CN107249453A - 磁场调整辅助系统和磁场调整方法 - Google Patents

磁场调整辅助系统和磁场调整方法 Download PDF

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Abstract

提供一种匀场方法，在该匀场方法中，根据磁场测量值假定虚拟地配置且包围测量位置的电流面，通过电流电位再现能够再现测量磁场的电流分布(或磁矩分布)，并包含该再现的该磁场分布。在预先确定好的闭合曲面上推定对由磁场测量装置取得的磁场分布进行再现那样的磁矩或者电流分布，根据所推定的所述磁矩或者电流分布推定在所述闭合曲面内存在的任意点的磁场分布。并且，基于所推定的所述磁场分布，输出产生用于修正所述任意点的磁场分布的匀场磁性体的分布。

Description

磁场调整辅助系统和磁场调整方法
技术领域
本发明提供一种在如医疗诊断用所使用的核磁共振断层照片装置(MRI)等那样配置线圈、铁等磁性体等来产生磁场的磁铁装置中，将磁场调整成所期望的磁场强度的分布的系统和磁场调整方法。
背景技术
在利用了核磁共振的诊断中，磁场强度和诊断部位相对应，因此，磁体系统所产生的磁场强度所要求的精度是磁场强度的百万分之一左右的变动成为问题的精度。MRI装置中的磁场大致有3种。它们是静磁场、倾斜磁场、高频磁场，详细而言，
(1)时间上稳定且空间上也恒定的磁场(静磁场)。通常是从0.1到数特斯拉以上的强度。在进行拍摄的空间(通常直径是30cm-40cm的球或者椭圆体的空间)内是数ppm程度的变动范围。
(2)以1秒左右以下的时间常数变化，并在空间上倾斜的磁场(倾斜磁场)
(3)由与核磁共振相对应的频率(数MHz以上)的高频的电磁波产生的磁场(高频磁场)。
本发明主要与(1)的静磁场相关联，在磁共振图像装置中，特别是在进行人体的断层拍摄的区域中，该磁场的磁场强度的分布在时间上要求恒定、且在空间上也要求极高精度的均匀性。
在此所谓的高精度是指在例如40cm直径的拍摄空间FOV(视场，Field of View)中要求如±1.5ppm那样百万分之一级的残差磁场的精度。为了实现要求如此极高精度的均匀性的磁场分布，需要在对磁铁进行制作/励磁之后对磁场精度良好地进行调整。
一般而言，由制作误差形成的误差磁场比均匀磁场所要求的容许误差磁场大1000倍以上。因而，制作后的安装时所要求的磁场调整(匀场：shimming)成为使残差磁场(误差磁场)从数100ppm向数ppm降低的作业，因此，要求极高精度的磁场调整装置及其方法。
作为以往的方法，专利文献1公开有利用奇异值分解来进行磁矩的配置计算、基于该磁矩的配置计算来实施的匀场方法。在此所述的方法使用截断奇异值分解和电流电位来对磁矩或铁片等的分布进行计算，以其计算结果进行匀场作业。
将实施由以往方法进行的匀场之际的机构(匀场机构)表示在图2的左侧。在该图中，磁场在纸面中沿着上下方向延伸，所设想的磁共振图像装置是垂直磁场型(开放型)的MRI装置。
上下的圆面是配置铁片、磁铁片等磁性体(匀场片)的匀场托盘，利用配置于该匀场托盘的匀场片使在中心部以旋转椭圆描绘的关心区域(VOI；Volume Of Interest，在此，包括FOV在内的作为磁场匀场的对象的区域)的磁场分布平坦化(匀场)。也就是说，专利文献1记载有如下方法：将所求出来的电流分布换算成磁矩的分布，在此基础上，换算成铁量、磁铁或小线圈来进行匀场。
对于专利文献1中的计算方法，概要如下所述。
首先，使用对磁进行测量的传感器(磁传感器)来对VOI上的磁进行测量，求出与目标误差之间的差值(误差磁场)。接着，对从匀场托盘上的匀场片向VOI域的多个(数百点左右)的磁场评价点的响应矩阵进行奇异值分解而取得消除所取得的误差磁场那样的磁场的分布。并且，使用所取得的固有模式(由匀场托盘上的匀场片分布和VOI磁场分布各自的固有分布函数、以及表示它们之间的关系的奇异值构成的)群来进行磁场调整(匀场)。图2中的右侧所提示的图是将来自VOI的目标磁场强度的误差磁场成分分解成以固有模式的叠加来表示时的强度、按照奇异值的从大到小的顺序排列并图表化而成的。可知以固有模式组中的、低次(奇异值小的)固有模式中产生了误差磁场。在专利文献1中，选择图2的右图的由圆围着的强度较大的固有模式，以磁场调整进行了调整。
另外，非专利文献1记载有如下方法：为了将等离子维持在预定空间内，假定由闭合曲面构成的电流面，在等离子被封入到由该闭合曲面围成的内部的情况下，决定对等离子表面的磁场进行再现那样的电流分布。在非专利文献1中记载有如下方法：将曲面作为三角要素的集合来表示曲面，求出对赋予到该曲面上的磁场分布进行再现那样的电流分布。将曲面视作三角要素的集合体的想法在专利文献1中也通用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4902787号公报
专利文献2：日本特许第4921935号公报
非专利文献
非专利文献1：M.ABE，T.NAKAYAMA，S.OKAMURA，K.MATSUOKA，“A new technique tooptimize coil winding path for the arbitrarily distributed magnetic field andapplication to a helical confinement system”，Phys.Plasmas.Vol.10，No.4，(2003)1022.
非专利文献2：M.Abe，K.Shibata，“Consideration on Current and Coil BlockPlacements with Good Homogeneity for MRI Magnet using Truncated SVD”，IEEETrans.Magn.，vol.49，no.6，pp.2873-2880，June.2013.
