JP2000333932A

JP2000333932A - Ｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP2000333932A
Application number: JP11151983A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yoshino; 仁志吉野
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2000-12-05
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: JP4331322B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、静磁場発生手段が発生する
磁場均一度調整に好適なイメージング装置構造の提供に
ある。【解決手段】静磁場発生部の磁極片上の第一の磁性
片、磁石片に加え、静磁場発生部と外装カバーとの間に
第二磁性片、磁石片を配置する手段を有する構成とし
た。さらに、配置手段が略同心円上に磁性片または磁石
片を配置可能とすること、磁性片または磁石片の取り付
け、取り外しが外装カバーを外すだけで可能となる位置
に磁性片または磁石片配置手段を設けることが望まし
く、具体的には送信用高周波コイルの保持部材と磁性片
または磁石片の略同心円上配置手段を兼ねる構造が最適
な課題達成のための構成である。

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装置と記す。）、特に静磁場発
生手段が発生する磁場の均一度調整に好適なイメージン
グ装置構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５及び図６に静磁場の発生に永久磁石
を用い磁気回路を構成する静磁場発生部２を示す。図５
は静磁場発生部の斜視図、図６は磁場発生部以外につい
ても図示した縦断面図である。図５で、静磁場発生部２
は、被検体を収容してＭＲ計測を行う計測空間Ｈを挟ん
で上下に対向して配置された下部磁石部Ａと上部磁石部
Ｂ、この下部磁石部Ａ、上部磁石部Ｂの発する磁束の磁
気回路をなすカラム５７ａ，５７ｂより成る。上部磁石
部Ａと下部磁石部Ｂとは、基本的にほぼ同様な構成から
成り、図５の下部磁石部Ａの外観では、ヨーク５１ａ、
永久磁石５２ａ、磁極片５３ａとを示した。上部磁石部
Ｂは基本的に下部磁石部Ａを反転したものである。図６
において、一対の鉄製ヨーク５１ａ、５１ｂで永久磁石
５２ａ、５２ｂ及び磁極片５３ａ、５３ｂを各々支持
し、ヨーク５１ａ、５１ｂを２本のカラム５７ａ，５７
ｂで所定の距離だけ隔てて対向保持して構成されてい
る。この静磁場発生部２において永久磁石５２ａと５２
ｂとは互いに極性を異ならせて対向配置されており、磁
気回路は永久磁石５２ａ⇒磁極片５３ａ⇒磁極片５３ｂ
⇒永久磁石５２ｂ⇒ヨーク５１ｂ⇒カラム（磁気系路
体）５７ａ、５７ｂ⇒ヨーク５１ａ⇒永久磁石５２ａで
形成される。

【０００３】さらに、磁極片５３ａ、５３ｂの計測空間
Ｈに面した表面には略同心円上に鉄片５４または磁石片
５５が配置されている。さらに対向する磁極片５３ａ、
５３ｂの周縁部は上下とも同一形状の環状突起部５６を
有する。この環状突起部５６は、周辺への磁束の漏れを
抑え内部空間の均一度を改善するためのものである（詳
細は、特開昭６０−８８４０７号参照）。これらの構成
部品のうち、磁極片５３ａ、５３ｂと鉄片５４または磁
石片５５は被検体が入る空間、つまり磁極片５３ａ、５
３ｂの間の中央の磁場均一度をより高度に均一にするた
めにある。（ここで、均一度とは（ある空間の磁場変化
量）÷（中心磁場強度）で表わされ、通常ｐｐｍを単位
として表現される。）鉄片５４または磁石片５５は、製
造段階での、ある空間の磁場均一度調整に特に役立つ
（以下、磁極片５３ａ、５３ｂに鉄片５４または磁石片
５５を配置し磁場均一度調整する方法を鉄片シミングと
呼ぶ）。

