, a signal processing means for performing an operation, and an output means for outputting an operation result, wherein the signal detection means A magnetic resonance imaging apparatus using the artificial tube according to claim 1, wherein a receiving coil is incorporated.
【請求項3】請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装
置において、前記受信コイルと前記受信手段とは、電気
的に直接接続されることを特徴とする磁気共鳴イメージ
ング装置。
3. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2,
Wherein the receiving coil and the receiving means are electrically
Magnetic resonance image characterized by direct connection
Device.
【請求項4】請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装
置において、前記受信手段は、体表近傍に配置されるコ
イルを含み、当該コイルを介して前記受信コイルが検出
した核磁気共鳴信号を受信することを特徴とする磁気共
鳴イメージング装置。
4. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2,
The receiving means may be a co-located body surface.
And the receiving coil detects through the coil.
Receiving a magnetic resonance signal in the form of a magnetic field.
Sound imaging device.
【請求項5】請求項1記載の人工管の受信コイルを含
み、当該受信コイルを用いて核磁気共鳴信号を検出する
検出手段と、前記核磁気共鳴信号を信号処理するととも
に画像再構成のための演算を行い、前記人工管の内部を
画像化するか又は内部を流れる液体の流速等の機能計測
を行う演算手段とを有することを特徴とする磁気共鳴イ
メージング装置。
5. The artificial tube according to claim 1, further comprising a receiving coil.
Only to detect a nuclear magnetic resonance signal using the receiving coil.
Detecting means, and processing the nuclear magnetic resonance signal.
Perform an operation for image reconstruction in the inside of the artificial tube
Functional measurement such as flow velocity of liquid to be imaged or flowing inside
And a calculation means for performing
Mazing device.
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