发明内容
不过，在以往的匀场方法中，并未对磁场的测量位置与调整后的磁场的评价位置之间的关系进行研究。具体而言，在测量位置和评价位置不同那样的情况下，现有技术中难以进行进行高精度的磁场调整。本发明着眼于该问题，目的在于提供一种即使是在测量位置和评价位置不同的情况下，也能够进行高精度的磁场调整的匀场方法。
在解决上述问题时，本发明想到各种实施方式，但作为其中一个例子，列举出“一种磁场调整辅助系统，其具备：磁场测量装置，其具有使用机械机构来相互固定的传感部，且能够执行多个磁场测量点的磁场测量；磁场调整辅助部，其在预先确定好的闭合曲面上推定用于再现由所述磁场测量装置取得的磁场分布那样的磁矩或者电流分布，并根据所述推定出的磁矩或者电流分布来推定存在于所述闭合曲面内的任意点的磁场分布，基于所述推定出的磁场分布输出生成用于修正所述任意点的磁场分布的校正磁场的匀场磁性体的分布。”。
发明效果
根据本发明，即使是在磁场的测量位置和调整后的磁场的评价位置不同的情况下，也能够实施高精度的磁场调整。
附图说明
图1是表示在本发明中所使用的磁场推定计算体系的代表例的图。
图2是在以往的匀场方法中，左图是表示匀场计算体系的图，右图是说明固有模式强度和匀场所选择的固有模式的图。
图3是MRI用磁铁和MRI装置的整体图。
图4是线圈配置概念图，示出了磁场强度，左图是线圈配置和磁场强度的放射状的等高线图，右图上是表示磁场强度的等高线在主线圈为6个的情况的图、右图下是表示主线圈为7个的情况的图。此外，磁场等高线相对于目标磁场以±1.5ppm表示。另外，左图中向左右延伸的线是磁力线。
图5是与主线圈数是6个的情况的固有模式相对应地均表示因其线圈变形产生的磁场变化的固有模式与电流分布的关系的图。
图6是与线圈模块配置的计算方法的想法有关的图，是表示在研究连续形状的阶段，在线圈的矩形截面的边上考虑电流来推定其电流值、使边位置变动而使线圈位置和截面的形状最优化的概念的图。
图7均是表示因同轴配置的线圈模块的位置变动和截面的变形而产生的磁场的固有模式的图。
图8是表示水平磁场型MRI装置的代表性的匀场计算体系的图，是表示匀场托盘(小四边形状)和磁场测量面(球面)的配置的图。
图9的左图和右图均是说明磁传感器和磁场测量夹具的图。
图10是表示测量磁场分布的图。
图11是仅提取了高次成分的情况的测量位置处的磁场分布的图。
图12是表示回旋方向一样的固有模式编号与测量磁场的固有模式强度和磁场推定计算的残差PP值之间的关系的图。
图13是在本发明的方法中以高次固有模式成分进行了磁场重构的磁场分布的图，左图是以回旋方向一样的固有模式成分且第7个以上的成分重新考虑的图，右图是以第8个以上的成分重新考虑的图。
图14是表示在高次固有模式下根据通过使磁场测量中心移动时的磁场计算所获得的磁场分布以移动量的函数表示残差磁场的PP值的图。
图15是表示基于在半径25cm球面上测量到的磁场，利用本发明的磁场推定计算方法对半径20cm位置的磁场分布进行了计算时的磁场分布的一个例子的图。
图16是表示适用了本发明的磁场匀场工序的流程图。
图17是本发明的实施方式的匀场系统的概要图。
具体实施方式
(实施方式的说明)
对实施方式进行说明之前，对专利文献1也稍微进行说明。在专利文献1中，以磁场的测量位置为磁场评价点，对铁片等的磁矩进行配置以便对测量位置处的磁场进行匀场。若如此执行匀场，则磁场的均匀性在磁场评价点位置附近呈现良好的结果。
例如，考虑将磁场评价点如图2的左图那样配置于球体或旋转椭圆体(使半月或半椭圆面绕与磁力线平行的中心轴旋转而形成)的表面上的情况。此外，图2是表示在以往的匀场方法中，左图是表示匀场计算体系的图，右图是对固有模式强度和匀场选择的固有模式进行说明的图。在该情况下，若在小球区域的表面配置磁场评价点、在几何学的装置中心部配置磁场测量的中心位置，则磁场的均匀度在装置中心部的较窄的区域良好，另一方面，在其外侧的区域稍微劣化。另外，相反，若在较大的球面上选取磁场评价点，则在较宽的球体表面附近的区域磁场被均匀化，但在小球区域周围均匀度变低。此外，较大的球面例如在MRI中被认为是直径50cm左右，小球被认为是直径20cm-45cm左右为佳。
优选，对于磁场在各个细分的区域变化的磁场成分(专利文献1中的固有模式编号较大的固有模式成分)，在大球面上对磁场进行测量，也增大匀场时的磁场评价面。若如此考虑，可以说需要与磁场测量位置独立地决定匀场时的磁场评价位置。
在实际的匀场中，由于铁片的数量、配置的误差等，在针对1个磁铁的匀场中也反复进行匀场作业，在此期间也存在变更磁场评价面位置的情况。也就是说，也存在如下情况：在匀场作业的初期(第1次等)，将比较大的球面上设为磁场评价面，之后将较小的球面(或者旋转椭圆对面)设为磁场评价面。在这样的情况下，尤其需要与磁场测量面独立地采用磁场评价面。
因而，即使是磁场的测量位置和磁场的评价位置不同的情况下，也为了提高磁场的评价位置处的均匀性，通常针对几百点被测量的磁场，将对评价位置处的磁场高精度地进行运算、推定作为一个解决对策来考虑。
以后，推定、计算(内外插计算)本发明的发明人所研究的与测量位置不同的位置处的磁场，并说明能够执行匀场的匀场方法和匀场系统。
首先，在专利文献1中，记载有在磁铁制造后且供于拍摄之前对磁场分布进行磁场调整(匀场)、在FOV4附近获得均匀的磁场分布的方法。在该微调中，利用矩阵的奇异值分解
A＝Σuiλivi t (1)，
根据通过该分解而获得的比较低次(较大的奇异值)的固有模式针对大致第100的固有模式换算成其校正所需要的磁矩量(在无源匀场(passive shimming)中，换算成铁片量、其他磁性量)，配置到匀场托盘3上。在此，vi、ui、λi分别是表示第i个CP值分布、磁场分布的固有分布及其换算的奇异值(T/m)。
作为直观上的理解，vi是应该配置的磁性体量、磁矩，ui是与该vi相对应的固有的磁场分布，λi表示ui相对于vi如何输出，即vi相对于ui的放大率。因而，λi越大，对小量的磁性体配置形成的磁场的强度分布越大，相反，λi越小，对磁性体的配置量生成的磁场的强度的灵敏度越低。由此能够理解高效的(以较小的匀场磁性体的配置量达成磁场强度的均匀度)的磁场调整着眼于λi较大的固有模式来实施为佳。此外，固有模式编号是从固有值较大的固有模式开始分配数值之际所赋予的编号。
在此，专利文献1利用奇异值分解取得在匀场作业时应该配置的磁性体量、应该配置磁性体的位置。
而在本实施方式中，利用奇异值分解取得重构所测量的磁场分布的磁场的固有分布和与该固有分布相对应的电流分布的集合(set)(固有模式)。