【０００４】静磁場発生部２の被検体が入り得る有効ギ
ャップは、磁極片５３ａ、５３ｂの環状突起部５６の表
面部間距離となる。更に、この空間内には、被検体の
他、開口部用外装カバー５０とイメージングに必要な送
信側高周波コイル１４ａ、１４ｂ及び受信側高周波コイ
ル（図示せず）、が配置されている。この他に、傾斜磁
場コイル９ａ、９ｂがあるが、傾斜磁場コイル９ａ、９
ｂは磁極片５３の凹部に収容されることもある。

【０００５】以上のような静磁場発生部において、
（イ）磁場均一度は環境により変化するため、鉄製のヨ
ーク５１ｂ及び又は５１ａを微小に上下又は傾斜させる
こと、（ロ）鉄製のヨーク５１ａ、５１ｂの中央部と永
久磁石５２ａ、５２ｂの中央部を貫いて位置した鉄製の
ボス５８ａ、５８ｂを上下させること、（ハ）永久磁石
５２ａ、５２ｂ外周に位置した鉄製のボルト５９ａ、５
９ｂを上下させること、の全部又はその一部を用いて磁
場均一度の調整を行う。以上の（イ）、（ロ）、（ハ）
の３通りの磁場調整法をメカニカルシミングと呼び、鉄
片シミングと区別している。

【０００６】製造段階での磁場調整は鉄片シミングとメ
カニカルシミングを併用し、イメージング装置据え付け
時にはメカニカルシミングを用いて調整する例が多い。

【０００７】この静磁場発生源に永久磁石を用いた静磁
場発生装置は周囲温度の変化により磁場強度が変化す
る。一般的に永久磁石の磁場強度の変化の温度係数は−
１０００ｐｐｍ／℃程度である。即ち、温度が１℃上が
ると、静磁場強度が１０００ｐｐｍ弱くなる。核磁気共
鳴イメージング装置では静磁場に傾斜磁場を加えて、位
置を磁場の大きさに対応させ、位置に応じた共鳴周波数
の信号を発生させる。この位置に応じた周波数を持つ核
磁気共鳴信号を検出し、位置の特定を行う。然るに、静
磁場の強度が温度の影響を受けて変化すると、結局位置
の特定に誤差を含むことになる。画像上に問題とならな
い磁場強度の変化限度は一般には５ｐｐｍ／撮影時間、
である。言い換えると、撮影時間内に５／１０００℃以
内に温度変化を抑える必要がある。この１つの方法とし
て本発明者らは、特願昭６１−１８５２７７号に記した
ように磁気回路の周囲を断熱材で覆い、内部に温度調整
用ヒータを設けヒータへの電流を制御して磁気回路温度
を一定に保つ制御方法を提案している。図６に示した５
０は断熱材であり、外気温変化、傾斜磁場コイル９の発
熱による磁気回路２への影響を緩和するものである。本
来は静磁場発生部全面に配置されているが説明に必要な
部分のみを図示した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、次の
ような解決すべき課題を有していた。メカニカルシミン
グでは磁場不均一項の低次項のみの調整が可能であり、
外来直流磁場、磁気回路内温度分布変化で発生する高次
項磁場不均一変化に対応できず、画像に歪やアーチファ
クトを発生させるという問題を有していた。この問題
は従来例で説明した鉄片シミングで解決可能であるが、
各種の部品、例えば、開口部用外装カバー５０と送信側
高周波コイル１４ａ、傾斜磁場コイル９、断熱材６０を
一旦外して鉄片の位置を調整する必要がある。

【０００９】前述のように、永久磁石型の静磁場発生部
２は温度変化に敏感であるため、各種部品を外すことに
よる温度変化を原因とする磁場均一度変化が起こり、本
来調整すべき不均一項が変化し、調整が困難であった。
製造段階で行っている鉄片シミングは一定に温度管理さ
れた部屋で行っているため問題はないが、これを部屋が
温度管理されていない据え付け時や、点検時に行うこと
は、鉄片シミングを行う時間、温度変化を起こした磁石
を安定にするまでの時間、温度変化途中でのシミング実
行の結果確認までの時間等、長時間を要するので、一般
的には前記メカニカルシミングで留めていた。しかし近
年ＥＰＩ撮影法などの高速撮影法が普及し始め、ＭＲＩ
装置の静磁場はより高度な磁場均一度が必要不可欠とな
ってきた。

