JP2000333930A - 磁場安定化方法、磁場発生装置および磁気共鳴撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定性に優れた磁場安定化方法および磁場発
生装置、並びに、そのような磁場発生装置を用いる磁気
共鳴撮像装置を実現する。 【解決手段】 永久磁石を有する磁場発生装置２の磁場
を安定化するに当たり、磁場発生装置の温度ｔ１，ｔ２
および磁場発生装置の温度に影響を与える環境条件ｔ
３，ｔ４，Ｅｎｖに基づく制御により磁場発生装置の温
度を安定化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁場安定化方法、
磁場発生装置および磁気共鳴撮像装置に関し、特に、永
久磁石を用いた磁場発生装置の磁場を安定化する方法、
磁場の安定な磁場発生装置、および、そのような磁場発
生装置を用いる磁気共鳴撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石を用いた磁気共鳴撮像用の磁場
発生装置は、空間を挟んで対向する１対の永久磁石とこ
れら永久磁石用の磁気回路を構成するヨーク（ｙｏｋ
ｅ）とを有する。温度変動による磁場強度の変化を防止
して安定な磁場を得るために、磁場発生装置を一定温度
に保温することが行われる。保温する温度は常温よりや
や高く、しかも永久磁石が磁気を失わない温度とする。
そのような温度として例えば３０°Ｃが選ばれる。

【０００３】このような温度を保つための熱量供給源と
して電気ヒータ（ｈｅａｔｅｒ）等が用いられ、その発
熱量が制御装置によって制御される。制御装置には、磁
場発生装置の所定の箇所で測定した温度が検出信号とし
て入力される。制御装置はこの検出信号の値が予め定め
られた設定値に一致するように電気ヒータの発熱量を制
御する。すなわち、制御装置はフィードバック（ｆｅｅ
ｄｂａｃｋ）制御によって磁場発生装置の温度を安定化
する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなフィード
バック制御において、磁場発生装置を設置したスキャン
ルーム（ｓｃａｎ ｒｏｏｍ）の室温や床温度の変化、
あるいは、スキャン時に駆動電力が印加される勾配磁場
コイル（ｃｏｉｌ）やＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅ
ｎｃｙ）コイルの発熱が、制御系に外乱として作用す
る。フィードバック制御は、このような外乱による温度
変化を相殺するように行われるが、磁場発生装置の熱容
量が大きいことにより、制御に対するレスポンス（ｒｅ
ｓｐｏｎｓｅ）の遅れが大きいので、制御が不安定にな
り易いという問題があった。

【０００５】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、安定性に優れた磁場安定化
方法および磁場発生装置、並びに、そのような磁場発生
装置を用いる磁気共鳴撮像装置を実現することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）上記の課題を解決
する第１の観点での発明は、永久磁石を有する磁場発生
装置の磁場を安定化するに当たり、前記磁場発生装置の
温度および前記磁場発生装置の温度に影響を与える環境
条件に基づく制御により前記磁場発生装置の温度を安定
化することを特徴とする磁場安定化方法である。

【０００７】（２）上記の課題を解決する第２の観点で
の発明は、永久磁石を有する磁場発生手段と、前記磁場
発生手段の温度を検出する温度検出手段と、前記磁場発
生手段の温度に影響を与える環境条件を検出する環境条
件検出手段と、前記磁場発生手段に作用させる熱量を発
生する熱量発生手段と、前記磁場発生装置の温度および
前記磁場発生装置の温度に影響を与える環境条件に基づ
く制御により前記磁場発生装置の温度を安定化する温度
調節手段とを具備することを特徴とする磁場発生装置で
ある。

【０００８】（３）上記の課題を解決する第３の観点で
の発明は、撮像対象を収容した空間に静磁場を形成する
静磁場形成手段と、前記空間に勾配磁場を形成する勾配
磁場形成手段と、前記空間に高周波磁場を形成する高周
波磁場形成手段と、前記空間から磁気共鳴信号を測定す
る測定手段と、前記測定手段が測定した前記磁気共鳴信
号に基づいて画像を生成する画像生成手段とを有する磁
気共鳴撮像装置であって、前記静磁場形成手段として
（２）に記載の磁場発生装置を用いることを特徴とする
磁気共鳴撮像装置である。