即，发明人着眼于可以通过将利用奇异值分解取得的多个固有模式相加，而将实际测量的磁场分布高精度地再现在其测量位置上。作为计算内容中的不同点，专利文献1中要重构的磁场分布是目标磁场分布和测量磁场分布的差值，但在本实施方式的情况下，要重构的磁场分布是测量磁场分布其本身。
能够在磁场测量后执行如下计算来实现测量磁场分布的重构计算。首先，计算能够准确地再现所测量的磁场分布的偶极矩(dipole moment)的配置。之后，以从由各偶极矩产生的磁场重构磁场测量点处的磁场这样的顺序实施。
在取得偶极矩的配置及其大小时，设定虚拟曲面8，该虚拟曲面8包括实施了磁场测量的区域1(测量面1)。该虚拟曲面8能够识别为三角要素的集合体。通过设定在三角要素间的节点上配置了虚拟电流电位(current potential)的模型，能够执行奇异值分解(参照图1)。此外，若认为电流电位是每单位面积的磁矩，则易于理解两者的关系。
尽可能取得多个利用该奇异值分解取得的固有模式。这是因为基于一个固有模式的测量磁场的再现性存在界限，因此固有模式越多，越能够增加测量磁场的再现性的精度。此外，为了取得更多固有模式，增加磁场测量点，或以更细微的三角要素构成虚拟曲面8是有效的。固有模式被识别为磁场的固有分布和与该固有分布相对应的电流分布的组合。因此，测量磁场的粒度、磁矩的配置粒度越细，在粒度较粗时没有取得的固有模式越易于出现，能够增加测量磁场的再现性。
针对本实施方式的测量磁场的重构返回说明时，利用奇异值分解取得的固有模式尽可能多个相加。其结果，求出配置于先前所述的三角要素的节点的磁矩的大小。在将所获得的磁矩配置到各节点之后，能够高精度地计算空间上任意点的磁场强度，因此能够再现磁场测量面8的测量值。
此外，磁传感器(磁场测量设备)的测量通常使用配置在球面上、椭圆面上的磁传感器来执行。并且，一般在匀场作业中，以该测量面内的磁场分布均匀化为目的。
磁场分布的测量位置的中心本来是磁铁中心。不过，即使在磁铁设备的几何学的中心对尺寸进行测量，使该中心与测量设备的中心一致，也并不限于与磁场的中心一致。尤其是，在应该匀场的磁铁设备是超导磁铁的情况下，超导线圈存在于极低温区域。因此，直接测量、掌握线圈的位置与磁场测量面的位置关系是极其困难的。
另外，在MRI装置中，在磁场测量设备与使均匀磁场产生的磁铁装置之间存在倾斜磁场线圈、高频天线，因此更难以把握磁场中心与磁场测量面的位置关系。
即使在磁场的中心与磁场测量面的中心不一致的情况下，也能够进行匀场。不过，能够以实际上尽可能配置的磁矩(铁片等)配置量达到的均匀度降低。此外，均匀度是将FOV中的误差磁场的振幅(peak-to-peak)值除以平均磁场强度，并以ppm为单位来表示的值。
在此，本发明人着眼于如下可能性：通过改良以往针对磁铁、倾斜磁场的外形决定测量面的位置的方法，使测量中心和磁场中心一致，从而使到达均匀度提高。
为了使上述的磁场测量的中心位置与磁铁装置所形成的磁场的中心位置一致，需要把握磁铁装置所生成的磁场分布。在本实施例中，以MRI装置的磁铁设计为例，以后对其内容进行说明。
此外，在以后的说明中，基本的想法在于，为了使应该测量的磁场的中心与测量位置的中心一致，对反映了作为磁场产生源的磁铁装置内部的磁动势(magnetomotiveforce)配置(线圈等的配置)的磁场分布进行把握，使其中心与磁测量面的中心一致。因此，首先需要知晓基于磁铁装置内部的磁动势配置的磁场分布的特性。
首先，针对配置有多个线圈的磁铁装置说明线圈的配置与由该配置形成的磁场分布之间的关系。
对于磁铁的中心部的磁场，非专利文献2和专利文献2成为参考。在这些文献中，示出了磁场分布依赖于磁铁中的线圈模块、铁锭的磁动势配置。
另外，如非专利文献2和专利文献2所示，作为MRI用的磁铁，在拍摄区域产生强磁场的主线圈和削减向周围的泄漏磁场(leak field)的屏蔽线圈(shield coil)形成磁场，分别配置有多个线圈模块。对于拍摄区域的磁场，也包含屏蔽线圈所形成的磁场，但拍摄区域的磁场强烈受到配置于更近处的主线圈的影响，讨论也成为与主线圈相关联的讨论。
图3是MRI用磁铁和MRI装置的整体图。磁共振拍摄所使用的磁铁在拍摄区域(FOV)4成为极其均匀的磁场强度，但无法完全地均匀。磁铁所形成的磁场的拍摄区域中的磁场分布如这些文献(非专利文献2和专利文献2)所示，在FOV4中，因磁铁中的线圈、铁等使磁场实际产生的构件引起的磁场稍强的部分、在这些之间存在的磁场稍弱的部分交替地出现。另外，以这些强弱的次数观察磁场较强的部分时，磁场较强的部分的数量相当于将线圈模块的凸部分的数量和铁材的凸部分的数量合计而成的数，另外，可知以由磁铁设计时的奇异值分解获得的磁铁轴对称且与轴对称的固有模式的数量一致。也就是说，在该FOV4附近观察的磁场分布的强弱分布反映了磁铁内部的磁动势配置。
详细地说明磁铁中心部附近的磁场分布。图4是线圈配置概念图，表示磁场强度，左图是表示线圈配置和磁场强度的放射状的等高线图，右图上是表示磁场强度的等高线在主线圈是6个的情况的图，右图下是表示主线圈是7个的情况的图。另外，图4是以非专利文献1、2所叙述的想法对FOV中的磁场分布进行计算并显示的图。
在图4的右侧以等高线表示磁铁中心的磁场分布相对于中心磁场具有±1.5ppm以上的差异。打点区域表示磁场强度比目标磁场(在该图中为是3T)强的区域。
图4中的左半部的图是利用比右侧的焦点图像宽的区域表示线圈配置和磁场强度分布的凹凸，并示意性地表示设计上的磁场分布的图。放射状地描绘的等高线以±1.5ppm表示例如图4的右半部的图所示的、设置有6个主线圈时的磁场强度。以围绕主线圈的方式左右延伸的线是磁力线。横轴是磁铁磁场的几何学中心轴(在左右的图中，轴的方向不同)，表示轴向位置，以相对于该轴轴对称的线圈配置、磁场分布设计。纵轴表示半径方向位置。
主线圈模块12配置于靠近拍摄区域的区域(在图中，半径50cm附近)，屏蔽线圈模块11配置于远离拍摄区域的区域(在图中，半径1m附近)。在该图中重要的是磁场变强的区域(打点区域)与主线圈位置连结这一点。也就是说，主线圈形成较强的磁场区域，该区域延伸至FOV，磁场较强的区域的数与主线圈数一致。
对于这样的磁场构造与形成这些的主线圈位置和截面形状之间的关系，若适用上述的奇异值分解，则针对线圈配置与磁场的固有分布之间的关系性获得下述的见解。
图5是与主线圈数为6个时的固有模式相对应地表示由该线圈变形产生的磁场变化的固有模式(各框下部)和电流分布(各框上部)的关系的图。各框的左右上的不同点在于，在算出固有模式之际能够取得电流分布的空间上的制约条件不同。