【００１０】本発明の目的は、磁場均一度の調整を迅速
に行うことができるＭＲＩ装置を提供することにある。
特に鉄片シミングを迅速に可能にする構造を有したＭＲ
Ｉ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、被検体を収容する空間に均一な静磁場を発
生する静磁場発生手段と、前記静磁場へ重畳する勾配磁
場を発生する傾斜磁場コイルを含む傾斜磁場発生手段
と、被検体へ照射する高周波磁場を発生する高周波コイ
ルと、被検体から発生するＮＭＲ信号を検出する手段
と、前記検出された信号を画像化する手段とを備えたＭ
ＲＩ装置において、前記静磁場発生手段の表面から所定
距離を置いた位置であって、前記静磁場発生手段の均一
磁場空間と前記静磁場発生手段の表面との間に、前記静
磁場の均一度を調整する磁性体片又は磁極片を支持手段
によって所定位置へ配置可能としたものである。そし
て、本発明では、前記磁性体片又は磁極片の支持手段は
前記高周波コイルのコイル支持体を用いると良く、ま
た、前記磁性体片又は磁極片を前記コイル支持体へ前記
高周波コイルの中心に対し同心円状の位置に複数個配置
すると良い。更に、前記高周波コイルは着脱可能なカバ
ーに覆われており、このカバーを取り外すことにより前
記磁性体片又は磁極片の着脱、又は位置の微調整を可能
とすると良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の
形態のＭＲＩ装置の全体構成図を示すブロック図であ
る。このＭＲＩ装置は、磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用
して被検体１の断層画像を得るもので、そのために、被
検体１を収容する空間を有した静磁場発生部２と、中央
処理装置（以下、ＣＰＵという）８と、シーケンサ７
と、送信系４と、傾斜磁場発生系３と、受信系５と信号
処理系６とを備えている。

【００１３】上記静磁場発生部２は、超電導磁石、常電
導磁石または永久磁石から成る静磁場発生源を有し、被
検体１の周りにその体軸方向または体軸と直角方向に均
一な磁束を発生するもので、上記被検体１の周りのある
広がりを持った空間にある所定の均一な磁場強度を有し
た計測空間を形成する。

【００１４】上記シーケンサ７は、ＣＰＵ８の制御で動
作し、被検体１の断層画像のデータ収集に必要な種々の
命令を送信系４及び傾斜磁場発生系３並びに受信系５に
送るものである。

【００１５】上記送信系４は、高周波発振器１１と変調
器１２と高周波増幅器１３と送信用高周波コイル１４ａ
とから成り、上記高周波発振器１１から出力された高周
波パルスをシーケンス７の命令に従って、変調器１２で
振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波
増幅器１３で増幅した後に被検体１に近接して配置され
た送信用高周波コイル１４ａに供給することにより、電
磁波が上記被検体１に照射されるようになっている。

【００１６】上記傾斜磁場発生系３はＸ、Ｙ、Ｚの三方
向に巻かれた傾斜磁場コイル９とそれぞれのコイルを駆
動する傾斜磁場電源１０とから成り、上記シーケンサ７
からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源１
０を駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの直交する三方向
の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを被検体１に印加するよう
になっている。この傾斜磁場の加え方により、被検体１
に対するスライス面を設定することができる。

