JP2001078984A

JP2001078984A - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP2001078984A
Application number: JP26137999A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tazaki; 寛田崎; Hirotaka Takeshima; 弘隆竹島; Takao Honna; 孝男本名
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】磁場均一度調整のためのシミングに要する時
間を比較的抑制できかつ高い磁場均一度を達成できるＭ
ＲＩ装置を提供する。【解決手段】磁石装置１０の磁性体シム配置領域３２
上へ配置される複数の単位磁性体シム３４の設置可能位
置３６の間隔を、その単位磁性体シム３４の大きさより
小さくする。これにより、磁場均一度の調整作業におい
て、高い磁場均一度を、効率良く達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強磁性体等を用い
たシム手段を備えた磁気共鳴イメージング装置（以下Ｍ
ＲＩ装置と称する）に係り、特にシムの調整に好適な技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置は、超電導磁石や常電導磁石
あるいは永久磁石によって静磁場空間を形成させ、この
静磁場空間内に被検体を載置した状態で、高周波パルス
や傾斜磁場を所定のシーケンスに従って印加させること
で、撮像を行っている。ＭＲＩ装置において、画質向上
のパラメータは種々存在し、その一つに静磁場の均一度
が挙げられる。

【０００３】従来、静磁場の均一度を向上する手段とし
ては、強磁性体を用いたものがあり、図３にその一例を
示す。例えば、複数の単位磁性体シム３４を平板状の磁
性体シム装着トレー３８上に配置し、磁性体シム装着ト
レー３８は例えば真空槽上に配置している。単位磁性体
シム３４は、例えば図４に示すような薄型の直方体の形
状にして、升目状に配置する。単位磁性体シム３４の設
置可能な位置の数としては、例えば２０００個程度であ
るが、説明を簡単にするために、モデルとして６４個の
場合を示した。ただし、○印は、設置する単位磁性体シ
ム３４の中央位置３６、または、ねじで単位磁性体シム
の中央のみを固定する場合のねじ穴を示している。以下
では、単位磁性体シム３４の設置位置３６は、単位磁性
体シム３４をその中央でねじ留めをする場合を例にとっ
て、その中央位置を１つのねじで固定する場合のねじ穴
３６として示す。しかし、単位磁性体シム３４はねじで
は固定せず、接着剤で固定してもよい。この場合には○
印は磁性体シムを接着するその中央位置を示す。

【０００４】磁性体シム装着トレー３８には縦８個、横
８個で合計６４個の穴が空けられており、ネジを用い各
単位磁性体シム３４を固定する。

【０００５】各箇所に配置した単位磁性体シム３４が、
均一磁場空間において磁場分布に与える影響は、それぞ
れ違う。単位磁性体シム３４が磁場分布に与える影響
は、あらかじめ実測や計算機シミュレーションにより求
めておく。磁場均一度調整の各段階では、測定した磁場
分布から、磁場均一度を更に高めるように、単位磁性体
シム３４の配置の最適化を繰り返して、徐々に到達磁場
均一度を上げていく。その際には、線形計画法等の計算
手法を用いる。また、磁場均一度を表示するには、球面
調和関数の展開係数項で表わす方法が一般的であり、こ
れを用いれば、最適化計算が効率化するといった利点が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、均一度を
向上するために、計算を行って単位磁性体シム３４の配
置を移動させている。しかし、単位磁性体シム３４の間
隔が粗い（単位磁性体シム３４の大きさが大きい）場合
は、最適磁性体シム配置を計算するための計算時間、磁
性体シムを配置する作業のための時間は短くてすむが、
細かい移動ができないため、達成均一度が低いという短
所がある。一方、単位磁性体シム３４の間隔を細かく
（単位磁性体シム３４の大きさを小さく）すれば、達成
磁場均一度を高くできるが、調整する数が多くなるため
最適磁性体シム配置を計算するための計算時間、磁性体
シムを配置する作業のための時間は長くなる。

【０００７】そのため、従来は単位磁性体シムの大き
さ、単位磁性体シム配設のためのパターンの間隔は、達
成すべき磁場均一度目標と、単位磁性体シム配置の最適
化計算に要する時間を考慮して、適宜調整して決められ
ていた。