各框中的右半部上段所示的电流分布表示在与水平轴的方向正交的方向上多个同轴地配置的圆形线电流的情形。此外，箭头的方向表示电流的方向，箭头的长度表示电流的大小。另外，各框中的左上段所示的电流分布表示由线圈变形导致的电流分布的变化。图6中示出了各线圈模块的变形与电流分布的变化关系。图6是与线圈模块配置的计算方法的想法有关的图，是表示在研究连续形状的阶段在线圈的矩形截面的边上想到电流，推定其电流值，使边位置变动而使线圈位置和截面的形状最佳化的概念的图。在图6中，例如在线圈模块13以向右侧膨胀的方式变形时，若针对该变化出于电流分布的观点进行考虑，则作为在变形前不存在的位置出现新的绕组电流的电流分布的现象能够捕捉线圈模块的变形。在图5的各框的左半部上段中，示出了将相对于固有分布的电流分布捕捉为由线圈变形导致的电流分布变化的情形。
此外，图5的最右下的框不是固有模式(MODE HIGH)，而是假定在磁场和电流的分布矢量中全部具有1的矢量，对将第13个为止的固有模式的成分全部减去而求出的分布进行标准化而成的。换言之，示出了无法在所求出的固有模式下表示的分布。在该框中，数值是通过线圈变形和绕组电流模型求出的、每单位电流矢量的磁场强度(平方平均值rms)。
另外，图5的各框最上部的数值表示各固有模式的编号和左右的磁场分布的内积，若是1.0，则是完全相同的分布。这是因为在全部的固有模式中固有分布的内积为接近1的数值，因此无论是在采用了空间上的配置自由度较高的绕组电流的分布模型的情况下，还是采用了带有现实的线圈形状/配置的条件的电流分布模型的情况下，均表示获得了大致相同的固有分布。也就是说，可知固有模式不依赖于电流源的形状，而依赖于配置电流源的筒状的螺线管的形状，以下的讨论能够通用性地适用于MRI那样的进行同轴的线圈配置的磁铁。
另外，在图5的各框的下部，针对两个电流模型示出了奇异值。另外，在各框下部的右侧所示的数值中的、奇异值(第1层)之下示出了各固有模式为了产生一样磁场(在此以3T为例)所具有的磁场强度(平方平均值rms T)。此外，在各框中，针对两个电流分布模型描绘了磁场分布，因此针对各个示出了为了产生一样磁场而所具有的磁场强度。
另外，可以将产生单位磁场强度(rms值)的电流量理解为该奇异值(单位在此是每单位电流的磁场强度即T/A)λi的倒数。也就是说，与低次(奇异值较大的)固有模式有关的误差磁场能够容易地以专利文献1的方法校正，但若在专利文献1中超过第100的编号的固有模式的编号变大，则无法通过有限的匀场的容量(电流、磁性体量)充分地进行匀场。
尤其是图4右所示的磁场分布如图4左那样被捕捉为依赖于线圈配置本身的固有模式的磁场分布的情况下，难以对该固有模式其本身进行匀场。在图4的左侧下的图中，磁场较高的部分具有6处，是主线圈为6个的磁铁。另外，在图4的右侧下的图中，存在7处磁场较高的区域，是由主线圈为7个的情况的磁铁所形成的磁场。为了针对这样的依赖于线圈配置本身的固有模式进行磁场校正，需要相当于1个线圈那样大的电流或者铁材，实际上无法匀场。也就是说，这样的高次固有模式需要在设计时尽可能变小，并且，不依赖于匀场方法，该高次固有模式的磁场在匀场后也残存。
在此，固有模式的次数从奇异值较大的固有模式开始依次被赋予编号。高次模式是指线圈数以上的磁场具有较高的区域的固有模式，若以图5为例，则主线圈模块12的数Nm是6个(Nm＝6)，因此指如下的固有模式：不包括在磁场分布中能够确认6处磁场较高的部分的模式编号(2Nm-1)的第11，而具有比第11小的固有值。因而，将包括第2Nm+1的固有模式且具有比其小的固有值的固有模式设为高次。在图4中，与线圈数相关联地进行了讨论，但也存在不仅使用线圈模块13，也使用铁材、永磁体的MRI用磁铁。在该情况下，妥当的是理解为Nm不是线圈模块数而是磁场变强的区域的数量。此外，图4中的固有模式的编号仅表示将与某轴向水平的面切断螺线管状的线圈之际，表现为上下对称的模式的上半部。
同样地，比较针对线圈位置的移动的固有模式与基于绕组电流的固有模式相比较并表示在图7中。图7均是表示因同轴配置的线圈模块的位置变动和截面的变形而产生的磁场的固有模式的图。与针对线圈位置的移动的固有模式有关的想法基本上与针对线圈变形的固有模式同样。各框中所写的数值是与图5相同的内容。在该图中，仅考虑线圈模块位置移动而不考虑截面形状的变形，因此线圈移动的自由度比图5的情况少。因此，将轴向对称的固有模式限定为6个。因而，高次的固有模式无法变/调整。不过，与图6的情况同样地绕组电流的固有模式和线圈模块13位置移动的固有模式分布成为大致相同的分布。
若对至此的讨论进行总结，则针对磁铁装置所形成的磁场，由固有模式的高次成分形成的磁场分布反映磁铁装置内的主线圈模块12的设置数量、配置，另外，即使存在主线圈模块12的变形、移动，也可以说变形前的固有磁场分布和变形后的固有磁场分布是同样的固有分布。因而，即使在线圈模块13中存在截面变形、移动，也认为具有与主线圈模块12的个数Nm相同的个数的磁场凸区域的固有磁场分布，也就是说第2Nm+1以上(奇异值较小)的固有模式为高次模式是妥当的。
另外，奇异值表示的是：在全部的情况下，磁场分布的凸部(高磁场区域)每增加1个，每单位电流的磁场就缩小一位。也就是说，在高次模式下，与基本模式(第1个)相比，需要105倍以上的电流，相反，即使在高次模式中存在与100kA相当的误差成分，也表示只不过产生1μ特斯拉(tesla)程度的磁场。因而，具有这样的高次的固有模式的误差磁场无法校正，另外，相反，即使是磁铁具有组装误差的情况下，高次成分的固有模式也较小，因此可以说实机磁铁的高次固有模式成分大致成为设计上的磁铁本来的磁场分布。
在专利文献1的匀场方法中，关于配置面上的电流电位分布，对从配置面(匀场托盘)上的磁矩向磁场分布的响应矩阵进行奇异值分解，利用其固有模式的低次部分，对磁矩的配置进行计算，在实际作业中按照计算结果来配置铁片等的磁矩。
高次(小奇异值)的固有模式中需要的铁片、电流值成为课题。并且，固有磁场分布相对于单位电流的强度微小，因此无需匀场。图2所示的固有模式也含有在回旋方向上分布的固有模式，因此存在有多个固有模式。不过，实际上匀场的固有模式在图中是100个左右，这是最上位且轴对称成分的第2Nm-1固有模式成分程度为止。也就是说，在图4右图的Nm＝6、Nm＝7中，轴对称成分的固有模式编号分别被限定于第11、第13以下程度。相反，在轴对称的固有模式编号中到第Nm为止，在磁铁设计时，其固有模式强度被调整成产生一样磁场，由误差磁场导致的误差固有模式强度较小，因此可以说匀场也是容易的。
如以上那样，可以说即使是在匀场前后，高次成分的磁场分布也没有变化。另外，高次成分的磁场反映磁铁内部的主线圈模块12的配置。而且，在磁铁设计时也以这样的高次的固有模式成分残留的方式进行磁场设计。