【０００９】（４）上記の課題を解決する第４の観点で
の発明は、前記環境条件検出手段は、前記静磁場形成手
段の周囲温度、前記勾配磁場形成手段の動作条件、前記
高周波磁場形成手段の動作条件および前記撮像対象の照
明条件のうちの少なくとも１つを検出することを特徴と
する（３）に記載の磁気共鳴撮像装置である。

【００１０】（５）上記の課題を解決する他の観点での
発明は、撮像対象を収容した空間に静磁場を形成し、前
記空間に勾配磁場を形成し、前記空間に高周波磁場を形
成し、前記空間から磁気共鳴信号を測定し、前記測定手
段が測定した前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成す
る磁気共鳴撮像方法であって、前記静磁場の安定化を
（１）に記載の方法で行うことを特徴とする磁気共鳴撮
像方法である。

【００１１】（作用）本発明では、磁場発生装置の温度
に基づくフィードバック制御と、磁場発生装置の温度に
影響を与える環境条件に基づくフィードフォワード制御
とにより、磁場発生装置の温度を安定化する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮像装置の
ブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実
施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明
の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の
動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例
が示される。

【００１３】図１に示すように、本装置では、静磁場発
生部２がその内部空間に均一な静磁場を形成する。静磁
場発生部２は後述する温度制御装置を備えている。静磁
場発生部２は、本発明の磁場発生装置の実施の形態の一
例である。静磁場発生部２の構成によって、本発明の装
置に関する実施の形態の一例が示される。静磁場発生部
２の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の
一例が示される。静磁場発生部２は、また、本発明にお
ける静磁場形成手段の実施の形態の一例である。静磁場
発生部２は、後にあらためて説明するように１対の永久
磁石を備えており、それらが間隔を保って上下に対向
し、その対向空間に静磁場（垂直磁場）を形成してい
る。

【００１４】静磁場発生部２の内部空間には勾配コイル
部４，４’および送信コイル６，６’が設けられ、同様
にそれぞれ間隔を保って上下に対向している。送信コイ
ル部６，６’が対向する空間に、撮像対象８が、撮像テ
ーブル１０に搭載されて図示しない搬入手段により搬入
される。撮像対象８の体軸は静磁場の方向と直交する。
撮像テーブル１０には、撮像対象８の撮像部位を囲んで
受信コイル部１２０が取り付けられている。

【００１５】勾配コイル部４，４’には勾配駆動部１６
が接続されている。勾配駆動部１６は勾配コイル部４，
４’に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させるようにな
っている。勾配コイル部４，４’および勾配駆動部１６
は、本発明における勾配磁場形成手段の実施の形態の一
例である。発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃ
ｅ）勾配磁場、読み出し勾配磁場および位相エンコード
（ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種である。

【００１６】送信コイル部６，６’には送信部１８が接
続されている。送信部１８は送信コイル部６，６’に駆
動信号を与えてＲＦ磁場を発生させ、それによって、撮
像対象８の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起する。送信
コイル部６，６’および送信部１８は、本発明における
高周波磁場形成手段の実施の形態の一例である。

【００１７】受信コイル部１２０は、撮像対象８内の励
起されたスピンが発生する磁気共鳴信号を受信する。受
信コイル部１２０は受信部２０の入力側に接続されてい
る。受信部２０は受信コイル部１２０から受信信号を入
力する。受信部２０の出力側はアナログ・ディジタル
（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換部２２の
入力側に接続されている。アナログ・ディジタル変換部
２２は受信部２０の出力信号をディジタル信号に変換す
る。受信コイル部１２０、受信部２０およびアナログ・
ディジタル変換部２２は、本発明における測定手段の実
施の形態の一例である。

【００１８】アナログ・ディジタル変換部２２の出力側
はコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）２４に接続されて
いる。コンピュータ２４はアナログ・ディジタル変換部
２２からディジタル信号を入力し、図示しないメモリ
（ｍｅｍｏｒｙ）に記憶する。メモリ内にはデータ（ｄ
ａｔａ）空間が形成される。データ空間は２次元フーリ
エ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。コンピュータ２
４は、これら２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フ
ーリエ変換して撮像対象８の画像を再構成する。コンピ
ュータ２４は、本発明における画像生成手段の実施の形
態の一例である。