【０００８】本発明の目的は、磁場均一度調整のための
シミングに要する時間を比較的抑制できかつ高い磁場均
一度を達成できるＭＲＩ装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、均
一静磁場空間領域を生成する磁石装置と、均一静磁場空
間の磁場均一度を調整するシム手段とを有する磁気共鳴
イメージング装置において、前記シム手段を搭載するト
レーを備え、前記シム手段は複数個の単位シム片で構成
されると共に、前記トレーは前記複数個の単位シム片の
配置可能位置を示す第１のパターンと第２のパターンを
有し、第１のパターンは単位シム片の一次配置位置を示
し、第２のパターンは第１のパターン上に配置された単
位シム片のうち所望の条件を満たす単位シム片を移動す
る二次配置位置を示すものであり、この二次配置位置は
第１のパターン上で隣接する２つの単位シム片の中心間
距離ｄより短い移動が可能な位置となるよう構成するこ
とによって達成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明が適用されるＭＲＩ装置の
一例である垂直磁場方式の開放型超電導磁石装置を有す
るＭＲＩ装置を図１及び２を参照して、まず説明する。

【００１１】ＭＲＩ装置の開放型磁石装置１０は対向す
る上下一対の磁石組立体１２、１４を有しており、これ
ら上下一対の磁石組立体１２、１４は、それぞれその間
に均一静磁場空間領域１６を生成するための主超電導コ
イル１８およびこの主超電導コイル１８が生成する静磁
場の均一度を調整する調整超電導コイル２０、これら主
超電導コイル１８および調整超電導コイル２０を超電導
温度以下に冷却する冷媒を保持しかつこれら超電導コイ
ルを収容している冷媒容器２２、熱の対流を防ぐため冷
媒容器２２の全体を内包している冷却容器として働く非
磁性材料、例えばアルミニウム、ステンレス鋼製の真空
槽２４およびこれらの外側を包囲し超電導コイルからの
漏洩磁束を抑制する強磁性体プレート２６から構成され
ている。上下の磁石組立体１２、１４のそれぞれの冷媒
容器２２および真空槽２４は連結管２８によって連結さ
れており、かつ上下それぞれの強磁性体プレート２６、
２６はヨーク３０によって互いに支持されると共に磁気
的に結合されている。

【００１２】図５乃至８を参照して本発明の第１の実施
形態を説明する。

【００１３】本実施形態の磁性体シム装着トレー３８は
平板形状に形成され、磁性体シム装着トレー３８に空け
る穴の配置図、あるいは、設置する単位磁性体シム３４
の中央位置の配置図、を各○印で示した。トレー３８に
は、升目中央部に空けた穴Ａと、穴Ａに対し距離ｄ／√
２だけ離れている穴Ｂ（升目交差部）を備えている。

【００１４】このようなトレー３８において単位磁性体
シム３４の最適化配置は、次のステップより成ってい
る。即ち、第１のステップでは穴Ａ（第１パターン穴）
のみを用いて行う。その配置結果を図６に示す。

【００１５】次にステップ２では穴Ｂ（第２パターン
穴）を用いて再配置を行う。図６のステップ１での最適
化の結果に基づいて配置した単位磁性体シム３４のう
ち、穴Ｂへ位置を替えることができるもの（グループ
Ｂ）は、図７で斜線で示したものである。これらは、そ
れぞれその中央位置を●位置へ移動することが可能であ
る。図８に移動した結果を示す。●位置（１８個）のう
ち、移動させることによって、磁場均一度が更に向上す
る組み合わせをコンピュータ計算により求める。ただ
し、ステップ２での最適化配置を計算する際のもととな
る、ステップ１実行後の磁石の作る磁場分布データに関
しては、実測で求めても良いし、ステップ１の配置結果
をもとにコンピュータで計算し直しても良い。なお、図
７において便宜的な意味で移動可能な位置を●で示した
が、これに限るものではない。

【００１６】また、図９では、図６で示されている一次
配置された単位磁性体シム３４を第一の実施形態とは違
う別の移動可能性の基準に基づいてグループＡ（移動不
要）のシムとグループＢ（移動可能）のシムに分類した
結果を示している。

