JP2000070238A - 磁気共鳴システム - Google Patents
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Abstract
ムを通して垂直磁束場を生成する。磁束は、高コバルト
鋼の1対のローズリングによって集束される。複数の恒
久磁化された、または磁化された鉄製のリングを含む高
次シムセットは、磁石アセンブリと共同的に相互作用し
てイメージングボリュームを通る磁束の均質性を最適化
する。恒久磁化されたリングの1つは、他のリングに対
して逆極性に取付けられている。磁化されたリングは、
勾配コイルを恒久磁石リングの背後に位置決めできるよ
うに非鉄、電気絶縁性支持構造に取付けられている。磁
束戻り路は、イメージングボリュームの周囲をそれから
離れて、イメージングボリュームの一方の側のローズリ
ングに接する点からイメージングボリュームの他方の側
のローズリングに接する点まで伸びている。
Description
る。本発明は、外科サイトにおける診断用イメージング
に関連する特定の応用を有しており、以下に特にそれを
参照して説明する。しかしながら、本発明は例えば磁気
イメージング、分光技術、及び治療応用にも応用を有し
ていることを理解されたい。
磁石をベースとしていた。即ち、一連の環状磁石が穴の
周囲に配置され、この穴を通して磁場が縦方向に生成さ
れる。患者は、穴の水平中心軸に沿って軸方向に選択的
に運動させられる。ソレノイド磁石を有する磁気共鳴イ
メージングシステムは、患者に閉所恐怖感を与える傾向
がある。更に、外科的な最小限に侵入する手順、生理的
な試験、機器等のための患者へのアクセスが制限され、
不具合であった。
怖感効果を減少させるために、開放型または垂直磁場用
の磁石が考案された。開放型磁石は、典型的には“C”
字形、“H”字形、または4本柱配列の形状の鉄製の磁
束戻り路を含む。磁束戻り路は、イメージングする患者
を配置するための開放空隙を有している。磁束戻り路と
患者空隙内の空気の磁化率の差に起因して、患者受入れ
空隙内に非直線性及び他の磁束誤差が存在する傾向があ
る。空隙を通るより均一な磁束場を生成させるために、
大きい鉄製磁極片が、典型的には患者受入れ空隙の両側
の磁束戻り路の端に位置決めされる。磁極片は、磁極片
間により均一な磁束を生成させるために適切な形状であ
り、外形である。典型的には、ローズリング( Rose ri
ng )として知られている重い鉄製のリングが磁極片の
周辺に沿って位置決めされ、磁束を磁極片の中心及び患
者受入れ空隙に向けて駆動する。
欠陥も存在している。第1に、磁気共鳴イメージングに
おいては、イメージングボリュームを横切って磁場勾配
を発生させる。磁極片と患者との間に勾配コイルが位置
決めされる。勾配コイルが遮蔽コイルを含んでいる場合
には、自己遮蔽型勾配コイルが占める空間はかなり大き
くなる。勾配コイルが占める物理的空間は、患者へのア
クセスをより良好にして閉所恐怖感を少なくするために
患者受入れ空隙を大きくするという要望と、磁場をより
均一にするために磁極片を互いにより近づけて位置決め
するという要望との間のトレードオフを激化させる。第
2に、磁極片は、典型的には厚い鉄製のディスクであ
り、直径は患者受入れ空隙の高さの約2−3倍である。
大きくて重い金属磁極片は、それらが患者へのアクセス
を妨害するのを最小にしながら、それらを安定に支持す
るには困難な工学設計問題をもたらす。
システムは、イメージングボリュームの反対の側に互い
に平行に配置されている1対の鉄製のローズリングを含
んでいる。磁束戻り路は、イメージングボリュームの周
囲をそれから離れて、1つのローズリングに接する点か
ら他のローズリングに接する点まで伸びている。磁束源
は、磁束をリング間のイメージングボリューム及び磁束
戻り路を通過させる。イメージングボリュームを通過す
る磁束を変更するために、複数の磁化されたリングのよ
うな高次のシム( shim )セットが、鉄製のローズリン
グによって取り囲まれている位置に好ましく取付けられ
ている。
提供される。本方法は、磁束を誘起させてイメージング
ボリュームを通して流すステップを含んでいる。磁束は
鉄製要素で拘束され、磁束の均質性はイメージングボリ
ューム付近に配置されている恒久磁石材料を用いて調整
される。
発明を遂行する手法を詳細に説明する。
る環状主磁石コイル10が、イメージングボリューム1
2の両側の1対の平行水平面内に配置されている。主磁
石コイルは、図示の実施の形態ではイメージングボリュ