【００１９】コンピュータ２４は制御部３０に接続され
ている。制御部３０は勾配駆動部１６、送信部１８、受
信部２０およびアナログ・ディジタル変換部２２に接続
されている。制御部３０は、コンピュータ２４から与え
られる指令に基づいて勾配駆動部１６、送信部１８、受
信部２０およびアナログ・ディジタル変換部２２をそれ
ぞれ制御し、磁気共鳴撮像（スキャン）を実行する。

【００２０】コンピュータ２４には表示部３２と操作部
３４が接続されている。表示部３２は、コンピュータ２
４から出力される再構成画像および各種の情報を表示す
る。操作部３４は、操作者によって操作され、各種の指
令や情報等をコンピュータ２４に入力する。

【００２１】図２に、静磁場発生部２の一例の模式的構
成を示す。同図に示すように、静磁場発生部２は１対の
水平ヨーク１０２，１０４を有する。水平ヨーク１０
２，１０４は例えば軟鉄等の磁性材料からなる略８角形
の平板である。水平ヨーク１０２，１０４は、１対の垂
直ヨーク１０６，１０８によって互いに平行に支持さ
れ、図における上下方向に所定の間隔を保って対向して
いる。垂直ヨーク１０６，１０８も軟鉄等の磁性材料を
用いて構成され、角柱状の形状を有する。垂直ヨーク１
０６，１０８の図における下部は、静磁場発生部２全体
を支える脚部となっている。

【００２２】水平ヨーク１０２の図における上面の中央
部には、永久磁石１１２が取り付けられている。永久磁
石１１２の図における上面にポールピース（ｐｏｌｅ
ｐｉｅｃｅ）１１４が取り付けられている。ポールピー
ス１１４は例えば軟鉄等の磁性材料からなる。

【００２３】水平ヨーク１０４の図における下面には、
永久磁石１１２と対向する位置関係で、図では隠れて見
えない永久磁石１１６が取り付けられ、その下面に同じ
く隠れて見えないポールピース１１８が取り付けられて
いる。永久磁石１１２，１１６は、本発明における永久
磁石の実施の形態の一例である。

【００２４】永久磁石１１２，１１６は互いに逆極性の
磁極が向き合うようになっており、これによって、ポー
ルピース１１４，１１８が向き合う空間に垂直磁場が形
成される。水平ヨーク１０２，１０４および垂直ヨーク
１０６，１０８は、永久磁石１１２，１１６の磁束のリ
ターンパス（ｒｅｔｕｒｎ ｐａｓｓ）を形成する。永
久磁石１１２，１１６、ポールピース１１４，１１８、
水平ヨーク１０２，１０４および垂直ヨーク１０６，１
０８からなる部分は、本発明における磁場発生手段の実
施の形態の一例である。

【００２５】水平ヨーク１０２の側面には電気ヒータ
（ｈｅａｔｅｒ）１２２が取り付けられている。電気ヒ
ータ１２２は水平ヨーク１０２の側面の４箇所に、周に
沿って略等間隔に取り付けられている。図ではそのうち
の２つが見えており、残りの２つは隠れて見えない。水
平ヨーク１０４にも同様にして４つの電気ヒータ１２４
が取り付けられている。図ではそのうちの１つだけを分
解図で示す。電気ヒータ１２２，１２４は、本発明にお
ける熱量発生手段の実施の形態の一例である。

【００２６】電気ヒータ１２４は、電気抵抗体からなる
２つの発熱体１４２，１４４を有する。発熱体１４２，
１４４は発熱量を異にするものであり、例えば発熱体１
４２の発熱量が１２０Ｗ、発熱体１４４の発熱量は３０
Ｗである。発熱体１４２，１４４は発熱量が同一であっ
ても良い。また、個数は２個に限らず３個以上あるいは
１個であっても良い。以下、発熱体が２個ある例で説明
するが、それ以外の個数の場合も同様になる。

【００２７】これら発熱体１４２，１４４が、抑え板１
４６を用いて水平ヨーク１０４の側面に４つのネジ１３
８でネジ止めされている。発熱体１４２，１４４は、水
平ヨーク１０４、抑え板１４６およびネジ１４８とは電
気的に絶縁されている。電気ヒータ１２２も同様な構成
になっており、図示しない２つの発熱体１３２，１３４
を有する。２つの電気ヒータ１２２，１２４は後述の温
度制御回路に接続されている。

