CN103561646A

CN103561646A - 磁共振成像装置以及磁共振成像装置用的磁体

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Publication number: CN103561646A
Application number: CN201380000800.7A
Authority: CN
Inventors: 坂仓良知; 野上和人; 田中秀和
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2014-02-05
Also published as: JP6266225B2; US20140253125A1; JP2014000388A; WO2013175928A1; US9784808B2

Abstract

实施方式的磁共振成像装置具备成像单元以及屏蔽件。成像单元为，在通过梯度磁场线圈以及超导磁体分别形成了磁场的状态下，从高频线圈发送高频信号，由此进行被检体的磁共振成像。屏蔽件与上述梯度磁场线圈一起形成上述磁共振成像用的梯度磁场。此外，上述屏蔽件防止热进入上述超导磁体。

Description

磁共振成像装置以及磁共振成像装置用的磁体

技术领域

本发明的实施方式涉及磁共振成像（MRI：Magnetic ResonanceImaging）装置以及磁共振成像装置用的磁体。

背景技术

MRI装置是通过拉莫尔频率的高频（RF：radio frequency）信号对静磁场中所放置的被检体的原子核自旋进行磁激励、并根据随着该激励而产生的磁共振（MR：magnetic resonance）信号来重构图像的图像诊断装置。

在MRI装置中，随着梯度磁场的生成而产生的涡流磁场会妨碍成像，因此希望涡流磁场的减少。在当前，为了抑制涡流磁场，将ASGC（ActivelyShielded Gradient Coil：有源屏蔽梯度线圈）用作梯度磁场用的线圈的技术成为主流。ASGC是在用于分别形成X轴、Y轴以及Z轴方向的各梯度磁场的筒状的主线圈的外侧、设置了用于抑制漏磁场的筒状的屏蔽线圈而成的梯度磁场线圈。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-253593号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于，提供能够通过更简单的构成来形成所希望的梯度磁场的磁共振成像装置以及磁共振成像装置用的磁体。

用于解决课题的手段

本发明的实施方式的磁共振成像装置具备成像单元以及屏蔽件。成像单元为，在通过梯度磁场线圈以及超导磁体分别形成了磁场的状态下从高频线圈发送高频信号，由此进行被检体的磁共振成像。屏蔽件与上述梯度磁场线圈一起形成上述磁共振成像用的梯度磁场，且防止热进入上述超导磁体。

此外，本发明的实施方式的磁共振成像装置，具备超导磁体、梯度磁场线圈、高频线圈以及屏蔽件。超导磁体在设置有被检体的拍摄区域形成上述被检体的磁共振成像用的静磁场。高频线圈向上述拍摄区域发送高频信号。屏蔽件与上述梯度磁场线圈一起在上述拍摄区域形成上述磁共振成像用的梯度磁场，且防止热进入上述超导磁体。

此外，本发明的实施方式的磁共振成像装置用的磁体，具有磁体主体以及涡流磁场的时间常数为500ms以上的屏蔽件。磁体主体是将液氦以及超导线圈设置在壳体内而形成的。屏蔽件设置在上述磁体主体的内侧。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的磁共振成像装置以及磁共振成像装置用的磁体的构成的纵截面图。

图2是表示图1所示的冷却系统的变形例的屏蔽件的纵截面图。

图3是表示本发明第二实施方式的磁共振成像装置以及磁共振成像装置用的磁体的构成的纵截面图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式的磁共振成像装置以及磁共振成像装置用的磁体进行说明。

（第一实施方式）

磁共振成像装置1具有架台2、诊视床3以及控制系统4。在架台2上形成有孔，能够将诊视床3的顶板5上所设置的被检体O送入孔内。而且，在架台2的孔内形成有拍摄区域R。

在架台2的内部，从外侧朝向内侧同轴状地设置有圆筒状的超导磁体6、梯度磁场线圈7以及全身用（WB:whole body）线圈8。即，超导磁体6、梯度磁场线圈7以及WB线圈8由架台2的壳体9保护。

此外，在拍摄区域R中，设置有MR信号的接收用的任意的RF线圈。作为MR信号的接收用的RF线圈，使用与拍摄部位以及拍摄目的相对应的各种线圈。例如，在被检体O的体表侧设置的body(体)线圈、在被检体O的背面侧配置的spine(脊柱)线圈等，是代表性的MR信号的接收用的RF线圈。图1表示作为接收用RF线圈10而在诊视床3的顶板5上安装有spine线圈的例子。

WB线圈8是主要用于将RF信号向拍摄区域R发送的RF线圈。其中，有时还被使用于MR信号的接收。

梯度磁场线圈7是用于在设置有被检体O的拍摄区域R形成空间的梯度磁场的线圈。因此，梯度磁场线圈7具有形成X轴方向的梯度磁场的X轴用线圈7X、形成Y轴方向的梯度磁场的Y轴用线圈7Y以及形成Z轴方向的梯度磁场的Z轴用线圈7Z。