【００１７】この場合、ステップ１は同じであるが、ス
テップ２において用いる磁性体シム３４を異ならせてい
る。ステップ２で用いる単位磁性体シムを３個とし、こ
の３個は周りを他の単位磁性体シム３４に囲まれておら
ず、これらの単位磁性体シム３４自身が磁場分布に与え
る影響を予測しやすい、というものとしている。隣に単
位磁性体シム３４が多く近接している場合には、隣の単
位磁性体シム３４の影響により、反対向きの磁場が生成
されるので、磁化が飽和しない。この場合、単位磁性体
シム３４の作る磁化が非線形となるので、コンピュータ
による計算等で最終の磁場分布が予測しにくくなるとい
うことがある。しかし、このようにステップ２におい
て、隣に単位磁性体シム３４のないものを選び、それら
を最適化の対象としているので、ステップ２においてよ
り正確な磁場均一度調整ができる。

【００１８】以上、第一の実施形態では、磁性体シム配
置の最適化計算を行うための時間、磁性体シムを配置す
る作業のための時間は従来技術とほとんど同じである
が、いくつかの単位磁性体シム３４をｄ／√２だけ移動
させるため、微調整が行え、磁場均一度を更に向上させ
ることができる。

【００１９】また、単位磁性体シム３４が周りに存在し
ない単位磁性体シム３４を移動の対象に選択すれば、最
適化計算の時間も短縮できる。

【００２０】図１０、１１を参照して本発明の第二の実
施形態を説明する。本実施形態では単位磁性体シム３４
の一次配置位置から移動を許される第２のパターンの隣
接する二次配置可能位置までの距離を更に細かくした例
である。

【００２１】図１０のように穴Ａと穴Ｂとの間隔をｄ／
２としたものである。この場合、移動可能な穴の位置が
第一の実施形態より多くなっており、この●印の穴の中
から第一の実施形態と同様に最適配置を求めるため、到
達均一度を更に高めることができる。その結果、ステッ
プ２の最適化結果は図１１のようになる。

【００２２】図１２、１３、１４を参照して本発明の第
三の実施形態を説明する。

【００２３】本実施形態は、磁性体シム装着トレー３８
の穴Ａ（第１のパターン）の位置は第一の実施形態と同
じであるが、穴Ｂは穴Ａに置かれた磁性体シム３４を４
分割したときのそれぞれの中心位置に設けられている。
本実施形態の場合、一辺ｄの長さの１升に対して、穴、
磁性体シムの中央位置で表している磁性体シムの設置可
能箇所、が５つずつ空けられている。まず、ステップ１
においては各升目の中央の穴（穴Ａ）に単位磁性体シム
３４が一次配置される。そして、ステップ２において最
適化計算に用いる磁性体シムは、図１３で示している先
の単位磁性体シム３４の１／４に相当する第２の単位磁
性体シム４０である。すなわち、一辺の長さがｄ／２の
第２の単位磁性体シム４０を４つ組み合わせて単位磁性
体シム３４を形成させ、最初のステップは４つ組み合わ
せた単位磁性体シムで調整し、次のステップの第２の単
位磁性体シム４０で調整している。

【００２４】ステップ２では図１３に示した４４個の移
動可能箇所（●）から一辺の長さがｄ／２の第２の単位
磁性体シム４０の最適化配置を求め、その結果を図１４
に示す。

【００２５】以上の第一乃至第三の実施形態では、磁石
形態が垂直磁場方式の開放型磁石の場合について説明し
たが、図１５に示すように磁石形態が水平磁場方式の場
合にも適用できる。

【００２６】図１５を参照して本発明の第四の実施形態
を説明する。本実施形態は水平磁場方式の磁石装置の磁
性体シム配置領域、例えば円筒型の磁石装置の内外の壁
面に沿って設けられる。