【００２８】水平ヨーク１０４の上面の中央部には有底
の孔１５６が設けられ、その中に例えばサーミスタ（ｔ
ｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）等からなる温度センサ（ｓｅｎｓ
ｏｒ）１５８が挿入されている。また、図では隠れて見
えないが、水平ヨーク１０２の下面の中央部にも有底の
孔１５２が設けられその中に温度センサ１５４が挿入さ
れている。温度センサ１５４，１５８は、本発明におけ
る温度検出手段の実施の形態の一例である。なお、温度
センサは２個に限るものではなく、３個以上あるいは１
個だけ用いるようにしても良い。温度センサ１５４，１
５８は後述の温度制御回路に接続されている。

【００２９】以上の構造がカバー（ｃｏｖｅｒ）１６２
の内部に収容されている。カバー１６２は、ポールピー
ス１１４，１１８が対向する空間部分が開放された構造
になっている。図では、カバー１６２はその大部分を除
去した形で示す。カバー１６２の内側には例えばウレタ
ンフォーム（ｕｒｅｔｈａｎｅ ｆｏａｍ）等からなる
断熱材１６４が設けられている。このように構成された
静磁場発生部２の断面図を図３に示す。同図は水平ヨー
ク１０２，１０４の中心と垂直ヨーク１０６，１０８を
含む縦断面を示す。

【００３０】図４に、静磁場発生部２に関する温度制御
装置のブロック図を示す。同図に示すように、温度制御
装置は２つの温度制御回路１７２，１７４を備えてい
る。温度制御回路１７２，１７４は、例えばマイクロプ
ロセッサ（ｍｉｃｒｏ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を用い
て構成される。温度制御回路１７２には温度センサ１５
４の温度検出信号ｔ１が入力される。温度制御回路１７
４には温度センサ１５８の温度検出信号ｔ２が入力され
る。温度制御回路１７２，１７４には制御部３０から共
通の温度設定値Ｔｓが与えられている。なお、温度設定
値Ｔｓは温度制御回路１７２，１７４ごとに異なる値で
あっても良い。以下、温度設定値Ｔｓが共通である例で
説明するが、異なる場合も同様になる。

【００３１】温度制御回路１７２，１７４には、また、
温度センサ２１２，２１４の温度検出信号ｔ３，ｔ４が
それぞれ入力される。温度センサ２１２，２１４は、本
発明における環境条件検出手段の実施の形態の一例であ
る。温度センサ２１２は静磁場発生部２を設置した床面
ないしその近傍の温度を検出する。温度センサ２１４は
静磁場発生部２を設置した室内の温度を検出する。温度
センサ２１２，２１４はそれぞれ１個に限るものではな
く、床面および室内の適宜の箇所に分散配置した複数の
ものであって良い。床面および室内の温度は、本発明に
おける周囲温度の実施の形態の一例である。

【００３２】温度制御回路１７２，１７４には、さら
に、環境条件検出回路２３２の出力信号が入力される。
環境条件検出回路２３２は、本発明における環境条件検
出手段の実施の形態の一例である。環境条件検出回路２
３２は、制御部３０から伝達されるスキャン条件に基づ
いて静磁場発生部２の温度に影響する環境条件を検出す
る。

【００３３】静磁場発生部２の温度に影響する環境条件
としては、勾配コイル部４，４’および送信コイル６，
６’の駆動時の発熱量がある。勾配コイル部４，４’お
よび送信コイル６，６’の発熱量はスキャン条件に応じ
て変わるので、環境条件検出回路２３２はスキャン条件
に基づいて勾配コイル部４，４’に供給される電力およ
び送信コイル６，６’に供給される電力をそれぞれ算出
し、温度制御回路１７２，１７４に入力する。これらの
電力は、本発明における動作条件の実施の形態の一例で
ある。

【００３４】静磁場発生部２の近傍に照明灯を設け、撮
像に平行して例えば生検（バイオプシ：ｂｉｏｐｓｙ）
等の処置のための照明を行う場合は、照明灯の発熱量が
静磁場発生部２の温度に影響する。そこで、制御部３０
から伝達される点灯信号に基づいて、照明灯に供給され
る電力を表す信号を温度制御回路１７２，１７４に入力
する。この電力は、本発明における照明条件の実施の形
態の一例である。

