JP2002017709A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 傾斜磁場コイルの振動によって起こる静磁場
発生源の振動を抑制し、安定したＭＲ画像を再構成でき
る磁気共鳴イメージング装置を提供する。 【解決手段】 計測空間５を挟んで上下方向に静磁場発
生源である超電導コイル2を収納した真空容器９が対向
して配設され、その外側には鉄板17と鉄柱（図示せず）
から成る磁気シールドが配設され、その内側には傾斜磁
場コイル21が配設されている。傾斜磁場コイル21は鉄板
17に固定した支持具25によって支持されている。傾斜磁
場コイル21が真空容器９とは分離されて支持されている
ので、傾斜磁場コイル21の振動が静磁場発生源に伝播す
るのが抑制される。

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）に適した傾斜磁場
発生装置に係り、特にＭＲＩ装置での画像劣化の要因と
なる振動を低減する傾斜磁場発生装置の取り付け構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、本発明に関係するＭＲＩ装置の従
来例について、図５〜図７を用いて説明する。図５はＭ
ＲＩ装置の従来例の全体斜視図、図６は図５の計測空間
における横断面図、図７は図５の縦断面図である。図５
において、ＭＲＩ装置は垂直磁場方式の静磁場発生装置
を備えており、計測空間５の上下に対向して配置された
真空容器９内に内包された静磁場発生源である超電導コ
イル２によって、計測空間５に垂直方向の静磁場が生成
されている。静磁場発生源を内包する真空容器９の外周
部には、漏洩磁場を低減するための磁気シールドを構成
する鉄板17と鉄柱18が配設されている。

【０００３】図６、図７を用いて装置の構造の詳細につ
いて説明する。図５において、座標系として、計測空間
５の中心を原点とし、垂直方向にＺ軸、左右方向にＸ
軸、前後方向（奥行方向）にＹ軸を設定する。図６は計
測空間５の中心（原点）0を通り、Ｚ軸に垂直な平面で
切断した横断面図である。図６において、磁気シールド
の２本の鉄柱18と、上下の真空容器９を接続する第４の
連結管14は、計測空間５の中心0に対し、奥側で、かつ
左右方向に離れた位置に配設され、計測空間５からみて
装置の前方及び左右方向は開放されている。図７は図６
のA-O-Bを切断線とする縦断面図で、左側半分がＹ軸方
向（前方からＺ軸まで）のもので、右側半分がＺ軸から
右側に連結管14及び鉄柱18を通るものである。

【０００４】図７において,静磁場発生源である超電導
コイル２は,計測空間５を間に挟んで上下方向に対向し
て対称に配置され、計測空間５に上下方向の高強度の均
一な静磁場を発生する。計測空間５は均一磁場発生領域
ともいわれる。ここで、超電導コイル２については１個
の例を示したが、通常は複数個から成る場合が多い。超
電導コイル２は液体ヘリウムなどの冷媒４に浸漬され、
支持体によって支持されて冷却容器６に収納されてい
る。冷却容器６は超電導コイル２を超電導状態になるま
で冷却し、維持する。上下の冷却容器６はその間に配設
された第１の連結管11によって所定の距離を保持して支
持される。冷却容器６の外側には、冷凍機（図示せず。
通常装置の上部に配設される）によって極低温に冷却さ
れた第１の熱シールド７と、その外側に位置する第２の
熱シールド８が配設され、冷媒４の蒸発を抑えている。
更に、第１、第２の熱シールド７、８はその間に配設され
た第２、第３の連結管12、13によって所定の距離を保持
して支持されるとともに、熱的に連結されている。冷却
容器６、第１の熱シールド７及び第２の熱シールド８は
真空断熱の目的で、真空容器９内に収納されている。真
空容器９もその間に配設された第４の連結管14によって
所定の距離を保持して支持される。

