JP2000333929A - Ｍｒｉ装置用静磁場発生装置およびそれを用いたｍｒｉ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁石重量を低減し、RFシールド上の非対称渦
電流発生を抑制した静磁場発生装置を提供する。 【解決手段】 静磁場発生装置は、測定空間5を挟んで
対向して配置された永久磁石1と、それを支持するヨー
ク3と、それを所定の間隔で支持するコラム4と、永久磁
石1の表面に取付けられた磁極2とから構成される。磁極
2は円板状のベース部6と円筒状の第１シム7から成り、
中央部に凹部8を有し、永久磁石1からの静磁場を測定空
間5に集中する。凹部8内には円板状の渦電流防止材9が
配置され、その表面に銅箔から成るRFシールド13の底部
13Aが密着配置され、底部13A上に静磁場均一度調整用の
磁石片など10が配置される。これにより磁極2の高さH₂
が磁石片など10の厚さ分減少し磁石重量が低減されると
共に、RFシールド13の変形が抑制されて渦電流の発生は
対称となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴イメージ
ング装置（以下、ＭＲＩ装置という）用静磁場発生装置
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＭＲＩ装置用静磁場発生装置の一
例を図３に示す。この従来例では、静磁場発生源に永久
磁石を使用している。図３において被検体を挿入する測
定空間5を挟んで一対の永久磁石1a、1bが上下方向に対
向して配置されている。上下の永久磁石1a、1bの測定空
間5に面する側には、永久磁石1a、1bにより発生される
静磁場を測定空間5に集中させるための磁極2a、2bが設
けられている。磁極2a、2bは、静磁場を効率良く測定空
間5に集中させるために、測定空間5に面する側の中央部
に凹部を有し、強磁性体から成っている。永久磁石1a、
1bおよび磁極2a、2bは、強磁性体から成る上下のヨーク
3a、3bに固定されて支持されている。また、上下のヨー
ク3a、3bは強磁性体から成る左右のコラム4a、4bによっ
て間隔をとって支持されている。永久磁石1a、1b、磁極
2a、2b、ヨーク3a、3bおよびコラム4a、4bは磁気的に閉
回路を形成している。以下、この磁気的な閉回路を磁気
回路ＭＣと呼ぶ。

【０００３】図４には、図３の下側の永久磁石1bの部分
の詳細断面図を示す。図４において、磁極2bは円板状の
ベース部6と円筒状の第１シム7とから構成され、第１シ
ム7の内側が磁極2bの凹部8を形成している。ベース部6
および第１シム7の材料としては主に鉄材が用いられて
いる。ベース部6の上面には円板状の渦電流防止材9が配
置されている。この渦電流防止材9はベース部6などの磁
極2bに渦電流が発生するのを防止するために配置するも
ので、厚さ1mm程度の四角形の珪素鋼板が多層（例えば
３０層）積層されたものである。各々の珪素鋼板はエポ
キシ系接着剤などで接着され、その結果相互に絶縁され
ている。

【０００４】渦電流防止材9の上面には、測定空間5の静
磁場均一度を調整するための磁石片又は鉄片10が配置さ
れている。磁石片又は鉄片10の大きさは、縦、横、高さ
が1mm〜10mmの区々の寸法のもので、これらを多数個渦
電流防止材9の上面に並べて配置して静磁場均一度の調
整を行う。磁石片は永久磁石1a、1bと同じ材質のもの
で、鉄片は磁極2a、2bと同じ材質のものである。磁石片
又は鉄片10の渦電流防止材9の面への取り付けはエポキ
シ系接着剤などで接着している。従って、図４において
この部分は円板状に記載されているが、実際の形状は円
板状ではなく、磁石片又は鉄片が接着されている部分の
み渦電流防止材9の表面から突出しており、他の部分は
空間になっている。