【００３５】温度制御回路１７２は、温度検出信号ｔ１
を温度設定値Ｔｓに一致させるための制御出力を演算に
よって求める。温度制御回路１７４は、温度検出信号ｔ
２を温度設定値Ｔｓに一致させるための制御出力を演算
によって求める。

【００３６】電気ヒータ１２２の発熱体１３２，１３４
には商用交流電源１７６の電力がスイッチ（ｓｗｉｔｃ
ｈ）１８２，１８４を通じてそれぞれ供給される。な
お、スイッチ１８２，１８４としては例えば半導体スイ
ッチ等が用いられる。あるいは、リレー（ｒｅｌａｙ）
等のメカニカル（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）なスイッチを
用いるようにしても良いのはもちろんである。発熱体１
３２，１３４は、前述のように水平ヨーク１０２の４箇
所に分散配置されたものであるが、図示の便宜上１箇所
にまとめて示す。

【００３７】電気ヒータ１２４の発熱体１４２，１４４
には商用交流電源１７６の電力がスイッチ１９２，１９
４を通じてそれぞれ供給される。発熱体１４２，１４４
も、前述のように水平ヨーク１０４の４箇所に分散配置
されたものを便宜的に１箇所にまとめて示す。

【００３８】スイッチ１８２，１８４のオン・オフ（ｏ
ｎ ｏｆｆ）のデューティレシオ（ｄｕｔｙ ｒａｔｉ
ｏ）を温度制御回路１７２の２つの出力信号によってそ
れぞれ制御して発熱体１３２，１３４による加熱量を制
御する。温度制御回路１７２およびスイッチ１８２，１
８４からなる部分は、本発明における温度調節手段の実
施の形態の一例である。温度制御回路１７２による温度
調節は、設定温度Ｔｓからの検出温度ｔ１の偏差に応じ
た例えばＰＩＤ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ，ｉｎｔｅ
ｇｒａｌ，ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御等のフィードバ
ック制御、および、温度センサ２１２からの入力信号お
よび環境条件検出回路２３２からの入力信号に基づくフ
ィードフォワード（ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ）制御によ
って行われる。

【００３９】スイッチ１９２，１９４のオン・オフのデ
ューティレシオを温度制御回路１７４の２つの出力信号
によってそれぞれ制御して発熱体１４２，１４４による
加熱量を制御する。温度制御回路１７４およびスイッチ
１９２，１９４からなる部分は、本発明における温度調
節手段の実施の形態の一例である。温度制御回路１７４
による温度調節は、設定温度Ｔｓからの検出温度ｔ２の
偏差に応じた例えばＰＩＤ制御等のフィードバック制
御、および、温度センサ２１４からの入力信号および環
境条件検出回路２３２からの入力信号に基づくフィード
フォワード制御によって行われる。

【００４０】このように、静磁場発生部２の下部と上部
を２つの温度制御系でそれぞれ制御することにより、静
磁場発生部２を設置した環境における上下の温度差が大
きい場合でも上下の永久磁石間の温度差を無くすことが
できる。これによって、設置環境の上下方向の温度分布
の如何に関わらず静磁場を安定化することができる。な
お、設置環境の上下方向の温度差が小さい場合はいずれ
か一方を省略しても良いのはもちろんである。

【００４１】このような制御装置を備えた静磁場発生部
２につき、温度制御に関する伝達関数を用いて表したブ
ロック図を図５に示す。同図における上半分の各ブロッ
クは制御系５００すなわち制御装置の伝達関数を示し、
下半分の各ブロックは被制御系７００すなわち静磁場発
生部２の伝達関数を示す。なお、制御系５００は２つの
温度制御回路１７２，１７４を１つにまとめたものとし
て示す。

【００４２】制御系５００から被制御系７００に制御信
号Ｕが入力される。制御信号Ｕはここでは加熱用の電力
である。被制御系７００は制御信号Ｕに対応した応答信
号Ｖｈを生じる。応答信号Ｖｈはここでは静磁場発生部
２の温度である。制御信号Ｕと応答信号Ｖｈとの関係は
伝達関数Ｇｈｔによって定まる。