在专利文献1的匀场中，对于测量磁场，实际上不进行匀场，能够在计算机内在计算上进行匀场。以在计算机内进行的计算预想良好的匀场结果的条件(目标磁场、匀场时所考虑的固有模式的选择等)执行实际的匀场。
磁场测量中，在回旋方向上每10度～30度对磁场进行测量，并将所取得的磁场强度的分布设为匀场计算的输入变量，因此将该磁场分布展开成固有分布，选择其中的在回旋方向上一样成分的固有分布，从而也能够检测固有模式成分。另外，若对在该回旋方向上一样的固有模式成分与磁铁在设计上所具有的图4的磁场分布中的磁场较强的区域(磁场强度呈凸的区域)数进行比较，能够检测匀场时的固有模式编号中的形成图4的磁场分布的固有模式。并且，选择比磁场较强的区域数和主线圈数一致的固有模式的奇异值小的固有模式，若将该固有模式成分的磁场相加，则能够提取测量磁场中因磁场设计所残留的高次成分的固有模式成分的磁场。
如此提取的高次的固有模式磁场是反映磁铁内部的线圈模块的配置的磁场。通过使用基于该高次固有模式的磁场，能够推定磁场的中心。也就是说，能够通过利用了奇异值分解的磁场重构来推定基于高次的固有模式的残差磁场，使磁场评价点的中心向预想为最小的位置移动来进行匀场。
如以上说明那样，只要使用本发明人想到的磁场计算方法，就能够在与磁场测量面上的测量位置不同的任意的位置计算磁场强度。另外，能够针对每个固有模式把握磁场分布。只要利用该原理，就能够计算任意点的磁场，因此能够选择磁场评价点/磁场强化面，以使在针对的位置/区域的磁场分布中成为更好的均匀度。另外，误差磁场的影响较少，另外，能够从难以进行匀场的高次成分获得磁铁内的磁动势配置的信息，能够根据该信息对磁场测量时的磁传感器位置、匀场时的磁场评价面位置进行调整。
其结果，只要是MRI装置，就能够获得适于拍摄的、更好的均匀度。
(实施例1)
以后，更具体地说明此前说明的本发明的概念性的内容。
作为第1实施例，对水平磁场型MRI装置的匀场时的磁场测量位置的位置调整进行说明。此外，在此所说的测量位置不是各磁传感器位置，而是与支持磁传感器的夹具的设置位置有关的位置，是球面或者回转椭圆面即磁场测量面8的中心位置。另外，图17表示能够进行在本实施例中所说明的磁场测量位置的调整的匀场系统100的概要。
如图17所示，本实施例的匀场系统具有磁场内外插计算部102、均匀度评价部103、传感器位置评价部104、匀场计算部105、匀场计算评价部105、显示部107作为主要结构。另外，图中的箭头的方向表示与各功能模块有关的信息的输入输出的进程。
首先，作为前提，针对水平磁场型MRI装置的静磁场说明与本发明相关联的想法。图1是表示在本实施方式的实施例中所使用的磁场推定计算体系的代表例的图，在内侧具有磁场测量面8，在外侧具有在计算上假定电流分布的虚拟电流面1。虚拟电流面1是闭合曲面。另外，在具有开口部的情况下，开口部的大小是从装置中心起的立体角为4π的1/10程度以下的曲面，作为整体包围磁场测量面8。
图8是表示水平磁场型MRI装置的代表性的匀场计算体系的图，是表示匀场托盘(shim tray)(小四角形状)与磁场测量面(球面)的配置的图。另外，图9的左图和右图均是说明磁传感器和磁场测量工具的图。
在实际的匀场中，使用如图8那样配置的、配置在棒状的匀场托盘上的匀场腔体(shim pocket)5群、以及图9那样的与水平方向的磁场平行的旋转轴的旋转对称的磁场测量工具。匀场腔体5通常配置于呈圆筒形状的倾斜磁场线圈24(参照图3)的内部，匀场腔体5群也整体地配置成圆筒形状，匀场腔体5(因而，匀场用的磁性体)以包围磁场测量面8的方式地被配置。
图9左图的磁传感器支持板20是以中心轴为旋转轴的支持工具(未图示)的一部分，在该板上固定有磁传感器(图中以×表示)。在图中配置24个(i＝1～24)，在图9右图中，在回旋方向上在24面的磁场测量面(j＝1～24)进行磁场测量。其结果，在磁场测量面8(该情况是球面)上进行576个点的磁场测量。
这些磁场测量点配置于球面上，对于其位置，通过变更工具的固定位置，能够使全部的磁场测量位置同时以相同的大小/方向运动。该移动的量和方向在以下叙述为磁场测量位置的中心的移动。另外，作为磁场测量的中心位置的位置在左侧图为原点的位置，在半月状的磁传感器支持板20的旋转轴上是轴向中心位置。也是磁场测量位置的几何学的平均值。
磁场测量值Bi是在磁场测量面8上所测量的磁场强度值。在一般的MRI装置为了形成均匀磁场而所具备的磁铁中，磁场大致是轴向(Z方向)。另外，以三角要素的集合表现虚拟电流面1，若将电流电位(CP：Current Potential)Tj配置于其接点j，则虚拟电流面1上的CP值的分布以矢量表示，是T。另外，磁场测量面8上的测量点的磁场Bj也表示为矢量B。在此，电流电位在专利文献1、非专利文献1中进行了论述，但通常的电流电位具有与面垂直的方向的磁矩，但在此虚拟地设为与全部轴(Z)方向平行的成分。
上述的CP值与磁场的关系通过线性方程式，成为
B＝AT (2)。
A是从电流电位向磁场的响应矩阵。利用基于截断奇异值分解法的正则化将其近似地求解。
利用奇异值分解，响应矩阵A能够如下述这样分解。
A＝Σuiλivi t (3)
其中，vi，ui，λi分别是表示第i个CP值分布、磁场分布的固有分布及其换算的奇异值(T/m)。利用这些，以再现目标磁场BTG的方式CP值分布成为
T＝Σnp 1/2Pi TGvi/λi[A，m3，or Am2] (4)。
其中，np是磁场测量点数、Pi TG使用磁场分布和磁场的固有分布的内积，
Pi TG＝ui tBTG/np 1/2[T] (5)
Pi TG是重构BTG所需要的固有模式强度。通过式(5)能够针对与矩阵A的秩数相同的数的固有模式执行加法运算。不过，未必一定要相加到其极限为止。在专利文献1中，进行磁场调整，因此所获得的磁场均匀度执行到磁铁规格充分的次数为止，忽视了其以上的高次。在此，BTG是由于匀场而在铁片等产生的磁场，是最终的目标磁场(例如3T一样磁场B3T)与测量磁场BMS之差，
BTG＝B3T-BMS (6)。
在本实施例中，关注具有磁铁的磁动势配置的信息，难以受到误差磁场的影响的、高次的固有模式成分的磁场。具体而言，将具有与线圈数相对应的次数、在回旋方向上一样的固有模式的编号设为第M，则将具有该固有模式的奇异值λM以下的小的奇异值的固有模式考虑为高次，以(4)式执行与这样的固有模式有关的相加。该计算与仅在以往的低次中进行调整磁场的匀场的情况不同，是与高次模式有关的加法运算。
磁场分布能够使用以式(4)求出的电流电位分布来针对由虚拟电流面1包围的区域内的任意点计算磁场。另外，再现测量点的磁场与测量磁场之差BTG的磁场BREC是