【０００５】上記の磁気回路ＭＣによって測定空間5に
空間的、時間的に一様な強度と方向性を持った静磁場が
作られるが、磁気共鳴（ＭＲ）画像を得るためには、高
周波（ＲＦ）照射コイル11や傾斜磁場コイル12などが必
要となる。ＲＦ照射コイル11は被検体内のプロトンの磁
気モーメントを磁気的に励起させるためにパルス状の電
磁波を被検体に照射するものであり、傾斜磁場コイル12
はＭＲ信号に位置情報を与えるためのものである。これ
らのＲＦ照射コイル11および傾斜磁場コイル12は図３、
図４に示す如く、永久磁石1および磁極2に対し、測定空
間5に近い側に配置される。また、傾斜磁場コイル12の
凹部8内に配置される場合もある。

【０００６】ＲＦ照射コイル11によって電磁波を被検体
に照射すると、被検体以外に周囲の磁気回路ＭＣによっ
て多量の電磁波が吸収されるため、電磁波の被検体への
照射効率が低下する。この照射効率の低下を防止するた
めに、ＲＦ照射コイル11に近接して配置された傾斜磁場
コイル12と磁石片又は鉄片10との間の空間に高周波（Ｒ
Ｆ）シールド13が配置される。このＲＦシールド13は厚
さ数十μmの電気良導体で、フランジ付き椀状体13であ
る。ＲＦシールド13の材料には約30μmの厚さの銅箔が
使用されている。銅箔の両表面には塩化ビニルなどの絶
縁材料からなる薄いシート（0.2〜0.3mm厚さ）が補強と
絶縁を兼ねて貼り付けられている。銅箔の厚さに関して
は、厚すぎると渦電流の発生量が多くなり、傾斜磁場に
対し悪影響を及ぼすため、構造を維持できる限度におい
て薄いほうがよい。現状では数十μmの厚さの銅箔が使
用されている。

【０００７】ＲＦシールド13のフランジ付き椀状体は、
銅箔の円板からなる底部13Aと、銅箔シートを丸めて接
続した円筒部13Bと、大径の銅箔円板に円形の穴をあけ
たフランジ部13Cとから構成され、各々の部材の接続は
半田などつないでいる。銅箔と絶縁シートとは三層構造
になっているが、両者の間の固定は接着または挟み込み
によって行われている。

【０００８】ＲＦシールド13の支持は、底部13Aとフラ
ンジ部13Cにて行われている。底部13Aについては、ねじ
付き支柱14と長いディスタントピース（以下、Ｄピース
という）Ａ15と短いＤピースＢ16とで複数箇所支持さ
れ、フランジ部13Cについては、磁極2bの第１シム7とＲ
Ｆ照射コイル11とで挟んで支持されている。ＲＦシール
ド13の底部13AはＲＦ照射コイル11などと共にＤピース
Ａ15とＤピースＢ16にて間隔をとってねじ付き支柱14に
よって、ベース部6に取り付けられている。ねじ付き支
柱14の材料にはステンレス鋼など、ＤピースＡ15、Ｄピ
ースＢ16の材料には絶縁物が使用されている。

【０００９】ＲＦシールド13とＲＦ照射コイル11との間
の距離は、ＲＦ照射コイル11から照射される電磁波がＲ
Ｆシールド13に吸収されることによって生じるＲＦ照射
効率の低下を防ぐために、極力広く確保する必要があ
る。この距離を確保するために、ＲＦシールド13と傾斜
磁場コイル12が配置される磁極2の凹部8の深さをできる
だけ深くしていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来構造では、磁極2内の凹部8の深さが深くなることに
より、磁極2全体の厚さ（すなわち、第１シム7とベース
部6とを合わせた厚さ）Ｈ₁が厚くなるために、上下の永
久磁石1a、1b間の距離が大きくなり、磁石の総重量が増
加し、磁場発生効率の低下につながっていた。このた
め、本発明での第一の目的は、ＲＦ照射コイル11の照射
効率を低下させることなく、磁極2の厚さを薄くし、そ
の分だけ上下の永久磁石1a、1b間の距離を小さくして、
磁石の総重量を低減することにより、磁場発生効率を向
上することである。