【０００５】上記の超電導コイル２の冷却構造におい
て、第２、第３の連結管12、13の構成材料として、アル
ミニウムなどの高熱伝導率を有する材料を用いることに
より、冷凍機を上下の真空容器９のそれぞれに１台ずつ
設ける必要がなくなり、システム全体に１台の冷凍機で
間に合わせることができる。また、第４の連結管14につ
いては、図６では計測空間５の左右に１本ずつ配設され
ているが、この本数はこれに限定されず、２本以上ずつ
の場合も、また、本数が左右非対称の場合もある。

【０００６】一方、静磁場発生源である超電導コイル２
によって発生された磁束によって装置の外部にも広がる
ので、この磁束による漏洩磁場を低減するために、真空
容器９の外周部には鉄などの強磁性体から成る磁気シー
ルドが配設されている。具体的には、上下の真空容器９
の上下を板状体の鉄板17で囲み、更に上下の鉄板17を柱
状の鉄柱18によって磁気的に接続している。上下の真空
容器９は、それぞれ上下の鉄板17に複数箇所、例えば４
箇所、ボルトなどの固定具20で固定されている。このよ
うに静磁場発生源の周囲を鉄などの強磁性体で囲むこと
により、装置外部に発生する漏洩磁束に対して磁路（帰
路）が形成されるので、漏洩磁場が計測空間５から離れ
た遠方にまで広がることを抑制できる。また、本例で用
いられる強磁性体としては、磁気的に強磁性を示すもの
であれば鉄以外の材質も選択可能であるが、磁気的特
性、機械的強度、コストを考慮すると、一般には鉄の使
用が望ましいので、鉄が使用されている。

【０００７】他方、図６に示す如く、上下の真空容器９
を接続する第４の連結管14及び鉄柱18は、Ｘ軸上には配
置されておらず、計測空間５の上下方向の中心軸である
Ｚ軸より奥側（後方）に配置されている。すなわち、真
空容器９はＺ軸より奥側で第４の連結管14によって支持
され、鉄板17はＺ軸より奥側で鉄柱18によって支持さ
れ、かつ磁気的に接続されている。このために、Ｘ軸上
には第4の連結管14も鉄柱18も存在せず、装置外部から
計測空間5に挿入された被検体に対して、術者は装置の
横側から自由にアクセスすることができる。この結果、
術者はＩＶＭＲ（インターベンショナルＭＲ）などを含
む種々の処置をより容易に行うことができる。また、Ｍ
ＲＩ装置の計測空間５の中に入った被検体から見た場合
には、横方向の視野が広がったことにより、開放感が大
きくなるため、安心して検査が受けられるという効果が
生まれている。

【０００８】更に、ＭＲＩ装置として機能を発揮するた
め、計測空間5を挟んで上下方向に傾斜磁場コイル21及
び、高周波コイル（以下、RFコイルと略称する）22が対
向して配置されている。ここで、傾斜磁場コイル21は真
空容器9にボルトなどで固定して支持するのが一般的で
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来例の如く構成され
たＭＲＩ装置においては、傾斜磁場コイル21の動作時の
振動によって、核磁気共鳴画像（ＭＲ画像）が劣化する
という問題点を有している。この問題は、真空容器９に
固定されて、高磁場（計測空間５）内に配置された傾斜
磁場コイル21には、動作時にパルス電流が流れるため、
ローレンツ力が発生し、傾斜コイル21自体が振動するこ
とに起因する。傾斜磁場コイル21の振動はこれを支持す
る真空容器９、更に超電導コイル２を収納した冷却容器
６に伝わり、超電導コイル２を振動させる。超電導コイ
ル２の振動は、計測空間５内の磁場変動を発生させ、結
果としてＭＲ画像上にアーチファクトとなって現れる。