ームを垂直方向に通る時間的に一定の磁場を生成する。
磁束戻り路は、環状の鉄製リング14、頂板16、複数
の支柱18、底板20、鉄製の下側環状リング22、及
び鉄製のプラグ24を含んでいる。磁束戻り路は、イメ
ージングボリューム12を横切る空隙を有する1つのル
ープ、または一連のループ内に低抵抗の磁束通路を作
る。オプションで、磁束に沿う他の位置に単一の磁石を
使用することも、または複数の磁石を配置することもで
きる。
ージングボリューム内の磁束の均一性及び直線性を改善
する。好ましくはローズリングは、それが(特に高磁場
において)飽和に対してより大きく抵抗するように高コ
バルト鋼で作る。しかしながら、低炭素鋼でも低価格で
満足できる結果が得られる。ローズリングは、渦電流の
可能性を最小にするためにセグメントまたはエレメント
として構成する。垂直軸の周囲に巻き付けた板またはシ
ート金属のスパイラル、または他の水平断面を制限する
構造が好ましい。好ましい実施の形態では、ローズリン
グはイメージングボリュームの両側に配置される。
を横切って取付けられている。シムセットは調波ひずみ
を補正する。低周波または低次ひずみが、最大のひずみ
成分である。機器がより精密になるにつれて、漸進的に
高次(周波数)に対する補償がなされる。1対のローズ
リングを有している好ましい実施の形態では、同じよう
な高次シムセットが各ローズリングを横切って取付けら
れている。更に好ましい実施の形態に特定すれば、磁化
されたリング32a、32b、32c、及び32dが各
磁極リングセット内に対称的に取付けられている。これ
らの磁化されたリングは、イメージングボリュームを通
る磁場または磁束を変更する。詳述すれば、共に鉄製の
リングである磁極リング14及びローズリング22、及
び他の磁束戻り路構造が相互作用し、イメージングボリ
ューム内の磁場の均一性を最大にする。好ましい実施の
形態では、ローズリング及び磁束戻り路、及び磁極面リ
ングセット即ちシムセット30は共にイメージングボリ
ューム内の磁場を非均一にする効果を有しているが、互
いに相殺し合うように構成されている。即ち、磁石アセ
ンブリは故意にイメージングボリューム内に非均一磁束
を発生させるように構成されており、磁極リングが存在
することによりイメージングボリューム内の磁束は均質
にされる。
数学的に推定され、イメージングボリューム内の磁束が
最適化されるまで繰り返し調整される。リングのサイ
ズ、幅、及び数が、磁場の強さ及び磁石のジオメトリと
共に変化することは理解されよう。0.5−0.75テスラの
範囲の磁場の場合にはリングを4つとし、中心から第4
のリング32dの極性を他の3つのリングに対して反転
させることが好ましい。少なくとも極性を反転させた磁
化リングは、たとえ0.5−0.75テスラの範囲の磁場内に
あっても磁気を維持する、好ましくはネオジム・硼素・
鉄( NdBFe )合金のような恒久磁性材料で作る。極性
を反転させないリングは、恒久磁化材料、または主磁場
によって磁化される材料で作ることができる。磁極リン
グは、プレスされ、焼結型の操作でリングセグメントに
焼成されるボールまたはペレットで製造することが好ま
しい。各リングを形成するように複数のリングセグメン
トを位置決めする。渦電流を最小にするような他のリン
グ構成も考えられる。リングは、ファイバ強化エポキシ
樹脂または他の構造34のような非鉄・非磁束伝導・電
気絶縁性材料上に支持される。非鉄製のリング保持構造
34は、主磁場によって加えられる大きい力の下で、磁
極リングの位置を安定に保持する十分な構造強度を有し
ている。しかも、この構造34は磁気に、及び無線周波
数に対して透過性である。好ましい実施の形態のリング
保持構造34は、より大きい均一性を得るために磁場を
シミングするように、ネオジム・硼素・鉄合金、または
他の恒久磁性シムを受入れるためのポケットまたは他の
取付け構造をも有している。
ジングボリューム付近に配置されている。図示の実施の
形態では、平らな全ボディ無線周波数コイル40がリン
グ支持構造34の対面する表面上に取付けられている。
勿論、患者の適切な部分に直接取付けられた表面コイ
ル、患者支持具42内に埋め込まれたコイル、等のよう
な他の無線周波数コイル構造も考えられる。
配磁場コイル50が、シムセット30の背後に配置され
ている。リング支持構造は、鉄製の磁極片とは異なって
磁気的に感応しないから、勾配コイルが生成する磁場勾
配はイメージングボリュームへ自由に通過する。
0、ローズリング、及び戻り路の調整区分は、コイルの