【００１１】また、従来構造のＲＦシールド13は、厚さ
数十μm程度の薄い銅箔で構成されているため、その円
板状の底部13Aは複数箇所支持されているにもかかわら
ず、機械的剛性が弱く、支点以外の部分で下側に凸状に
たるんでしまうという現象が見うけられる。このよう
に、上下のRFシールド13の底部13Aが部分的に凸状にな
ると、計測空間5の中心位置を基準とした場合、上下の
ＲＦシールド13の底部13Aは非対称に配置されているこ
とになる。ＲＦシールド13がこのような非対称配置にな
っている状態でRF照射コイルで電磁波を照射したり、傾
斜磁場コイル12に傾斜磁場を印加したりすると、上下の
ＲＦシールド13上に非対称に分布する渦電流が発生する
ことになり、この渦電流に起因してＭＲ画像にゴースト
やアーチファクトを発生することがある。

【００１２】このため、本発明での第二の目的は、ＲＦ
シールド13の配置を安定なもので、かつ対称的なものと
し、ＲＦシールド上に非対称に分布する渦電流が発生す
るのを防止することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＭＲＩ装置用静磁場発生装置は、測定空間
に磁場強度分布の均一な静磁場を供給する静磁場発生手
段と、測定空間の磁場均一度を調整するための磁石片又
は強磁性体片とを具備するＭＲＩ装置用静磁場発生装置
において、前記静磁場発生手段と前記磁石片又は強磁性
体片との間に電気良導体から成るＲＦシールドを配設し
たものである（請求項１）。

【００１４】従来品では、電気良導体から成るRFシール
ドが測定空間と均一磁場調整用の磁石片又強磁性体片と
の間に配置されていたのに対し、この構成では、電気良
導体から成るＲＦシールドが静磁場発生手段と磁場均一
度調整用の磁石片又は強磁性体片との間に配設されてい
るため、ＲＦシールドは従来品と比べ測定空間の中心か
ら磁石片又は強磁性体片の厚さ分（以下、この厚さをｔ
とする）だけ遠い位置に配置されていることになる。こ
のため、静磁場発生手段が同じ位置にあるならば、測定
空間を厚さ2ｔだけ広げることができ、測定空間を同じ
広さとするならば、静磁場発生手段を厚さｔの分だけ測
定空間に近接させることができる。後者の場合、磁石の
間の距離が厚さ2ｔだけ小さくなるので、磁石の総重量
の低減に寄与し、磁場発生効率を向上することができ
る。

【００１５】本発明のＭＲＩ装置用静磁場発生装置では
更に、前記静磁場発生手段は、測定空間を挟んで対向し
て配置された一対の永久磁石と、永久磁石が発生する静
磁場を効率良く測定空間に集中させるために永久磁石の
測定空間に面する側に配置された一対の強磁性体から成
る磁極と、永久磁石と磁極とを支持し、永久磁石の外側
に配置された一対のヨークと、ヨークを間隔をとって支
持し、永久磁石、磁極、ヨークと磁気的閉回路を形成す
るコラムとから構成され、前記磁石片又は強磁性体片は
磁極の測定空間に面する側に配置され、前記ＲＦシール
ドが磁極と前記磁石片又は強磁性体片との間に挟持され
て配設されている（請求項２）。

【００１６】この構成では、静磁場発生手段が永久磁石
を対向させた方式のもので、測定空間の両側に対向して
磁極が配置され、ＲＦシールドは磁極と磁石片又は強磁
性体片の間に挟持されて配設されている。この結果、Ｒ
Ｆシールドが従来品よりも測定空間の中心から厚さｔだ
け離れて配設されているために、請求項１の場合と同じ
効果が得られる。更に、ＲＦシールドが磁極と磁石片又
は強磁性体片との間に挟持されているために、ＲＦシー
ルドの電気良導体が変形することがなくなり、ＲＦ照射
コイルからのＲＦ照射時または傾斜磁場印加時にＲＦシ
ールドに非対称な渦電流などが発生することがなくな
り、ＭＲ画像の画質向上に寄与する。