【００１７】上記受信系５は、受信用高周波コイル１４
ｂと増幅器１５と直交位相検波器１６とＡ／Ｄ変換器１
７とから成り、上記送信用の高周波コイル１４ａから照
射された電磁波による被検体の応答の電磁波（ＮＭＲ信
号）を被検体１に近接して配置された受信用高周波コイ
ル１４ｂで検出し、増幅器１５及び直交位相検波器１６
を介してＡ／Ｄ変換器１７に入力してディジタル量に変
換する。この際、Ａ／Ｄ変換器１７はシーケンサ７から
の命令によるタイミングで、直交位相検波器１６から出
力された二系列の信号をサンプリングし、二系列のディ
ジタルデータを出力する。それらのディジタル信号は信
号処理系６に送られフーリエ変換されるようになってい
る。この信号処理系６は、ＣＰＵ８と磁気ディスク１８
及び磁気テープ１９等の記録装置とＣＲＴ等のディスプ
レイ２０とから成り、上記ディジタル信号を用いてフー
リエ変換、補正係数計算、画像再構成等の処理を行い、
任意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演
算を行って得られた画像をディスプレイ２０に表示する
ようになっている。

【００１８】次に本発明の一実施の形態を示す。図２は
従来例で用いた図６の下部分に対応したものと同じで、
静磁場発生部２の磁石中心断面図である。傾斜磁場コイ
ル９は、磁極片５３ａに固定されているスタッドボルト
６１にネジ６３で固定され、その上面は磁極片５３ａの
環状突起部５６の上面と一致している。すなわち、傾斜
磁場コイル９は磁極片５３ａの凹部に収容されている。
送信用高周波コイル１４ａは、傾斜磁場コイル９を貫通
して磁極片５３ａに固定されているスタッドボルト６２
に、ネジ６４で固定されている。６０は断熱材で、傾斜
磁場コイル９で発生した熱が磁極片５３ａを介して永久
磁石ブロック５２ａへ伝達されることを防止するもので
ある。したがって、この熱伝達の防止の観点から、傾斜
磁場コイル９及び送信用高周波コイル１４ａを固定する
ためのスタッドボルト６１、６２は熱伝導率の低い材
質、例えば、ステンレス製や樹脂製のものを用いること
が好ましい。その他は従来例で説明した内容と同一であ
るので省略する。

【００１９】図３は本発明に係る送信用高周波コイル１
４ａの斜視図である。７０は銅板で形成されたコイル
で、７５がその保持部材であり、例えばエポキシ樹脂製
である。この保持部材７５には、前記スタッドボルト６
２へこの送信用高周波コイル１４ａを固定するための穴
の他に、コイル７０の中心点を中心とした同心円上に複
数個のネジ加工が施された穴７１が設けられ、それらの
穴７１に磁石片又は鉄片の挿入が可能となっている。

【００２０】図４は図３の穴７１部の断面図である。７
４が磁石片、７３が鉄片、７２は樹脂製ネジである。磁
場の空間的歪み補正のため、鉄片か磁石片を使用する必
要があり、同一の穴７１で両方使用可能にするため、以
下の構成としている。保持部材７５の穴７１はネジ穴と
し、磁石を使用する場合にはその穴に磁石片７４を挿入
し樹脂製ネジ７２で抜け防止をする構造としている。さ
らに鉄片使用の場合には、鉄片の変わりに鉄製ネジを保
持部材７５のネジ穴にねじ込むことで固定する構造とし
ている。磁石片７４のかわりに鉄片を挿入し樹脂製ネジ
７２で固定する構造でも良い。

【００２１】次に、本発明による静磁場均一度の調整方
法について説明する。据え付け時の磁場均一度測定時又
はファントム撮影によって画像歪が認められた場合に
は、先ず前記メカニカルシミングを実行する。そしてメ
カニカルシミングを実行しても磁場均一度が達成できな
くなったところで、図２に示すカバー５０を取り外す。
このカバー５０を取り外すと、送信用高周波コイル１４
ａが露出し、図３の鉄片シミング用の穴７１が現われ
る。

【００２２】そして、前記磁場均一度測定結果又はファ
ントム画像歪を参照しながら、磁場強度の不均一を生じ
ている個所を特定し、その位置に対応した所の穴７１
へ、シミング用の鉄片７３又は磁石片７４を挿入し、あ
るいはその位置の鉄片７３又は磁石片７４を取り外す。