在梯度磁场线圈7的外侧，设置有用于流动冷却介质的多个配管7A。作为梯度磁场线圈7的冷却介质，典型地使用液体水LW。另外，配管7A与液体水LW等冷却介质的供给箱连接，由于是公知的构成，因此省略图示以及说明。

超导磁体6是用于在设置有被检体O的拍摄区域R形成被检体O的MR成像用的静磁场的构成要素。超导磁体6是将磁体主体11设置在壳体12内而构成的。磁体主体11是将液氦L_He以及多个超导线圈13设置在容器11A内而形成的。此外，封入了液氦L_He的容器11A通过冷冻机11B冷却。并且，超导线圈13被液氦L_He冷却到4K左右。由此，超导线圈13的线材发挥作为超导的性质。其结果，在架台2以及超导磁体6的内侧的拍摄区域R形成静磁场。

控制系统4是对超导磁体6、梯度磁场线圈7、WB线圈8、MR信号的接收用的RF线圈以及诊视床3等构成要素进行控制的装置。并且，在控制系统4的控制下，在通过梯度磁场线圈7以及超导磁体6分别形成了梯度磁场以及静磁场的状态下，从RF线圈发送RF信号，由此能够进行被检体O的MR成像。

并且，在磁体主体11的内侧设置有屏蔽件14。即，如图1所示那样，能够将屏蔽件14与磁体主体11一起设置在构成超导磁体6的壳体12的内部。屏蔽件14起到的作用为，与梯度磁场线圈7一起在拍摄区域R形成MR成像用的梯度磁场，且防止热进入超导磁体6。

具体地说，屏蔽件14构成为，至少将从梯度磁场线圈7向超导磁体6侧产生的磁场消除，由此与梯度磁场线圈7一起形成MR成像用的梯度磁场。即，屏蔽件14作为防止热进入超导磁体6的热屏蔽件以及将在梯度磁场线圈7外部产生的磁场消除的磁场屏蔽件起作用。

另外，在屏蔽件14中产生的涡流磁场的时间常数被决定为，成为MR成像所要求的时间常数以上。因此，能够使屏蔽件14由涡流磁场的时间常数为500ms以上的金属板构成。例如，如果使屏蔽件14由圆筒状的金属板构成，则屏蔽件14作为不需要输入输出电流的被动型的线圈（Passive Coil）起作用。并且，当将屏蔽件14理解为梯度磁场线圈7的构成要素之一时，还能够通过屏蔽件14和梯度磁场线圈7来形成PSGC（Passively ShieldedGradient Coil：被动屏蔽梯度线圈）系统。

作为涡流磁场的时间常数为500ms以上的金属板的例子，可以列举板厚为10mm以上的筒状的铝板或板厚为3mm以上的筒状的铜板。例如，板厚12mm的Al（1100）的时间常数为537[ms]。此外，板厚3mm的Cu（1020）的时间常数为634[ms]。

当在磁体主体11的内侧设置上述那样的屏蔽件14时，在屏蔽件14中产生将在梯度磁场线圈7的外部形成的磁场抵消的涡流磁场。因此，作为由梯度磁场线圈7形成的梯度磁场与在屏蔽件14中产生的涡流磁场重叠的结果，能够形成作为目的的MR成像用的梯度磁场。

因此，梯度磁场线圈7的绕组的条件以及屏蔽件14的构造被决定为，形成适合于MR成像的所希望的梯度磁场。例如，能够将梯度磁场线圈7的绕组数以及屏蔽件14的直径或者半径决定为，形成所希望的梯度磁场。此外，对于梯度磁场线圈7的绕组的图案也能够决定为，形成所希望的梯度磁场。

梯度磁场线圈7的适当的绕组数，相对于屏蔽件14的半径RS与梯度磁场线圈7的半径RG的平方之比RS²/RG²成反比例。另一方面，屏蔽件14设置在构成超导磁体6的壳体12的内部。因此，能够使屏蔽件14的半径RS大于超导磁体6的内径。其结果，能够减少梯度磁场线圈7的绕组数。

例如，在以往的ASGC中，用于将来自主线圈的漏磁场消除的屏蔽线圈，不得不配置在超导磁体6与主线圈之间。因此，为了响应使架台的尺寸变得紧凑这种需求，而必然使屏蔽线圈与主线圈接近。因此，ASGC的屏蔽线圈的内径，与屏蔽件14的内径相比变得极端小。反而言之，能够使屏蔽件14的内径比ASGC的屏蔽线圈的内径大。