【００１７】本発明のＭＲＩ装置用静磁場発生装置では
更に、前記磁極が測定空間に面する側に渦電流防止材を
具備し、前記ＲＦシールドが渦電流防止材と前期磁石片
又は強磁性体片との間に配設されている（請求項３）。
この構成では、磁極の表面に渦電流の発生を防止するた
めに渦電流防止材が取り付けられているので、ＲＦシー
ルドはこの渦電流防止材と磁石片又は強磁性体片との間
に配設されている。従って、この場合も、請求項２の場
合と同様な効果が得られ、上記の第１と第２の目的を達
成することができる。

【００１８】本発明のＭＲＩ装置は、上記のＭＲＩ装置
用静磁場発生装置を静磁場発生装置として具備するもの
である（請求項４）。この構成のMRI装置では、静磁場
発生装置の磁石の総重量を低減させて磁場発生効率を向
上するとともに、ＲＦシールドへの非対称な渦電流の発
生防止によりＭＲ画像の画質向上を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のＭＲＩ装置用静磁
場発生装置について添付図面によって説明する。図１お
よび図２は、本発明のＭＲＩ装置用静磁場発生装置の一
実施例を示したものである。図１は静磁場発生装置の全
体構成図、図２はその要部拡大断面図である。本実施例
の静磁場発生装置は測定空間を中心にして上下方向にほ
ぼ対称形に構成されているので、図２には下側磁石の右
半分の拡大断面図を示している。

【００２０】図１において、ＭＲＩ装置用静磁場発生装
置は、測定空間5を挟んで上下方向に対向して配置され
た永久磁石1a、1bと、この永久磁石1a、1bを支持する鉄
などの強磁性体から成る上下のヨーク3a、3bと、ヨーク
3a、3bを間隔をとって支持する鉄などの強磁性体から成
る左右のコラム4a、4bから構成されている。上下の永久
磁石1a、1bの対向面側には鉄などの強磁性体から成る磁
極2a、2bが取り付けられ、上下の永久磁石1a、1bが発生
する静磁場を測定空間5に集中させる役割を担ってい
る。このような構成で永久磁石1a、1b、磁極2a、2b、ヨ
ーク3a、3b、コラム4a、4bはエアギャップに相当する測
定空間5を含めて磁気回路ＭＣを形成している。

【００２１】図２には、図１のヨーク3bおよびコラム4
a、4bを除いた磁石部分が示されている。図２におい
て、永久磁石1bの上面側に配置された磁極2bは鉄などの
強磁性体から成る円板状のベース部6と鉄などの強磁性
体から成る円筒状の第１シム7Aとから構成されている。
この第１シム7Aの高さは従来品と比べ磁場均一度を調整
するための磁石片又は鉄などの強磁性体片10の厚さtの
分だけ短く作られている。このため、磁極2b全体の高さ
H₂も従来品の磁極の高さH₁より厚さtだけ短くなってい
る。磁極2bの内側にはベース部6と第１シム7Aとで作ら
れる円形の凹部8がある。この凹部8には、円板状の渦電
流防止材9とフランジ付き椀状体のＲＦシールド13と磁
石片又は鉄などの強磁性体片10が配置されている。

【００２２】渦電流防止材9は、ベース部6の上面に配置
され、ベース部6に渦電流が発生するのを防止するもの
である。この渦電流防止材9は、厚さ1mm程度の四角形
（一辺の長さは100mm前後）の珪素鋼板を積層して円板
状にしたもので、各々の板の間はエポキシ系接着剤など
で接着し、絶縁されている。積層板の厚さは数十mm程度
である。