【００２３】本実施の形態によれば、均一度の調整が非
常に微小な場合には、穴７１のネジ構造を利用し、鉄片
７３又は磁石片７４を穴の深さ方向へその位置を調整す
ることで対応することも可能である。

【００２４】本実施の形態によれば以下の如き効果があ
る。・開口部カバーを外すだけで鉄片シミングが可能となっ
た。・据え付け時の高精度磁場均一度調整が可能となり、高
精度磁場均一度を必要とするＥＰＩ撮影法などに対応が
可能となる。・鉄片シミングにおいても静磁場発生手段の温度を変化
させずにすむため据え付け時間を短縮できる。・アーチファクトを低減できる。

【００２５】ＭＲＩ装置における計測空間、すなわち均
一磁場空間は通常、球状又は楕円球状に形成されるた
め、以上の如き構成は、磁場不均一部分が生ずる位置は
様々であるので、図６の上部分に対しても同様の構造を
採用すると良い。これによって、上下において静磁場均
一度の調整が可能となる。勿論、上下のいずれか一方の
みを上記の如き構成とする例もある。

【００２６】更に、均一度調整のための穴７１は、高周
波コイル７０を搭載した部材７２に設けたが、高周波コ
イル７０を別体とし、調整のためだけの部材を設けて、
この部材中に同心円状の穴を設けて調整するやり方もあ
る。また、同心円状配置穴としたが、縦横マトリックス
状の如き穴配置例もある。更に、当然のことながら、メ
カニカルシミングと併せて均一度調整を行うことが好ま
しい。

【００２７】なお、本発明を永久磁石方式のＭＲＩ装置
に適用した実施形態を説明したが、本発明はこれに限定
されるのではなく、静磁場の発生源が計測空間を間に挟
んで対向して設けられる方式のものであれば、超電導方
式や常電導方式のＭＲＩ装置にも適用可能であることは
言うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、鉄片シミングによる磁
場均一度調整を極めて容易に実現可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＭＲＩ装置の一実施の形態の全体構成
ブロック図である。

【図２】一実施の形態のＭＲＩ装置の断面図である。

【図３】一実施の形態の送信用高周波コイルの斜視図で
ある。

【図４】一実施の形態の送信用高周波コイルの断面図で
ある。

【図５】従来の静磁場発生手段の斜視図である。

【図６】従来の静磁場発生手段の断面図である。

【符号の説明】

１４ａ送信用高周波コイル７１穴７２樹脂製ｓネジ７３鉄片７４磁石片７５保持部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体を収容する空間に均一な静磁場を
発生する静磁場発生手段と、前記静磁場へ重畳する勾配
磁場を発生する傾斜磁場コイルを含む傾斜磁場発生手段
と、被検体へ照射する高周波磁場を発生する高周波コイ
ルと、被検体から発生するＮＭＲ信号を検出する手段
と、前記検出された信号を画像化する手段とを備えたＭ
ＲＩ装置において、前記静磁場発生手段の表面から所定距離を置いた位置で
あって、前記静磁場発生手段の均一磁場空間と前記静磁
場発生手段の表面との間に、前記静磁場の均一度を調整
する磁性体片又は磁極片を支持手段によって所定位置へ
配置可能としたことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項２】前記磁性体片又は磁極片の支持手段は前
記高周波コイルのコイル支持体であることを特徴とする
請求項１に記載のＭＲＩ装置。
【請求項３】前記磁性体片又は磁極片を前記コイル支
持体へ前記高周波コイルの中心に対し同心円状の位置に
複数個配置したことを特徴とする請求項２に記載のＭＲ
Ｉ装置。
【請求項４】前記高周波コイルは着脱可能なカバーに
覆われており、このカバーを取り外すことにより前記磁
性体片又は磁極片の着脱、又は位置の微調整を可能とし
たことを特徴とする請求項１乃至３に記載のＭＲＩ装
置。