JP2003051415A - 振動低減用の消音積層板を備えた磁気共鳴断層撮影装置 - Google Patents
振動低減用の消音積層板を備えた磁気共鳴断層撮影装置Info
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Abstract
動を低減する。 【解決手段】内部空間(21)を包囲しかつ境界付ける
磁石容器(12)によって包囲されている静磁場磁石
(1)を備え、この内部空間(21)に傾斜磁場コイル
システム(2)が配置された磁気共鳴断層撮影装置にお
いて、この内部空間(21)を境界付ける磁石容器(1
2)の内側面(14)に消音積層板構造(A−E−B、
C−E−D)を設け、これにより、傾斜磁場コイルシス
テム(2)を切換え時に発生する音響振動を吸収する。
Description
分野で被検者の検査に適用される核スピン断層撮影(磁
気共鳴断層撮影と同義語なので、以下では磁気共鳴断層
撮影又は略してMRTとも呼ぶ)に関する。特に、本発
明は、多くの点で全体システムに悪影響をおよぼす構成
機器の振動を低減した磁気共鳴断層撮影装置に関する。
し、画像形成方法として15年以上前から医学や生物物
理学の分野で成功裡に使用されている。この検査方法で
は、被検体は強力な一定磁場に曝される。このためそれ
迄無規則に配列されていた被検体内の原子核スピンが整
列する。その場合、高周波は「整列した」核スピンにあ
る振動を励起する。MRTで、この振動は適当な受信コ
イルにより受信される本来の測定信号を形成する。傾斜
磁場コイルで作られた、非均一な磁場を使用すること
で、その場合、測定被検体は3つの全空間方向に空間的
にコード化される。この方法は撮像すべき断層の自由な
選択を可能とし、この結果被検体、例えば人体の断層画
像を全方向で撮影できる。医学的診断における断層画像
形成方法としてのMRTは、第一に「非侵襲」の検査方
法として、多面においてコントラスト能力により優れて
いる。MRTは、今日、秒及び分の単位の測定時間で優
れた画像品質を可能とする、高い傾斜磁場性能を持つ適
用例を使用している。
展と、より速い画像形成シ−ケンスの採用により、MR
Tは医学の分野で益々その使用領域を広げてきた。最小
侵襲性の外科医療を支援するリアルタイムイメージン
グ、神経学におけるファンクショナルイメージ及び心臓
学における潅流測定は幾つかの少数例に過ぎない。
を図6に示す。図は内部空間に均一な静磁場を発生させ
る静磁場磁石1、例えば能動的漏洩磁場シールドを持つ
軸方向超伝導空心コイル磁石を示す。この磁石1は、内
部で液体ヘリウムに浸されている超伝導コイルからな
る。この磁石1は、通常特殊鋼製の2つの殻からなるタ
ンクで包囲されている。液体ヘリウムを内蔵し、部分的
に磁石コイルの巻心ともなる内側タンクは、低熱伝導性
のGFK(ガラス繊維強化プラスチック)ロッドを経て
室温の外側タンクに懸垂されている。内・外側タンク間
は真空である。
1の内部空間の支持管内部に、支持部材7により同心的
に挿入されている。支持管は外側では外側殻8、内側で
は内側殻9により各々境界付けられている。層10の機
能は後に説明する。
に比例し、空間的に互いに垂直な傾斜磁場を発生させる
3つの部分巻線を持っている。図5に示すように、この
傾斜磁場コイル2はxコイル3、yコイル4及びzコイ
ル5を備え、これらコイルは各々コイル鉄心6に巻回さ
れて、傾斜磁場を目的に合わせて直交座標のx、y及び
z方向に発生する。これらコイルの各々は固有の電流供
給源を備え、無関係な電流パルスをパルスシーケンス制
御装置にプログラムされたシーケンスに応じて振幅及び
時間に正確に発生させる。必要な電流は約250Aであ
る。傾斜磁場投入時間はできるだけ短いものとされるか
ら、250kA/sの大きさの電流上昇率が必要であ
る。静磁場磁石1が発生させる非常に強い磁場(代表的
には、0、22〜1、5T)において、このような開閉
動作にはその際発生するローレンツ力に基づく強い機械
振動を伴う。傾斜磁場システムに機械的に連結される全
てのシステム構成要素(ハウジング、カバー、静磁場磁
石のタンク又は磁石容器、高周波コイル等)は強制的に
振動励起される。
(例えば、特殊鋼からなる磁石容器)で包囲されている
から、その中にパルス変動する磁場に伴い渦流が起き、
これが静磁場との交互作用でこれら構造に力を及ぼし、
これらをも同様に振動させる。
源もある。これは、静磁場磁石の温度を保つための、所
謂低温ヘッドである。これはコンプレッサで駆動され、
静磁場磁石1の容器に機械的な衝撃を与える。
くの面でMRTシステムに悪影響をおよぼす。即ち、 1.非常に強い空気音(騒音)が発生し、被検者、操作
要員及びMRT装置の近くにいるその他の人々に対して
煩わしさとなる。 2.傾斜磁場コイル並びに静磁場磁石が振動すると、ま
たそれらの振動が高周波共振器や静磁場磁石又は傾斜磁