【００２３】ＲＦシールド13は、ＲＦ照射コイル11から
照射される電磁波が磁極2bに吸収されるのを遮断するも
ので、厚さ数十μm（通常30μm前後）の銅箔から成る。
この材料は、銅箔に限らず、薄い電気良導体であれば他
の材料を用いてもよい。ＲＦシールド13は、円板状の底
部13Aと、円筒部13Bと、フランジ部13Cとから構成さ
れ、各部は半田などで接続されている。銅箔は、絶縁お
よび形状保持のため、両側の表面に塩化ビニルなどの絶
縁材料から成る絶縁シートが貼り付けられている。絶縁
シートの厚さは約0.2〜0.3mmである。ＲＦシールド13の
遮蔽効果は、円筒部13Bの高さｈが高い程大きい。

【００２４】図２において、ＲＦシールド13の底部13A
は渦電流防止材9の上面に密着するように配置されてい
る。ＲＦシールド13の底部13Aの下面と渦電流防止材9の
上面との間は接着剤で接着してもよい。ＲＦシールド13
の底部13Aの上面には磁石片又は鉄などの強磁性体片10
が接着して載置されている。磁石片又は鉄などの強磁性
体片10は寸法が区々で、通常1〜10mmの立方体から成
り、その載置位置は静磁場の均一度調整仕様に従って決
められる。磁石片又は鉄などの強磁性体片10の層の厚さ
は前述の如く一様ではなく、この層は磁石片などが存在
する部分と存在しない部分があったり、また磁石片など
の高さも区々で、凸凹の甚だしい層となっている。従っ
て、この厚さtは、磁石片又は鉄などの強磁性体片10の
うちの最も厚いものによって決まることになる。

【００２５】本実施例では、磁気回路ＭＣを構成する永
久磁石1a、1b、ヨーク3a、3b、コラム4a、4b、磁極2a、
2bのベース部6および第１シム7、渦電流防止材9、ＲＦ
照射コイル11、傾斜磁場コイル12の構造は、図３に示し
た従来の静磁場発生装置と基本的には同じである。本実
施例によれば、ＲＦシールド13の寸法形状を図４のまま
とする（ＲＦシールド13の高さｈが維持される）と、第
１シム7の厚さを磁石片又は鉄などの強磁性体片10の厚
さtの分だけ減らし、磁極2全体として磁石片又は鉄など
の強磁性体片10の厚さt分だけ減らすことができるの
で、その分だけ磁極2の重量を低減させることができ
る。

【００２６】従って、本実施例では、上下の磁極2a、2b
間の距離、測定空間5における静磁場強度、および磁場
均一空間の広さを変えることなく、上下の永久磁石1a、
1b間の距離を磁石片又は鉄などの強磁性体片10の厚さの
２倍2tだけ短縮して、磁石総重量を低減させること（特
に、磁極重量の低減）により、磁場発生効率の向上を図
ることができる。

【００２７】また、永久磁石1a、1bを同じ位置に配置し
た場合には、磁石片又は鉄などの強磁性体片10の厚さ分
だけ測定空間5を広げることも可能である。

【００２８】また、本実施例では、ＲＦシールド13の底
部13Aを剛性の強い金属の面で挟み込んで固定すること
になるので、ＲＦシールド13の底部13Aがたわむことが
なくなり、ＲＦシールド13の配置が安定し、かつ上下で
対称的なものになるため、ＲＦシールド13上に発生する
渦電流の分布は対称なものとなる。その結果、RFシール
ド13上に非対称に分布する渦電流が発生するのを低減す
ることができる。

【００２９】上記の実施例においては、永久磁石1a、1b
を上下方向に対向して配置した静磁場発生装置について
説明したが、本発明はこれに限定されず、永久磁石1a、
1bを測定空間5を挟んで水平方向に左右に対向して配置
してもよい。