BREC＝Σnp 1/2Pi TGui (7)，
并利用该磁场。仅在高次固有模式成分中执行该磁场分布、电流电位(式(7)和(4))的重构是本实施例的要点。
图10针对图4右上那样的Nm＝6个磁铁示出了使用图9所示的磁传感器而在图8所示的磁场测量面8上测量的磁场的等高线分布。在图10中，纵轴是与图8中的左右方向的中心轴的角度，横轴是绕以单点划线表示的中心轴的角度。角度零是X轴，在图8中是与纸面垂直的方向。Y轴是90度方向。打点区域是比目标磁场(在此是1.5T)高的磁场(BTG i为负的区域、BTG i为第i个测量点的目标磁场强度)的区域。在直径50cm的球面(今后记作50cmDSV，DSV是直径球形体积(Diameter Spherical Volume))上进行测量。
接着对将图1的体系中的磁场推定计算适用于该测量磁场的例子进行讨论。此外，该磁场推定计算是先前所述的磁场内外插计算部102(参照图17)中的计算内容。对测量磁场进行奇异值分解而获得的固有模式中高次固有模式如已经说明那样，接近磁铁本来所具有的磁场。该由将高次固有模式尽可能相加而获得的固有分布形成的磁场分布是图11。在该图中，纵轴Z表示轴向的位置，横轴X表示水平方向，并示出了X-Z面中的磁场分布。以等高线表示磁场强度，将磁场比目标磁场(1.5T一样磁场所需要的高次固有模式成分)高的部分作为打点区域，非打点区域是测量磁场稍高的区域。根据式(7)求出由高次固有模式形成的磁场分布。在该例的情况下，将比存在7个磁场强的部分的高次固有模式奇异值小的固有模式，也就是说将固有分布与具有7个以上的磁场强度较强的区域的固有模式叠加而重构了磁场分布。
该磁场分布与图4左图的磁铁设计时的磁场强度分布一致，成为相当于在回旋方向上具有6个主线圈数的在回旋方向上呈带状的磁场分布，表示能够提取高次成分。
表示从测量磁场提取高次模式的方法的具体例。在此，固有模式成分是指，针对式(6)的磁场，使用式(5)而进行固有模式展开，求出固有模式强度Pi TG，使用磁场的固有模式ui t来再现的磁场分布。
若以固有模式强度和按照奇异值的顺序标注有编号的图表表示该磁场，则成为图12所示那样的分布。图12是表示回旋方向一样的固有模式编号与测量磁场的固有模式强度和磁场推定计算的残差PP值之间的关系的图。其中，多固有模式的强度(式(5)的绝对值)以对数轴描绘，但在以与纵轴平行的线段表示的位置存在强度稍大的固有模式。这是以轴为中心在该旋转(回旋)方向上一样的固有模式，被定义为基本固有模式群9。
这些固有模式中的、直到Nm个为止的、回旋方向一样且轴向对称的基本固有模式在磁铁设计时设计成基于线圈配置的磁场BDS与一样磁场B3T之差的残差磁场
BRE＝B3T-BDS (8)
成为接近零的值。一般而言，固有模式强度Pi使用式(5)，是
Pi＝ui tB/np 1/2[T] (9)，
但残差磁场的固有模式强度是Pi RE＝ui tBRE/np 1/2。
对于第Nm以下的回旋方向一样的基本固有模式，设计时的固有模式强度能够通过匀场靠近零。不过，对于第Nm+1以上的回旋方向一样的固有模式，难以进行成为零那样的设计。其原因在于，对于这些高次固有模式，磁铁是有限的长度，是矩形截面的线圈群离散地配置于磁铁内所产生的磁场成分，可以说是在现实的磁铁中必然产生的设计上的残差磁场。实际上，在图12中，也是Nm＝6个，第6个回旋方向一样的固有成分为止相比于其他固有模式是相同程度的大小。越是低次的固有模式，强度越强，其原因在于，误差磁场在低次中出现。另外，低次的固有模式能够以基于专利文献1那样的方法的匀场作业进行校正。该匀场作业的内容计算由图17所示的匀场计算部105、匀场计算评价部106执行。
一般而言，对磁铁进行制作，安装励磁后的测量磁场相对于设计时的磁场成为包含由组装误差等引起的误差磁场的磁场。不过，这些误差磁场是属于比较低次的固有模式的磁场，误差磁场难以含有高次成分。在此，高次成分是具有在回旋方向上一样且比轴向对称的固有模式的第Nm个固有模式小的奇异值λM的固有值的、也含有非轴对称成分的固有模式群。相反，将比λM大的奇异值的固有模式称为低次固有模式。从高次成分的固有模式以式(4)重构高次固有模式的电流电位，若以式(1)对磁场分布进行计算，则至此从测量磁场提取高次成分的磁场。该高次成分的磁场(固有分布)的提取由传感器位置评价部104执行。
此前的高次成分的讨论是将低次固有模式舍去的讨论，但对于最高次侧的固有模式，也讨论将低次固有模式相加的条件。
固有模式数存在与响应矩阵A的秩数相同的数，式(3)、(4)的相加的上限能够进行到第秩数(rank)次的最高次的固有模式。虚拟电流面1的节点数的数比磁场测量点多，因此实际上，固有模式存在到虚拟电流面1的节点数程度。不过，出于计算机的能力(数值的大小的分辨率)的原因，固有值极小的固有模式实际上无法把握。若要勉强地进行计算，则含有计算上的误差，有时也对以后的讨论产生不良影响。因此，固有模式编号的上限以磁场的近似精度选择。存在下述的3个想法，也可以采用任一个。
(1)对测量磁场评价近似精度，以成为充分的精度的方式选择上限(Mu)。
(2)对各固有模式的大小进行评价，将贡献较小的固有模式舍去。
(3)将两者组合。
若将作为目标的精度设为Ere(单位是T，特斯拉(tesla))，则这相当于(1)的充分的精度，依赖于装置的性能，但在MRI中是目标磁场±10-6的程度的误差，因而在1.5T机中，需要成为±0.15μT程度以下。在此，假定Ere＝0.1μT。因而，误差的peak-to-peak值是0.2μT。以成为该条件的方式决定Mu。
在方法(2)中，舍去Pi TG是Pmn＝0.05μT程度以下的固有模式。在此，精度比(1)的精度小的理由在于，实际获得的精度是多个固有模式的叠加，因此使要舍去的各高次固有模式的贡献变小。
方法(3)是两者的组合。以Mu和Pnm这两个变量获得充分的精度的方式进行调整。成为试错性的，但实际上，使Pnm足够小，(例如10-10T左右或其以下)，设为不对均匀度造成影响的程度，图表显示Mu和到达均匀度的关系。这是图12所示的折线(以粗(rough)固有模式上限的函数表示的磁场PP值6)。以该折线的纵轴成为Eer以下的方式选择Mu。
在图12中，对固有模式的选择进行说明。在图中，折线表示将进行各固有模式的相加而获得的磁场推定计算值与本来的测量磁场(图10)之间的差异，并示出了几百点的测量磁场中最大最小的Peak-to-peak(PP)值6。在该图中，能够计算约570个固有模式。若选择接近这些的550个左右的误差磁场，则成为0.2微T(μT)以下的误差磁场PP值。也就是说，误差在±0.1微T以内。