【００１０】以上のことに鑑み、本発明では、傾斜磁場
コイル21の振動によって起こる超電導コイル２の振動を
抑制し、安定したＭＲ画像を再構成できるＭＲＩ装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【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装置は、計測空間に均一な静磁場を
発生するために、計測空間を挟んで対向して配置された
静磁場発生装置と、計測空間に傾斜磁場を発生するため
に、計測空間を挟んで前記静磁場発生装置の内側に対向
して配置された傾斜磁場発生装置と、計測空間に挿入さ
れた被検体に電磁波を照射したり、被検体からの核磁気
共鳴信号を検出するために、傾斜磁場発生装置の内側に
配置された高周波コイルと、前記核磁気共鳴信号を用い
て被検体の物理的性質をあらわす画像を得る画像再構成
手段と、被検体の検査条件を制御する制御手段とを備え
た磁気共鳴イメージング装置において、前記静磁場発生
装置が少なくとも超電導特性を有する物質から成る１個
以上の磁場発生素子で構成された静磁場発生源と、該静
磁場発生源を超電導特性を示す温度に冷却、維持する冷
却手段と、前記磁場発生素子を連結、支持する磁場発生
素子支持手段と、前記磁場発生素子の周囲を包囲する強
磁性体及び／又は弱磁性体とから構成され、前記傾斜磁
場発生装置が前記強磁性体及び／又は弱磁性体に固定さ
れた支持具により支持されている（請求項１）。

【００１２】この構成では、傾斜磁場発生装置を磁気シ
ールドの強磁性体及び／又は弱磁性体に固定した支持具
にて支持し、静磁場発生源を収納した冷却手段から分離
しているために、傾斜磁場発生装置の動作時に発生する
振動が静磁場発生源に伝わることがないので、静磁場発
生源の振動が抑制され、計測空間に生成される静磁場の
均一度が安定に保持され、良好なＭＲ画像を得ることが
できる。

【００１３】また、強磁性体を用いるものとしては、静
磁場発生源からの漏洩磁場を低減する目的で設けられた
ものを兼用している。弱磁性体を用いるものとしては、
例えば静磁場発生源としてアクティブシールド型のもの
を採用したときに専用の支持手段を設ける。

【００１４】本発明のＭＲＩ装置では更に、前記支持具
が前記傾斜磁場発生装置の配設位置を調整する位置調整
手段を具備する（請求項２）。この構成では、傾斜磁場
発生装置を支持する支持具に位置調整手段が具備されて
いるので、傾斜磁場発生装置を計測空間の適正な位置に
精度良く配設することができる。

【００１５】本発明のＭＲＩ装置では更に、前記静磁場
発生装置と、前記傾斜磁場発生装置が計測空間を挟んで
上下方向に対向して配設され、下側の傾斜磁場発生装置
の上部に前記高周波コイルと、被検体を寝載する天板を
支持する天板支持台が配設され、前記傾斜磁場発生装置
は前記強磁性体又は弱磁性体に固定された支持具に支持
され、前記高周波コイルと前記天板支持台は前記冷却手
段に支持される。この構成では、静磁場発生装置の内側
に配設される傾斜磁場発生装置と、高周波コイルと、天
板支持台のうち、傾斜磁場発生装置は静磁場発生源を収
納する冷却手段と分離して磁気シールドの強磁性体など
に支持されるため、傾斜磁場発生装置で発生する振動
は、静磁場発生源や冷却手段に支持される高周波コイル
や天板支持台には伝播することはない。このため、静磁
場発生源の振動は抑制され、ＭＲ画像の画質向上に寄与
すると共に、天板支持台を経由して天板を振動させるこ
とも無くなるので、天板に寝載された被検体に与える不
安も低減される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に添って説明する。図１に、本発明に係るＭＲＩ装置の
第１の実施例の断面図を示す。本実施例は、傾斜磁場コ
イルの支持構造を除き、静磁場発生装置の部分は、図５
〜図７に示した従来例とほぼ同様の構造である。このた
め、図１、図５〜図７を参照しながら、本実施例の詳細
について説明する。先ず、本実施例では、静磁場発生源
である超電導コイル２が計測空間５を挟んで上下方向に
対向して対称に配置されている。超電導コイル２は液体
ヘリウムなどの冷媒３を収納した冷却容器６内に浸漬さ
れ、支持されている。冷却容器６の外側には、冷凍機で
極低温に、冷却された第１の熱シールド７と、その外側
に位置する第２の熱シールド８が配設され、液体ヘリウ
ムなどの冷媒３の蒸発を抑えている。これらの冷却容器
６、熱シールド７、８は真空断熱の目的で、円盤状の真
空容器９内に収納されている。