軸方向力を0にするように選択されている。これは、低
温維持装置(クリオスタット)の機械的懸架を簡易化す
る。懸架システムがかさばらないので、低温維持装置の
熱損失及び沸騰が減少する。
コイル増幅器62及び送信機64を予め選択された磁気
共鳴イメージングシーケンスに従って制御し、イメージ
ングボリューム12内の組織または他の資料内に磁気共
鳴エコーを誘起させる。誘起した磁気共鳴エコーを受信
するように、無線周波数受信機66がコイル40または
表面コイル(図示してない)に接続されている。受信し
た磁気共鳴信号は、再構成プロセッサ68によって、好
ましくは逆フーリエ変換アルゴリズムを使用して、電子
イメージ表現に変換されてイメージメモリ70内に格納
される。操作員制御パネルの制御の下に、ビデオプロセ
ッサ72は再構成されたイメージの選択された部分を引
き出し、それらをビデオまたは他のモニタ74上に表示
するための適切なフォーマットに変換する。
は、高い均一性、良好な患者へのアクセス、及び低い駆
動コイル上の力を有している。1つの長所は、磁場の均
質性を改善したことである。別の長所は、患者へのアク
セスが改善されたことである。別の長所は、潜在的な渦
電流を減少させたことである。更に別の長所は、磁極の
質量を減少させたことである。
部分断面側面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 イメージングボリューム(12)の両
側に互いに平行に配置されている1対の鉄製のリング
(26)と、 上記イメージングボリューム(12)の周囲をそれから
離れて、上記リング(26)の一方に接する点から上記
リング(26)の他方に接する点まで伸びている磁束戻
り路と、 上記リング(26)間の上記イメージングボリューム
(12)及び上記磁気戻り路を通る磁束を発生する磁束
の源と、を含む磁気共鳴システムにおいて、 上記鉄製のリング(26)によって取り囲まれており、
上記イメージングボリューム(12)を通過する上記磁
束を集束させて上記磁束をより均一にする複数の個々の
磁化されたリング(32a−d)を含むシムセット(3
0)を更に含んでいる、ことを特徴とする磁気共鳴シス
テム。 - 【請求項2】 上記磁化されたリング(32a−d)を
支持するための非鉄支持構造(34)を更に含んでいる
請求項1に記載の磁気共鳴システム。 - 【請求項3】 上記イメージングボリューム(12)か
ら見て上記磁化されたリング(32a−d)とは反対の
側に配置されている勾配コイル(50)を更に含んでい
る請求項1または請求項2に記載の磁気共鳴システム。 - 【請求項4】 上記磁化されたリング(32a−d)
は、同心円に配置されている請求項1乃至3の何れか1
つに記載の磁気共鳴システム。 - 【請求項5】 上記高次シムセットの磁化されたリング
(32a−d)の少なくとも1つは、別の磁化されたリ
ングとは逆の磁気極性を有している請求項1乃至4の何
れか1つに記載の磁気共鳴システム。 - 【請求項6】 上記磁束の源は、上記鉄製のリング(2
6)の一方の周囲に、且つ上記磁束戻り路に接して配置
されている少なくとも1つの環状磁石(10)を含んで
いる請求項1乃至5の何れか1つに記載の磁気共鳴シス
テム。 - 【請求項7】 上記磁化されたリング(32a−d)の
少なくとも1つは、恒久的に磁化された材料で作られて
いる請求項1乃至6の何れか1つに記載の磁気共鳴シス
テム。 - 【請求項8】 磁気共鳴方法において、 磁束を誘起させ、イメージングボリューム(12)を通
して流すステップと、上記磁束を鉄製の要素(26)を
用いて集中させるステップと、 上記イメージングボリュームに接して配置されている恒
久磁性材料(32a−d)を用いて上記磁束の均質性を
調整するステップと、を含んでいることを特徴とする磁
気共鳴方法。 - 【請求項9】 上記鉄製の要素(26)はコバルト鋼の
環状リングであり、上記恒久磁性材料はNdBFe合金製の
環状リング(32a−d)を含んでいる請求項8に記載
の方法。 - 【請求項10】 上記イメージングボリューム(12)
を横切る磁場勾配を誘起させるステップと、 無線周波数パルスを印可して磁気共鳴を励起するステッ
プと、 上記イメージングボリュームから被励起共鳴信号を受信
するステップと、 上記受信した共鳴信号をイメージ表現に再構成するステ
ップと、を含んでいる請求項8または請求項9に記載の
方法。
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