【００４３】応答信号Ｖｈには外乱Ｖａ，Ｖｇｒ，Ｖｒ
ｆおよびＶｌｍｐが加わる。外乱Ｖａ，Ｖｇｒ，Ｖｒｆ
およびＶｌｍｐは、それぞれ、周囲温度ｔａ、勾配コイ
ル駆動電力Ｐｇｒ、送信コイル駆動電力Ｐｒｆおよび照
明灯供給電力Ｐｌｍｐの影響による静磁場発生部２の温
度変化である。周囲温度ｔａ、勾配コイル駆動電力Ｐｇ
ｒ、送信コイル駆動電力Ｐｒｆおよび照明灯供給電力Ｐ
ｌｍｐと、外乱Ｖａ，Ｖｇｒ，ＶｒｆおよびＶｌｍｐと
の関係は、それぞれ、伝達関数Ｇａ，Ｇｇｒ，Ｇｒｆお
よびＧｌｍｐによって定まる。

【００４４】応答信号Ｖｈに外乱Ｖａ〜Ｖｌｍｐが加わ
った信号Ｖが制御系５００に入力される。制御系５００
では、温度設定値Ｔｓに対する入力信号Ｖの偏差εに基
づく制御信号Ｕｈが生成される。偏差εと制御信号Ｕｈ
との関係は伝達関数Ｆｈｔで規定される。伝達関数Ｆｈ
ｔは、例えばＰＩＤ制御等、フィードバック制御用の伝
達関数である。なお、伝達関数Ｆｈｔは、偏差εの過去
のトレンド（ｔｒｅｎｄ）から予測した将来の偏差εに
対処した制御出力を生成するものとしても良い。これに
よって制御の精度を上げることができる。

【００４５】フィードバック制御信号Ｕｈには、制御信
号Ｕａ，Ｕｇｒ，ＵｒｆおよびＵｌｍｐが加算され、全
部の和が制御信号Ｕとして被制御系７００に入力され
る。制御信号Ｕａ，Ｕｇｒ，ＵｒｆおよびＵｌｍｐは、
それぞれ、周囲温度ｔａ、勾配コイル駆動電力Ｐｇｒ、
送信コイル駆動電力Ｐｒｆおよび照明灯供給電力Ｐｌｍ
ｐに対応したフィードフォワード制御信号である。周囲
温度ｔａ、勾配コイル駆動電力Ｐｇｒ、送信コイル駆動
電力Ｐｒｆおよび照明灯供給電力Ｐｌｍｐと、制御信号
Ｕａ，Ｕｇｒ，ＵｒｆおよびＵｌｍｐとの関係は、それ
ぞれ、伝達関数Ｆａ，Ｆｇｒ，ＦｒｆおよびＦｌｍｐで
規定される。

【００４６】伝達関数Ｆａは、制御信号Ｕａによる応答
信号Ｖｈの変化が、周囲温度ｔａの影響による外乱Ｖａ
を打ち消すものとなるように設定される。そのような伝
達関数Ｆａは、予め被制御系７００の特性を解析して伝
達関数Ｇａを求め、それに適合した伝達関数となるよう
にように設定する。伝達関数Ｆａは概ね伝達関数Ｇａと
は逆な特性を持つものとなる。

【００４７】同様に、伝達関数Ｆｇｒ，ＦｒｆおよびＦ
ｌｍｐは、それぞれ、制御信号Ｕｇｒ，ＵｒｆおよびＵ
ｌｍｐによる応答信号Ｖｈの変化が、勾配コイル駆動電
力Ｐｇｒ、送信コイル駆動電力Ｐｒｆおよび照明灯供給
電力Ｐｌｍｐの影響による外乱Ｖｇｒ，ＶｒｆおよびＶ
ｌｍｐを打ち消すものとなるように設定される。そのよ
うな伝達関数Ｆｇｒ，ＦｒｆおよびＦｌｍｐは、被制御
系７００の応答特性を解析して求めた伝達関数Ｇｇｒ，
ＧｒｆおよびＧｌｍｐに基づいて設定する。伝達関数Ｆ
ｇｒ，ＦｒｆおよびＦｌｍｐは、概ね伝達関数Ｇｇｒ，
ＧｒｆおよびＧｌｍｐとはそれぞれ逆な特性を持つもの
となる。