【００１７】上下方向に配置された超電導コイル２によ
って、計測空間５に高強度で均一な垂直方向の静磁場が
形成される。図示の例では超電導コイル２を１個のみ示
してあるが、計測空間５に均一な静磁場を形成するため
に通常複数個の超電導コイルが配列される。以下、これ
らの超電導コイル群を１個の超電導コイル２で代表する
ことにする。超電導コイル２によって発生された磁束は
装置外部にも広がるので、この装置外部における漏洩磁
場を低減するために、真空容器９の外周部には板状体の
鉄板17と柱状の鉄柱18とから成る強磁性体の磁気シール
ドが設けられている。鉄板17は真空容器９の上下に配設
され、鉄柱18は上下の鉄板17を所定の距離を保持して支
持するとともに、磁気的に接続している。

【００１８】傾斜磁場コイル21は真空容器９の内側に、
計測空間５を挟んで対向して配置され、磁気シールドの
鉄板17に固定された支持具25によって支持されている。
支持具25はステンレス鋼などの非磁性、高強度の金属材
料から成る。支持具25は傾斜磁場コイル21に近接する真
空容器９には直接接触しない構造をしており、真空容器
９の外側に配置された鉄板17に固定されている。このよ
うに傾斜磁場コイル21を鉄板17にて支持することによ
り、傾斜磁場コイル21で発生した振動は鉄板17に伝わる
ことになり、真空容器９には直接伝わることがなくなる
ため、超電導コイル２の振動が抑制される。この結果、
計測空間５の静磁場の磁場強度及び磁場均一度が安定に
保持するため、良好なＭＲ画像を得ることができる。

【００１９】本実施例においては、更に傾斜磁場コイル
21の支持具25は傾斜磁場コイル21の取付位置調整機構を
備えている。この取付位置調整機構について、図２を用
いて説明する。図２は図１の円Ｃ部の拡大図である。図
２において、第１のＬ金具27の水平面で傾斜磁場コイル
21の水平方向の位置調整を行い、垂直面で傾斜磁場コイ
ル21の上下方向の位置調整を行う。支持具25の支持具本
体26の端部の水平面に、水平方向の位置調整を行うため
の第１のＬ金具27の水平面が、ねじA28で固定されてい
る。第１のＬ金具27の水平面には、ねじA28に対し開口
の大きい穴A29があけられており、第１のＬ金具27の水
平方向の位置調整を可能にしている。第２のＬ金具30の
水平面には、傾斜磁場コイル21の端部の水平面がねじC3
3によって固定されている。第１のＬ金具27の垂直面に
は、上下方向の位置調整を行うための第２のＬ金具30の
垂直面が、ねじB31で固定されている。第１のＬ金具30
の垂直面には、ねじB31に対し開口の大きい穴B32があけ
られており、第２のＬ金具30の上下方向の位置調整を可
能にしている。

【００２０】傾斜磁場コイル21の位置調整手順の例を上
げると、先ず、傾斜磁場コイル21の端部の水平面に第２
のＬ金具30の水平面をねじC33で締結し、次に、鉄板17
に固定された支持具25の支持具本体26の端部の水平面に
第１のＬ金具27の水平面をねじA28でゆるめに締結す
る。次に、第１のＬ金具27の垂直面と第２のＬ金具30の
垂直面とを一致させてねじB31にてゆるめに締結する。
次に、傾斜磁場コイル21の水平方向の位置調整を第１の
Ｌ金具27の水平面の穴A29にて行った後、ねじA28をきつ
く締結する。次に、傾斜磁場コイル21の上下方向の位置
調整を第１のＬ金具27の垂直面の穴B32にて行った後、
ねじB31をきつく締結する。