其结果，能够使梯度磁场线圈7的绕组数比以往的ASGC的主线圈的绕组数减少。即，通过与屏蔽线圈相比配置在更远方的屏蔽件14来消除梯度磁场线圈7的磁场，因此能够较少应该由梯度磁场线圈7形成的磁场的强度。因此，能够使梯度磁场线圈7的构造与ASGC相比更简单，且能够使应向梯度磁场线圈7供给的电力比应向ASGC的主线圈供给的电力减少。

梯度磁场线圈7通过在配管7A内流动的冷却水等冷却介质来冷却，但由于磁共振成像装置1的特性、设置环境，为了防止磁体主体11的容器11A中所封入的液氦L_He的气化，有时需要进一步的冷却。为了防止液氦L_He的气化，需要将容器11A内的温度保持为4K。

例如，架台2的孔内的温度通常达到300K左右。因此，能够对超导磁体6设置用于将屏蔽件14的外侧、即磁体主体11侧冷却到50K左右的冷却系统15。

作为具体例，如图1所示那样，能够在屏蔽件14的梯度磁场线圈7侧设置冷却介质用的配管16。为了将屏蔽件14的梯度磁场线圈7侧冷却到50K，作为向配管16内供给的冷却介质而使用液氮L_N是实用的。因此，配管16与液氮L_N的供给箱17连接。并且，冷却系统15构成为，从供给箱17排出的液氮L_N在配管16内流动而再次向供给箱17返回的液氮L_N的循环系统。由此，能够抑制热从屏蔽件14的梯度磁场线圈7侧进入磁体主体11侧。

图2是表示图1所示的冷却系统15的变形例的屏蔽件14的纵截面图。

如图2所示那样，还能够在屏蔽件14的内部设置冷却介质用的流路20。在该情况下，从供给箱17向在屏蔽件14的内部形成流路20的贯通孔供给液氮L_N等冷却介质。

如图1以及图2所例示那样将配管16固定的屏蔽件14或形成流路20的屏蔽件14，能够利用扩散结合法等任意的制造方法来制造。并且，通过对超导磁体6设置冷却系统15，由此能够原样使用封入了液氦L_He的容器11A的冷却所使用的典型的冷冻机11B。

另一方面，也可以代替设置冷却系统15、或者在设置冷却系统15的基础上，适当决定冷冻机11B本身的能力。即，能够使用能够将容器11A内的温度保持为4K左右的冷冻机11B，对液氦L_He以及容器11A进行冷却。

即，以上那种磁共振成像装置1是，利用在用于防止热进入超导磁体6内部而具备的屏蔽件14中产生的涡流磁场，消除从梯度磁场线圈7的漏磁场。

以往，根据在超导磁体6的内部产生磁场时对成像造成负面影响的观点，而一直采取使超导磁体6的内部极力不产生磁场的对策。因此，以往，梯度磁场线圈被设计为，仅通过ASGC的主线圈以及屏蔽线圈或者没有屏蔽线圈的NSGC（Non Shield Gradient Coil：非屏蔽梯度线圈）的主线圈来形成成像所需要的梯度磁场。

与此相对，在磁共振成像装置1中，在超导磁体6内部所具备的屏蔽件14中产生的涡流磁场不被取消而是被积极地利用。具体地说，在屏蔽件14中，生成与在ASGC的屏蔽线圈中生成的涡流磁场同样的涡流磁场。

因此，根据磁共振成像装置1，能够通过更低电力得到与以往的ASGC同等的梯度磁场强度。即，在ASGC中，通过屏蔽线圈来取消从主线圈的漏磁场，因此梯度磁场的产生效率与NSGC相比减少。其结果，在ASGC中，为了得到所希望的梯度磁场强度，需要与NSGC相比需要更大电力的梯度磁场电源。然而，近年，由于高分辨率并且能够进行高速拍摄的3[T]的MRI装置与1.5[T]的MRI装置相比SNR（signal to noise ratio：信噪比）更良好，因此逐渐普及。随之，梯度磁场电源所需要的电力增加。

因此，如果将上述那样的磁共振成像装置1构成为3[T]的装置，则能够使梯度磁场电源所需要的电力减少。实际上，在以与以往的具有典型尺寸的ASGC的主线圈同等的尺寸，设计了与屏蔽件14一起作为PSGC起作用的梯度磁场线圈7时，确认到在梯度磁场电源中消耗的电力大约能够减少40%。

并且，在磁共振成像装置1中，不需要ASGC的屏蔽线圈，因此能够使孔大口径化。

（第二实施方式）

图3所示的磁共振成像装置1A以及磁共振成像装置1A用的超导磁体6A与图1所示的磁共振成像装置1以及磁共振成像装置1用的超导磁体6的不同点为，使构成超导磁体6A的壳体12的一部分由屏蔽件14形成。关于其他构成以及作用，与图1所示的磁共振成像装置1以及磁共振成像装置1用的超导磁体6没有实质上的不同，因此对于相同的构成赋予相同的附图标记而省略说明。