在图12中框内右上的数值是以带有○的固有模式进行了磁场重构的时的、残差磁场相对于测量磁场的最大最小值。该大小在通常的MRI磁场中是0.1ppm以下的计算误差，是能够忽视的大小。以后，基于该考虑，在图12中从带有○的固有模式选择性地进行磁场计算。不过，低次侧以接下来记载的想法进行选择。
另一方面，在选择为高次的固有模式如此前讨论那样，为Nm＝6个情况下，选择比该固有值小的(右侧)固有值的固有模式。因而，在图中，若在基本固有模式群9中选择从写有7的编号(在图11中，第109)的附近到第550附近，并选择式(4)，则选择了高次的固有模式。
使用如此选择的固有模式来构成电流电位分布，计算磁场。在图13中以磁场等高线表示在磁场测量位置仅对高次成分的磁场分布进行推定计算而得的结果。
此外，在此求出来的电流电位分布也可以从对第1固有模式到第550附近的固有模式相加而得到的结果减去对第1固有模式到第109附近的低次固有模式相加而得到的结果而求出。
在该图中，示出了大致在回旋方向上一样的磁场分布。打点区域是磁场较低的区域。该分布再现图4的磁场设计概念，可以说示出了此前的讨论的妥当性。
等高线描绘了零和相当于±0.5ppm(相对于1.5T一样、B3T等最终的目标磁场)的磁场强度的等高线。另外，也描绘了 和40cm(X方向)-37cm(Z方向)的椭圆。是磁场测量面，其他是磁场匀场时所使用的磁场评价面。这些椭圆和圆形的中心是磁场测量位置的中心。左侧是回旋方向一样的包括第7固有模式的高次固有模式，右是不包括第7而包括回旋方向一样的第8固有模式的高次成分。在图13中分别选择固有模式编号为第100和第120以上的固有模式来再现了磁场分布。因而，左右中磁场分布的回旋方向的凹凸数不同。打点区域是最高静磁场为负的区域。另外，左侧是X-Z面，右侧是Y-Z面。
若对这些图所示的磁场分布和以磁场测量位置为中心的圆形/椭圆进行比较，则Z方向的磁场分布和圆形/椭圆形的对称性较高。不过，可知：在y-Z面上，磁场分布等高线在左侧(Y＜0)进入圆形/椭圆形的内侧。也就是说，能够理解为需要使磁场测量位置的中心向右侧(Y向正的方向)移动5mm左右而进行测量位置的调整。传感器位置评价部104基于这样根据高次成分重构的磁场分布将与磁传感器位置是否被适当地配置有关的信息向显示部107输出，向作业者提示最佳的传感器位置。
图14是在高次固有模式中根据利用使磁场测量中心移动后的磁场计算所获得的磁场分布以移动量的函数表示残差磁场的PP值的图。也就是说，图14是从图10的测量磁场提取高次固有模式，在计算上一边变更磁传感器的中心位置，一边求出由磁场测量面8上的高次固有模式的加法运算表示的残差磁场成分的PP值的结果。在X、Y、Z上移动来表示残差磁场的PP值。换言之，图14是在使磁场测量的中心在X、Y、Z各方向运动的情况下，在磁场测量面8上视觉化了基于高次固有模式的磁场强度分布所示的偏差的情形。如图13的左侧那样固有模式数为第120以上，不含有回旋对称的第7以下的固有模式。根据该图可知：X方向、Z方向的位置位于残差磁场最小的位置，但在Y方向上，在图13中如所述那样移动了5mm成为PP值较小的残差磁场。高次成分无法匀场，因此以最高次的残差磁场变小的位置为中心进行磁场评价，有利于使匀场获得更好的均匀度。
这样，通过使用实施例1的匀场方法，能够进行均匀度良好的匀场。
(实施例2)
说明第2实施例。在专利文献1中，在球面或椭圆面上等磁场测量面上进行磁场测量，将该测量磁场直接输入到匀场代码，对磁性体(铁片等)、配置等进行了计算。在此，匀场代码(shimming code)是指，在磁场利用区域(在MRI中是拍摄区域)对磁场进行测量，并将其磁场分布数据设为输入。在预先决定了使所输入的磁场分布平坦化(匀场)所需要的铁配置的配置区域上，对磁性体的位置和量进行计算的代码。
在专利文献1中，也在磁场测量位置进行了匀场时的磁场评价。不过，此次发明的方法利用计算根据测量磁场求出任意位置(虚拟电流面1的内部)的磁场，因此能够将磁场测量面和磁场评价面设为不同的位置。
一般而言，匀场在评价磁场的位置均匀度最高。因而，为了在从中心起较窄的区域中获得良好的均匀度，将进行磁场评价的面设为较窄的区域较好。例如，从装置中心起设为半径20cm。
另一方面，磁场测量面期望的是在较宽的范围内的磁场测量。其原因在于，测量磁场所含有的高次成分在远离中心的位置更容易测量。关于通常的MRI装置，为了避免靠近中心部的孔径和在磁铁内的各线圈模块存在的较强的磁场，测量磁场面的大小被限制，但能够进行直径50cm左右的球面上的磁场测量。也无需根据拍摄区域的大小设为更大的球面，因此在此认为半径50cm等是妥当的。在这些情况下，在直径50cm的球体(DSV)的表面对磁铁装置的磁场分布进行测量，进行40cmDSV面磁场评价/匀场。如此对磁场测量面和磁场评价(调整)面独立地进行处理在专利文献1的发明中无法执行，而在上述的本实施例的匀场方法能够没有问题地执行。
对于磁场测量，设为半径Ri且轴向位置Zi位置(i＝1～Np)，以磁铁轴(Z轴)为中心旋转而以图9的夹具测量如下述的这样决定的位置。
Xm＝RiCOS((k-1)2π/Nt)
Ym＝RiSIN((k-1)2π/Nt)
Zm＝Zi
m是m＝(i-1)×Np+k，表示磁场测量点的总数。磁传感器存在Np个，对一个R-Z面进行测量，绕Z轴具有Nt个测量截面。磁场测量点的总数是NpNt个。
Ri和Zi是Z方向的仰角的函数，
其中，α是以0.9～0.999程度严密的值，在磁场测量机的详细设计时决定。上述在半月状的截面位置上尽可能变宽，想要使测量位置变宽，但在球面上，在靠近轴的部位，存在无法配置磁传感器的区域，因此作为α，将该区域剔除而配置有磁传感器。磁场测量在半径R面上进行，全部的磁传感器在相同的球面设为R＝25cm。
匀场所使用的磁场评价面将从上述的Zm、Ym、Zm向匀场代码的输入位置设为
Xm’＝(0.2/0.25)Xm (12)
Ym’＝(0.2/0.25)Ym， (13)
Zm’＝(0.20/0.25)Zm， (14)。
在该位置进行向匀场代码的磁场输入，设为匀场时的磁场评价点。换言之，本实施例的匀场系统中，图17所示的磁场内外插计算部102基于磁场测量结果将与磁场测量面不同的面上的磁场分布向匀场计算部105输出，接收到信息的匀场计算部105对该面上的磁场的均匀度满足规格那样的匀场磁性体(铁片)的配置、量进行计算。将如此以匀场代码进行计算而得的结果表示在图15中。