【００２１】次に、本発明に係るＭＲＩ装置の第２の実
施例について説明する。本実施例は、静磁場発生源であ
る超電導コイルとして、アクティブシールド方式のもの
を用いた場合のものである。図３に、第２の実施例の構
造図を示す。図３において、静磁場発生源である超電導
コイル２は計測空間５に均一な静磁場を発生する主コイ
ル2ａと、主コイル2aによって生成される漏洩磁場をシ
ールドするためのシールドコイル2bとから成る。本実施
例の場合も、第１の実施例と同様、主コイル2aとシール
ドコイル2bはそれぞれ複数個の超電導コイルから構成さ
れる。これらの超電導コイル２は第１の実施例と同様
に、冷却容器６内に冷媒に浸漬されて、真空容器９内に
収納されている。本実施例では、超電導コイル２がアク
ティブシールド方式のものであるために、第１の実施例
における鉄板17と鉄柱18とからなる磁気シールドが不要
となる。このため、真空容器９の上下には鉄板17の代り
に非磁性の支持板35を配設して、この支持板35に固定し
た支持具25によって傾斜磁場コイル21を支持している。
支持具25による傾斜磁場コイル21の支持の仕方、位置調
整機構などは第１の実施例と同様である。上下の支持板
35は鉄柱18と同様な構造の支柱（図示せず）によって支
持されており、支持板35及び支柱の材料としてはステン
レス鋼などの非磁性の金属材料が用いられている。

【００２２】図４には、本発明に係るＭＲＩ装置の第３
の実施例の構造図を示す。本実施例では、計測空間５を
挟んで上下に配置される静磁場発生装置は第１の実施例
とほぼ同様であるが、傾斜磁場コイル21、RFコイル22、
天板支持台37の支持構造が従来例と異なる。このため、
図４には、計測空間５より下側の構造図のみ示した。図
４において、静磁場発生源である超電導コイル２を収納
する真空容器９の上側（計測空間側）に、傾斜磁場コイ
ル21、RFコイル22、及び天板支持台37が配置されてい
る。ここで、傾斜磁場コイル21とRFコイル22は従来例や
第１の実施例と同様のものである。天板支持台37は、被
検体を寝載した天板が計測空間５に挿入される際にこれ
を下支えする台で、RFコイル22のすぐ上に配置される。

【００２３】本実施例では、傾斜磁場コイル21は磁気シ
ールドの鉄板17に固定された支持具25によって支持され
ている。これに対し、RFコイル22と天板支持台37はそれ
ぞれRFコイル支柱39と天板支柱40を介して真空容器9に
支持されている。RFコイル22には天板支柱40と接触しな
いように、傾斜磁場コイル21にはRFコイル支柱39と天板
支柱40と接触しないように、それぞれに穴C41、穴D42と
穴E43が設けられている。

【００２４】本実施例においては、傾斜磁場コイル21の
支持系と、RFコイル22と天板支持台37の支持系を分離
し、傾斜磁場コイル21を真空容器９にて支持していない
ため、傾斜磁場コイル21の動作により振動が発生しても
真空容器９を経由して静磁場発生源の超電導コイル２に
振動が伝わることがないので、ＭＲ画像の画質劣化は生
ぜず、また、傾斜磁場コイル21の振動は天板支持台37に
伝わることがないので、天板を振動させて被検体に不安
感を与えることもなくなる。