在磁共振成像装置1A用的超导磁体6A中，壳体12的内侧、即梯度磁场线圈7侧的面作为屏蔽件14起作用。因此，构成超导磁体6A的壳体12的梯度磁场线圈7侧的面，由涡流磁场的时间常数为500ms以上的圆筒状的铝或铜的金属板构成。

此外，能够根据需要对屏蔽件14设置冷却系统15。图3表示将构成冷却系统15的液氮LN的配管16配置到屏蔽件14的磁体主体11中的例子。

根据具有这种构成的第二实施方式的磁共振成像装置1A以及磁共振成像装置1A用的超导磁体6A，能够得到与第一实施方式的磁共振成像装置1以及磁共振成像装置1用的超导磁体6同样的效果。并且，能够减少构成要素的数量。

（其他实施方式）

以上，对特定的实施方式进行了记载，但所记载的实施方式仅为一个例子，不限定发明的范围。此处所记载的新方法以及装置，能够通过各种其他方式来具体化。此外，在此处所记载的方法以及装置的方式中，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种的省略、置换以及变更。附加的权利要求书以及其等价物，包含于发明的范围以及主旨，含有这样的各种方式以及变形例。

例如，作为上述各实施方式中的梯度磁场线圈7也可以使用ASGC。即，能够代替设置ASGC的屏蔽线圈、或者在屏蔽线圈的基础上设置屏蔽件14。ASGC具有用于产生梯度磁场的X轴用、Y轴用以及Z轴用的各主线圈、以及用于取消从主线圈的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向上的漏磁场的X轴用、Y轴用以及Z轴用的各屏蔽线圈。因此，在作为梯度磁场线圈7使用ASGC的情况下，通过ASGC的屏蔽线圈以及屏蔽件14双方来抵消从ASGC的主线圈的泄漏磁场。

Claims

1.一种磁共振成像装置，具备：

成像单元，在通过梯度磁场线圈以及超导磁体分别形成了磁场的状态下，从高频线圈发送高频信号，由此进行被检体的磁共振成像；以及

屏蔽件，与上述梯度磁场线圈一起形成上述磁共振成像用的梯度磁场，且防止热进入上述超导磁体。

2.一种磁共振成像装置，具备：

超导磁体，在设置有被检体的拍摄区域形成上述被检体的磁共振成像用的静磁场；

梯度磁场线圈；

高频线圈，向上述拍摄区域发送高频信号；以及

屏蔽件，与上述梯度磁场线圈一起在上述拍摄区域形成上述磁共振成像用的梯度磁场，且防止热进入上述超导磁体。

3.如权利要求1记载的磁共振成像装置，其中，

上述屏蔽件构成为，通过至少将从上述梯度磁场线圈向上述超导磁体侧产生的磁场消除，与上述梯度磁场线圈一起形成上述梯度磁场。

4.如权利要求1记载的磁共振成像装置，其中，

上述屏蔽件由涡流磁场的时间常数为500ms以上的金属板构成。

5.如权利要求4记载的磁共振成像装置，其中，

上述屏蔽件由板厚为10mm以上的筒状的铝板或者板厚为3mm以上的筒状的铜板构成。

6.如权利要求1记载的磁共振成像装置，其中，

上述屏蔽件由涡流磁场的时间常数成为上述磁共振成像所要求的时间常数以上的金属板构成。

7.如权利要求1记载的磁共振成像装置，其中，

将上述屏蔽件设置为不需要输入输出电流的被动型的线圈。

8.如权利要求1记载的磁共振成像装置，其中，

将上述屏蔽件设置在构成上述超导磁体的壳体的内部。

9.如权利要求1记载的磁共振成像装置，其中，

通过上述屏蔽件形成构成上述超导磁体的壳体的一部分。

10.如权利要求1记载的磁共振成像装置，其中，

上述梯度磁场线圈的绕组的条件以及上述屏蔽件的构造被决定为，形成适合于上述磁共振成像的所希望的梯度磁场。

11.如权利要求10记载的磁共振成像装置，其中，

上述梯度磁场线圈的绕组数以及上述屏蔽件的直径或者半径被决定为，形成上述所希望的梯度磁场。

12.如权利要求1记载的磁共振成像装置，其中，

在上述屏蔽件的上述梯度磁场线圈侧设置有冷却介质用的配管。

13.如权利要求1记载的磁共振成像装置，其中，

在上述屏蔽件的内部设置有冷却介质用的流路。

14.如权利要求1记载的磁共振成像装置，其中，

上述屏蔽件是防止上述热进入上述超导磁体的热屏蔽件。

15.一种磁共振成像装置用的超导磁体，具有：

磁体主体，将液氦以及超导线圈设置在壳体内而形成；以及

屏蔽件，设置在上述磁体主体的内侧，其涡流磁场的时间常数为500ms以上。