图15是表示以在半径25cm球面上进行了测量的磁场为基础，以本发明的磁场推定计算方法对半径20cm位置的磁场分布进行计算时的磁场分布的一个例子的图。是与在半径25cm面上进行了测量的磁场分布(图10)相似的磁场分布，但成为振幅稍微变小的分布。其原因在于，设为半径20cm位置处的磁场分布，两者处于妥当的关系。
如此，本实施例的匀场方法能够使用任意的磁场评价点，因此匀场时的磁场评价点和面不会依赖于测量位置和测量面。只要使用本实施例的磁场计算方法，就能够针对由虚拟电流面1围成的区域的任意的位置进行磁场计算。因此，与测量位置无关地选择磁场评价位置即可。磁场评价点的选择条件期望的是，选择靠近在磁场调整后利用的区域、以及以装置轴为中心在回旋方向上旋转的位置。后者是因为在回旋方向上一样的固有模式的提取变得容易。
在式(12)～(14)中，磁场评价点以磁场测量点为基准而仅靠近原点地决定。不过，该磁场评价点无需与磁场测量点数一致，也可以是任意的点。这意味着，使磁场评价点多于测量点数以上能够防止较大的残差磁场的局部的出现，因此也可以说实现了更好的均匀度。
(实施例3)
将组合以上两个实施例而成的本发明的匀场的顺序表示在图16中。图16是表示本发明的第3实施例的磁场匀场工序的流程图。如图16的左图所示，在本实施例中，在进入此前的匀场作业之前，进行本发明的基于高次固有模式成分的磁传感器位置的调整。具体而言，在步骤S10进行磁场测量，在步骤S20中对测量位置是否良好进行判断，在步骤S20中磁场的测量位置并不良好的情况下，在步骤S30中进行磁传感器的位置调整。此时，即使磁场测量支持器具位置不恰当，计算上也能够使磁场评价点与磁传感器中心位置不同地决定磁场评价点的中心位置，来进行匀场。
在图16的左图的步骤S20中，在判断为测量位置良好的情况下，进入图16的右图。在图16的右图中，记载为步骤S70的匀场作业的部分是包括专利文献1中的匀场作业的一般的匀场作业，但在其之前以本发明的例如实施例1的方法对磁场评价面的磁场分布进行推定计算，将该磁场设为匀场作业的磁场输入。若在步骤S40中进行磁场测量、在步骤S50中对磁场评价面的磁场分布进行推定计算，则不仅能够推定磁场评价面上的残差磁场的PP值、也能够推定面内部的磁场，因此能够计算各种面上的磁场评价、体积平方平均值等残差磁场的指标。能够将这些全部与装置的规格相比较，在步骤S60中对磁场的均匀度的好坏，即磁场均匀度是否良好进行判断。其结果，若均匀度并不充分且匀场未完(否)，则反复进行步骤S70的匀场作业，之后进行步骤S40的磁场测量、步骤S50的磁场分布的推定计算，返回至均匀度的判断。若均匀度良好，则进入步骤S80，结束匀场作业。
根据以上所说明的本实施例的匀场方法，不仅能够高精度地把握磁场测量位置，也能够精度良好地把握其他VOI(与磁场评价面、与应该匀场的面相同)内的磁场分布。通过应用该方法，与以往的方法相比，能够执行可使均匀度良好的匀场。
其结果，能够进行与磁场测量面不同的匀场时的磁场评价。另外，即使是进行磁传感器位置的调整，也能够进行反映了内部的线圈模块位置的磁传感器位置调整。
而且，磁场评价面和磁场测量位置能够不同，因此即使是FOV规格不同的MRI装置，也就是说磁场评价面的规格不同且FOV的大小也不同的MRI装置，也能够利用相同的大小的磁场测量面，因此能够在多机种中使用相同的磁场测量器具。由此，能够非常减轻作业者的负担。
符号说明
1 虚拟电流面
2 磁场评价面
3 连续配置匀场托盘
4 拍摄区域(FOV)
5 离散配置匀场托盘的匀场腔体
6 以固有模式上限的函数表示的磁场PP值
7 磁场强度等高线
8 磁场测量面
9 轴对称固有模式的编号位置
10 MRI用磁铁
10f MRI磁铁的孔
11 屏蔽线圈的线圈模块
12 主线圈的线圈模块
13 线圈模块
15 固有模式(选择)
16 固有模式(非选择)
20 磁传感器支持板
21 线圈模块截面表面电流
22 被检者
23 床
24 倾斜磁场线圈

Claims (8)

1.一种磁场调整辅助系统，其特征在于，具备：
磁场测量装置，其具有使用机械机构来相互固定的传感部，且能够执行多个磁场测量点的磁场测量；以及
磁场调整辅助部，其在预先确定好的闭合曲面上推定用于再现由所述磁场测量装置取得的磁场分布那样的磁矩或者电流分布，并根据所述推定出的磁矩或者电流分布来推定存在于所述闭合曲面内的任意点的磁场分布，基于所述推定出的磁场分布输出生成用于修正所述任意点的磁场分布的校正磁场的匀场磁性体的分布。
2.根据权利要求1所述的磁场调整辅助系统，其特征在于，
所述磁场调整辅助部，虚拟地配置包围所述磁场测量点的电流面，对从所述电流面向所述测量的磁场的响应函数进行奇异值分解，使用得到的固有模式来推定所述电流面内的磁场分布，从所述固有模式中提取高次固有模式成分，将基于所述高次固有模式成分的残差磁场缩小的位置提示为使所述磁场测量装置的中心移动的位置。
3.根据权利要求2所述的磁场调整辅助系统，其特征在于，
所述磁场调整辅助部，配置所述闭合曲面作为在表面具有所述磁场测量点的测量面所包含的区域，对所述闭合曲面上的磁矩或者电流分布进行推定计算，基于所述推定出的结果对所述测量面所包含的点的磁场进行推定计算。
4.根据权利要求1所述的磁场调整辅助系统，其特征在于，
所述磁场调整辅助部，配置包含所述磁场测量点的电流面，对从电流面向磁场值的响应函数进行奇异值分解，使用得到的固有模式来推定电流面内的磁场分布。
5.根据权利要求4所述的磁场调整辅助系统，其特征在于，
所述磁场调整辅助部提示所述磁场测量装置的中心位置的移动距离与基于所述固有模式中的高次固有模式的磁场成分的残差磁场PP值之间的关系。
6.根据权利要求4所述的磁场调整辅助系统，其特征在于，
所述磁场调整辅助部，在所述磁场测量调整后在匀场作业开始时对所述传感器的位置进行调整，并且虚拟地配置包围所述磁场测量点的电流面，对从所述电流面向所述测量的磁场的响应函数进行奇异值分解，使用得到的固有模式来推定所述电流面内的磁场分布，从所述固有模式中提取高次固有模式成分，将基于所述高次固有模式成分的残差磁场缩小的位置提示为使所述磁场测量装置的中心移动的位置，对向匀场代码的磁场输入值进行推定计算。
7.一种磁场调整方法，其是权利要求1或2或4或6所述的磁场调整辅助系统的磁场调整方法，其特征在于，
该磁场调整方法包括如下过程：为了进行固有模式的选择，而显示通过磁场强度和固有模式上限编号的函数求出的残差磁场的PP值。
8.根据权利要求7所述的磁场调整方法，其特征在于，
该磁场调整方法包括如下过程：与通过磁场强度和固有模式上限编号的函数求出的残差磁场的PP值的显示重叠地显示轴对称的固有模式编号。
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