【００２７】磁性体シム装着トレー３８は、図１５のよ
うに長方形に形成され、円筒形状の磁石に沿って配列さ
れ、引き出して調整できるようになっている。直方体の
単位磁性体シム３４の大きさに比べて装着のための穴の
間隔は小さくなっている。このため、穴あるいは磁性体
シムの中央位置を表わしている磁性体シムの設置可能箇
所、を第１パターンの穴、第２パターンの穴に分け、ス
テップ１においては、第１パターンの穴で最適化配置を
求める。次にステップ２において隣に単位磁性体シム３
４のないものについて、第２パターンの穴へ移動できる
ものの中から最適化配置をもとめ、到達均一度をさらに
良くする。本実施形態では、磁性体シム装着トレー３８
の穴を一列にしているが、円筒形状を損なわず、かつ引
き出し可能であれば２列や３列の穴の配列にしてもよ
い。

【００２８】以上、単位磁性体シム３４を装着するため
に、装着トレー３８を用いた。しかし、単位磁性体シム
を装着するために、装着トレーは使わず、磁石装置の磁
性体シム配置領域に直接接着剤等を用いて配置してもよ
い。この場合、第１のパターン、第２のパターンを示す
穴の変わりに、マーキングすれば同様の効果を得られ
る。

【００２９】また、上述の各実施例では単位磁性体シム
３４の移動についてのみ述べたが、大きさを変えずに厚
みを変えることでも均一度の調整が可能である。つま
り、単位磁性体シム３４の移動だけでなく、単位磁性体
シム３４自体の厚みを考慮することで、より正確な均一
度を達成できる。例えば、第２パターンの穴へ移動する
単位磁性体シム３４の厚みを１．５倍や２倍にしたり、
第２パターンへ移動する単位磁性体シム３４の厚みは変
えず第１パターンに残る単位磁性体シム３４の厚みを変
えるなどを行えば、より細かい調整が行える。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、垂直磁場及び水平磁場
方式のＭＲＩ装置において、単位シム片を隣接する単位
シム片間距離より短い距離で移動できるようにしたた
め、配置計算および配置作業に要する時間増加を抑制し
ながら、高い磁場均一度を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるＭＲＩ装置の一例である開
放型超電導磁石装置を有するＭＲＩ装置の概略外観斜視
図。

【図２】図１の縦断面図。

【図３】従来の単位磁性体シムの配列パターンを示す平
面図。

【図４】単位磁性体シムの斜視図。

【図５】第一の実施形態を示す平面図。

【図６】第一の実施形態を示す平面図。

【図７】第一の実施形態を示す平面図。

【図８】第一の実施形態を示す平面図。

【図９】第一の実施形態を示す平面図。

【図１０】第二の実施形態を示す平面図。

【図１１】第二の実施形態を示す平面図。

【図１２】第三の実施形態を示す平面図。

【図１３】第三の実施形態を示す平面図。

【図１４】第三の実施形態を示す平面図。

【図１５】第四の実施形態を示す平面図。

【符号の説明】

１０開放型磁石装置１２上側磁石組立体１４下側磁石組立体１６均一静磁場空間領域１８主超電導コイル２０調整超電導コイル２２冷媒容器２４真空槽、冷却容器２６強磁性体プレート２８連結管３０ヨーク３４単位磁性体シム３６単位磁性体シム配置可能位置の穴３８磁性体シム装着トレー４０第２の単位磁性体シム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】均一静磁場空間領域を生成する磁石装置
と、均一静磁場空間の磁場均一度を調整するシム手段と
を有する磁気共鳴イメージング装置において、前記シム
手段を搭載するトレーを備え、前記シム手段は複数個の
単位シム片で構成されると共に、前記トレーは前記複数
個の単位シム片の配置可能位置を示す第１のパターンと
第２のパターンを有し、第１のパターンは単位シム片の
一次配置位置を示し、第２のパターンは第１のパターン
上に配置された単位シム片のうち所望の条件を満たす単
位シム片を移動する二次配置位置を示すものであり、こ
の二次配置位置は第１のパターン上で隣接する２つの単
位シム片の中心間距離ｄより短い移動が可能な位置であ
ることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】上記トレーの第１のパターン上の配置可
能位置と第２のパターン上の配置可能位置との距離はｄ
／２あるいはｄ／√２であることを特徴とする請求項１
に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】上記単位シム片は複数の分割単位シム片
で構成され、上記二次配置位置へ移動可能な単位シム片
は分割単位シム片の一部がそれぞれ個別に第２のパター
ン上へ移動することを特徴とする請求項１に記載の磁気
共鳴イメージング装置。