【００２５】図４には、鉄板17などで構成される磁気シ
ールドを備えたＭＲＩ装置の例を示したが、超電導コイ
ル２としてアクティブシールド方式のものを採用した場
合でも、第２の実施例と同様に傾斜磁場コイル21を真空
容器９の外側に設けた非磁性の支持板に固定した支持具
によって支持することにより、図４の場合とほぼ同様の
構成となり、上記と同じ効果が得られる。

【００２６】また、本実施例においては鉄（強磁性
体）、ステンレス鋼（弱磁性体）をそれぞれ単体で用い
ているか、両者を組み合わせて用いることも可能であ
る。この場合、強度等の面から場所によって使い分ける
ことでコストパフォーマンスを上げることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、傾
斜磁場コイルを静磁場発生源である超電導コイルを収納
した真空容器と分離して配設した支持具にて支持してい
るため、傾斜磁場コイルの動作時に発生する振動が直接
真空容器を経由して超電導コイルに伝わることが抑制さ
れる。

【００２８】この結果、静磁場発生源である超電導コイ
ルの振動を抑制することができるため、計測空間に発生
する静磁場の磁場強度及び磁場均一度が安定に保たれ、
良好なＭＲ画像を得ることができる。また、真空容器へ
伝播される振動が低減されるために、真空容器の振動に
よって発生する騒音も低減される。

【００２９】また、本発明によれば、上記の支持具が傾
斜磁場コイルの配設位置を調整できる位置調整機構を備
えているので、傾斜磁場コイルを計測空間に高精度に配
設することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＭＲＩ装置の第1の実施例の断面
図。

【図２】図1の要部拡大図。

【図３】本発明に係るＭＲＩ装置の第2の実施例の構造
図。

【図４】本発明に係るＭＲＩ装置の第3の実施例の要部
構造図。

【図５】ＭＲＩ装置の従来例の全体斜視図。

【図６】図5の計測空間における横断面図。

【図７】図5の縦断面図。

【符号の説明】

２…超電導コイル（静磁場発生源） ２a…主コイル ２b…シールドコイル ３…冷媒（液体ヘリウム） ５…計測空間（均一磁場発生領域） ６…冷却容器（液体ヘリウム容器） ９…真空容器 11…第1の連結管 14…第４の連結管 17…鉄板 18…鉄柱 21…傾斜磁場コイル 22…高周波コイル（RFコイル） 25…支持具 26…支持具本体 27…第１のＬ金具 28…ねじA 29…穴A 30…第２のＬ金具 31…ねじB 32…穴B 35…支持板 37…天板支持台 39…RFコイル支柱 40…天板支柱

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測空間に均一な静磁場を発生するため
   に、計測空間を挟んで対向して配置された静磁場発生装
   置と、計測空間に傾斜磁場を発生するために、計測空間
   を挟んで前記静磁場発生装置の内側に対向して配置され
   た傾斜磁場発生装置と、計測空間に挿入された被検体に
   電磁波を照射したり、被検体からの核磁気共鳴信号を検
   出するために、傾斜磁場発生装置の内側に配置された高
   周波コイルと、前記核磁気共鳴信号を用いて被検体の物
   理的性質をあらわす画像を得る画像再構成手段と、被検
   体の検査条件を制御する制御手段とを備えた磁気共鳴イ
   メージング装置において、前記静磁場発生装置が少なく
   とも超電導特性を有する物質から成る１個以上の磁場発
   生素子で構成された静磁場発生源と、該静磁場発生源を
   超電導特性を示す温度に冷却、維持する冷却手段と、前
   記磁場発生素子を連結、支持する磁場発生素子支持手段
   と、前記磁場発生素子の周囲を包囲する強磁性体及び／
   又は弱磁性体とから構成され、前記傾斜磁場発生装置が
   前記強磁性体及び／又は弱磁性体に固定された支持具に
   より支持されていることを特徴とする磁気共鳴イメージ
   ング装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装
   置において、前記支持具は前記傾斜磁場発生装置の配設
   位置を調整する位置調整手段を具備することを特徴とす
   る磁気共鳴イメージング装置。