【００４８】これら伝達関数Ｇａ，Ｇｇｒ，Ｇｒｆおよ
びＧｌｍｐは、１次近似の特性として制御を単純化する
ようにしても良い。なお、制御の精度を高めるためには
高次の近似を行うことが好ましい。

【００４９】制御信号Ｕｈによるフィードバック制御
は、本装置が稼働している間継続的に行われる。制御信
号Ｕａによるフィードフォワード制御も、本装置が稼働
している間継続的に行われる。これに対して、制御信号
ＵｇｒおよびＵｒｆによるフィードフォワード制御は、
本装置のスキャン中に行われる。または、予測制御とし
て次のスキャン計画が入力された後に行われる。制御信
号Ｕｌｍｐによるフィードフォワード制御は、照明灯の
点灯中に行われる。

【００５０】このようなフィードバック制御とフィード
フォワード制御の組み合わせにより、周囲温度、スキャ
ン時の勾配コイルと送信コイルの発熱および照明灯の発
熱による外乱に影響されずに、静磁場発生部２の温度を
安定化することができ、それによって静磁場を安定化す
ることができる。

【００５１】以上は静磁場発生部２の温度を周囲温度よ
り高く維持する例であるが、静磁場発生部２の温度は周
囲温度より高く維持しなければならないものではなく、
周囲温度より低く維持するようにしても良いのはもちろ
んである。その場合は、静磁場発生部２に熱量を作用さ
せるものとして、負の熱量を発生するものすなわち冷却
器を用いる。冷却器も本発明における熱量発生手段の実
施の形態の一例である。そして、この冷却器について上
記の温度制御を行うことにより同じ効果を得ることがで
きる。

【００５２】本装置の動作を説明する。撮像対象８を撮
像テーブル１０に搭載して受信コイル部１２０を取り付
け、静磁場発生部２の内部空間に搬入して撮像を開始す
る。撮像は制御部３０による制御の下で遂行される。磁
気共鳴撮像の具体例の１つとして、スピンエコー（ｓｐ
ｉｎ ｅｃｈｏ）法による撮像を行う場合について説明
する。スピンエコー法には、例えば図６に示すようなパ
ルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が利
用される。

【００５３】図６は、１ビュー（ｖｉｅｗ）分の磁気共
鳴信号（スピンエコー信号）を収集するときのパルスシ
ーケンスの模式図である。このようなパルスシーケンス
が例えば２５６回繰り返されて、２５６ビューのスピン
エコー信号が収集される。

【００５４】このパルスシーケンスの実行とスピンエコ
ー信号の収集は制御部３０によって制御される。なお、
スピンエコー法に限らず、例えばグラディエントエコー
（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）法等、他の各種の技法
で磁気共鳴撮像を行って良いのはいうまでもない。

【００５５】図６の（６）に示すように、パルスシーケ
ンスは時間軸に沿って（ａ）〜（ｄ）の４つの期間に分
けられる。先ず、期間（ａ）において、（１）に示すよ
うに９０°パルスＰ９０によってＲＦ励起が行われる。
ＲＦ励起は送信部１８によって駆動される送信コイル部
６，６’によって行われる。

【００５６】このとき、（２）に示すようにスライス勾
配磁場Ｇｓが印加される。スライス勾配磁場Ｇｓの印加
は、勾配駆動部１６によって駆動される勾配コイル部
４，４’により行われる。これによって、撮像対象８の
体内の所定のスライスのスピンが励起（選択励起）され
る。

【００５７】次に、期間（ｂ）において、（３）に示す
ように位相エンコード勾配磁場Ｇｐが印加される。位相
エンコード勾配磁場Ｇｐの印加も勾配駆動部１６によっ
て駆動される勾配コイル部４，４’により行われる。こ
れによってスピンの位相エンコードが行われる。

【００５８】位相エンコード期間中に、（２）に示すよ
うにスライス勾配磁場Ｇｓによってスピンのリフェーズ
（ｒｅｐｈａｓｅ）が行われる。また、（４）に示すよ
うに読み出し勾配磁場Ｇｒが印加され、スピンのディフ
ェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）が行われる。読み出し勾配磁
場Ｇｒの印加も勾配駆動部１６によって駆動される勾配
コイル部４，４’により行われる。