【００３０】また、本発明の静磁場発生手段としての磁
石は、永久磁石に限定されず、超電導材料または常伝導
材料から成る線材をコイル状に巻いた超電導コイルまた
は常伝導コイルから成る磁石でもよい。

【００３１】本発明の静磁場発生装置は、従来の静磁場
発生装置と同様ＭＲＩ装置の静磁場発生装置として適用
することが可能である。本発明の静磁場発生装置を適用
したＭＲＩ装置では、磁石の総重量の低減によるコスト
の低減、ＭＲ画像のゴーストやアーチファクトの除去に
よる画質の向上などの効果が得られる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、Ｍ
ＲＩ装置用静磁場発生装置において、ＲＦ照射コイル11
とＲＦシールド13の間の距離を短縮することなく、磁極
2の厚さを小さくすることができるため、上下の永久磁
石1a、1b間の距離を短縮することができ、磁石の総重量
の低減と、それに伴う磁場発生効率の向上を図ることが
できる。

【００３３】また、本発明によれば、ＲＦシールド13を
剛性の強い金属の面で挟みこみ固定することにより、Ｒ
Ｆシールド13の配置を安定かつ対称的なものとすること
が出来るため、ＲＦシールド13上に渦電流が非対称に分
布することにより発生していたＭＲ像のゴーストやアー
チファクトを除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＭＲＩ装置用静磁場発生装置の一実施
例の全体構成図。

【図２】本発明の静磁場発生装置の要部拡大断面図。

【図３】従来のＭＲＩ装置用静磁場発生装置の全体構成
図。

【図４】図３の要部拡大断面図。

【符号の説明】

1、1a、1b…永久磁石 2、2a、2b…磁極 3、3a、3b…ヨーク 4、4a、4b…コラム 5…測定空間 6…ベース部 7…第１シム 8…凹部 9…渦電流防止材 10…磁石片又は鉄などの強磁性体片 11…高周波（ＲＦ）照射コイル 12…傾斜磁場コイル 13…ＲＦシールド 13A…底部 13B…円筒部 13C…フランジ部 14…ねじ付き支柱 15…ディスタント（Ｄ）ピースＡ 16…ディスタント（Ｄ）ピースＢ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定空間に磁場強度分布の均一な静磁場
   を供給する静磁場発生手段と、測定空間の磁場均一度を
   調整するための磁石片又は強磁性体片とを具備するＭＲ
   Ｉ装置用静磁場発生装置において、前記静磁場発生手段
   と前記磁石片又は強磁性体片との間に電気良導体から成
   る高周波シールドを配設したことを特徴とするＭＲＩ装
   置用静磁場発生装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＭＲＩ装置用静磁場発
   生装置において、前記静磁場発生手段は、測定空間を挟
   んで対向して配置された一対の永久磁石と、永久磁石が
   発生する静磁場を効率良く測定空間に集中させるために
   永久磁石の測定空間に面する側に配置された一対の強磁
   性体から成る磁極と、永久磁石と磁極とを支持し、永久
   磁石の外側に配置された一対のヨークと、ヨークを間隔
   をとって支持し、永久磁石、磁極、ヨークと磁気的閉回
   路を形成するコラムとから構成され、前記磁石片又は強
   磁性体片は磁極の測定空間に面する側に配置され、前記
   高周波シールドが磁極と前記磁石片又は強磁性体片との
   間に配設されていることを特徴とするＭＲＩ装置用静磁
   場発生装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のＭＲＩ装置用静磁場発生
   装置において、前記磁極が測定空間に面する側に渦電流
   防止剤を具備し、前記高周波シールドが渦電流防止剤と
   前記磁石片又は強磁性体片との間に配設されていること
   を特徴とするＭＲＩ装置用静磁場発生装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３記載のＭＲＩ装置用静磁
   場発生装置を静磁場発生装置として具備することを特徴
   とするＭＲＩ装置。