【００５９】次に、期間（ｃ）において、（１）に示す
ように１８０°パルスＰ１８０が印加され、これによっ
てスピンの反転が行われる。スピンの反転は、送信部１
８でＲＦ駆動される送信コイル部６，６’によって行わ
れる。

【００６０】次に、期間（ｄ）において、（４）に示す
ように読み出し勾配磁場Ｇｒが印加される。これによっ
て、（５）に示すように、スピンエコー信号ＭＲが撮像
対象８から発生する。スピンエコー信号ＭＲは、受信コ
イル部１２０によって受信される。

【００６１】受信信号は受信部２０およびアナログ・デ
ィジタル変換部２２を経てコンピュータ２４に入力され
る。コンピュータ２４は入力信号を測定データとしてメ
モリに記憶する。これによって、メモリに１ビュー分の
スピンエコーデータが収集される。

【００６２】以上の動作が、所定の周期で例えば２５６
回繰り返される。動作の繰り返しのたびに位相エンコー
ド勾配磁場Ｇｐが変更され、毎回異なる位相エンコード
が行われる。このことを図６の（３）の波形に付した複
数の破線で表す。

【００６３】コンピュータ２４は、メモリに収集した全
ビューのスピンエコーデータに基づいて画像再構成を行
い画像を生成する。静磁場発生部２が前述のように温度
制御されることにより、静磁場の安定性が良いので、生
成された画像は高品質のものとなる。

【００６４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、安定性に優れた磁場安定化方法および磁場発生装
置、並びに、そのような磁場発生装置を用いる磁気共鳴
撮像装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】図１に示した装置における静磁場発生部の模式
的構成を示す図である。

【図３】図１に示した装置における静磁場発生部の模式
的構成を示す図である。

【図４】図２に示した静磁場発生部の温度制御系のブロ
ック図である。

【図５】図４に示した装置を温度制御に関する伝達関数
で表したブロック図である。

【図６】図１に示した装置が実行するパルスシーケンス
の一例を示す模式図である。

【符号の説明】

２ 静磁場発生部 ４，４’ 勾配コイル部 ６，６’ 送信コイル部 ８ 撮像対象 １０ 撮像テーブル １６ 勾配駆動部 １８ 送信部 ２０ 受信部 ２２ アナログ・ディジタル変換部 ２４ コンピュータ ３０ 制御部 ３２ 表示部 ３４ 操作部 １０２，１０４ 水平ヨーク １０６，１０８ 垂直ヨーク １１２．１１６ 永久磁石 １２０ 受信コイル部 １２２，１２４ 電気ヒータ １５４，１５８，２１２，２１４ 温度センサ １７２，１７４ 温度制御回路 １７６ 商用交流電源 １８２，１８４，１９２，１９４ スイッチ ２３２ 環境条件検出回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石を有する磁場発生装置の磁場を
   安定化するに当たり、 前記磁場発生装置の温度および前記磁場発生装置の温度
   に影響を与える環境条件に基づく制御により前記磁場発
   生装置の温度を安定化する、ことを特徴とする磁場安定
   化方法。
2. 【請求項２】 永久磁石を有する磁場発生手段と、 前記磁場発生手段の温度を検出する温度検出手段と、 前記磁場発生手段の温度に影響を与える環境条件を検出
   する環境条件検出手段と、 前記磁場発生手段に作用させる熱量を発生する熱量発生
   手段と、 前記磁場発生装置の温度および前記磁場発生装置の温度
   に影響を与える環境条件に基づく制御により前記磁場発
   生装置の温度を安定化する温度調節手段と、を具備する
   ことを特徴とする磁場発生装置。
3. 【請求項３】 撮像対象を収容した空間に静磁場を形成
   する静磁場形成手段と、 前記空間に勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、 前記空間に高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段
   と、 前記空間から磁気共鳴信号を測定する測定手段と、 前記測定手段が測定した前記磁気共鳴信号に基づいて画
   像を生成する画像生成手段と、を有する磁気共鳴撮像装
   置であって、 前記静磁場形成手段として請求項２に記載の磁場発生装
   置を用いる、ことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
4. 【請求項４】 前記環境条件検出手段は、前記静磁場形
   成手段の周囲温度、前記勾配磁場形成手段の動作条件、
   前記高周波磁場形成手段の動作条件および前記撮像対象
   の照明条件のうちの少なくとも１つを検出する、ことを
   特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴撮像装置。