場コイルの内部空間にある検査台に伝わると、それは不
充分な診断画像品質として表れ、その上、誤診にも繋が
りかねない(例えばMRIのためのファンクショナルイ
メージにおいて)。 3.これらの振動が床に又はその逆に伝達するのを抑制
すべく振動を抑制するシステムを設置する必要があり、
これによっても、光学テーブルと同様に、高コストが発
生する。
装置との間の振動エネルギーの伝達には、機械的及び/
又は電気機械的な消音体の使用により対処してきた。
81号明細書は、磁石容器により包囲された磁石を設
け、この容器で内部空間を包囲しかつ境界付け、この内
部空間に傾斜磁場コイルを配置し、該空間を境界付ける
磁石容器の内側面に、傾斜磁場を発生させる電流を投入
した際に生ずる音響振動を吸収する消音構造を設けた核
スピン断層撮影装置を開示している。ここには、液状、
ガス状又は震動可能な消音材で少なくとも1つの消音ク
ッションを形成した構造が示されている。
明細書では、同様に受動的に作用するゴム状の消音部材
(例えば、ゴム軸受)の使用と、傾斜磁場コイルの別設
の真空容器への封入が提案されている。
受動的手段も使われる。即ち、 ・振動源を全体的に封入する。 ・厚くかつ重い材料を使用する。 ・「外部」から消音層、例えばタールを塗付する。
特にMRT装置内部での騒音発生、即ち傾斜磁場コイル
の振動による騒音の発生と該騒音が傾斜磁場コイルの支
持管(図4参照)に伝わり、更にこの振動が内側に向か
って被検者や内部空間に伝わるのを、支持管の内側層9
に消音粘弾性層10を設けることで阻止している。
管と傾斜磁場コイルの間に装着することで、騒音の低減
を図ることは公知である。
明細書は、磁歪材料を特に傾斜磁場コイルに組込み、こ
れにより制御動作時に能動的に対向制御を行い、傾斜磁
場コイルの振動振幅を低減する方法を開示している。
同様に能動的な消音体の使用を教示している。しかしこ
れは、電歪性圧電素子の組込みによるものである。
るMRT装置の音響放射は今なお非常に大きい。
は、MRT装置動作時の騒音伝達を更に減少させること
にある。
れば、請求項1の特徴事項により解決される。なおこれ
に関連した他の請求項は、本発明の思想を特に好ましい
形態で示す。
付ける磁石容器で包囲された静磁場磁石を備え、この内
部空間に傾斜磁場コイルシステムが配置された磁気共鳴
断層撮影装置を提案し、この内部空間を境界付ける磁石
容器の内側面に、傾斜磁場コイルシステムの切換え時に
生ずる音響振動を吸収する消音積層板構造を設ける。
低減する効果がある。その上、高周波共振器及び被検者
の検査台への振動の伝達が減少し、その結果診断画像品
質はほぼ損なわれない。
る。即ち消音積層板構造が開放システムである場合、内
側層(1)が磁石容器の真空を支える内壁を形成し、外
側層(2)がこれら層(1)、(2)間の消音層と共に
本来の消音外壁を形成する。
の磁石容器の内側面だけにわたって延びているのがよ
い。
際、内側層(1)と外側板(2)とが磁石容器の真空を
支える壁を形成し、これら層と板の間に消音層が存在す
る。
の磁石容器の内側面だけにわたって延びているのがよ
い。
面にわたり延びていても好ましい。
音層からなっていてもよい。
の層とそれらの間の消音層とから形成される閉鎖システ
ムであっても全く同様に有利である。
よい。
するのを抑制すべく、本発明のその他の有利な構成で
は、消音積層板構造が開放或いは閉鎖システムの形でリ
ング状に低温ヘッドの回りに配置される。
固有の特性を実施の態様について添付図面に関連して詳
しく説明する。
内部空間を包囲する他の構成部分を模式的に示す平面図
と側面図である。静磁場磁石1は、液体ヘリウムに浸さ
れた超伝導磁石コイルを有し、2つの殻からなるタンク
状の磁石容器12で包囲されている。温度を一定保持す
べく、磁石容器12の外側に所謂低温ヘッド15を備え
る。磁石容器で包囲された内部空間21に、支持部材7
を経て傾斜磁場コイル2を同心的に懸垂している。傾斜
磁場コイル2内に、高周波共振器13も同様に同心的に
設けてある。該共振器は、出力送信器から放出された高
周波パルスを、被検者18内の原子核を励起する交流磁
場に変換し、次に歳差運動する核モーメントから生ずる
交流磁場を受信部に供給される電圧に変換する。被検者
18は、滑りレール17上に置かれた検査台の天板19
上に載せられ、高周波共振器13に設けられたローラ2
0を経てこのシステムの開口又は内部空間に搬送され
る。滑りレール17は、垂直方向に変位可能な支持枠1
6で支持されている。
源、即ち振動中心を持っている。その1つは低温ヘッド
15、他の1つは傾斜磁場コイルである。本発明は、特
定の最適位置に層状に構成された個々の構成要素を使用
することで、騒音の伝達の低減を可能とするものであ
る。
は、磁石容器12、特に磁石内側面14の振動に特に敏
感な範囲、低温ヘッド15の回りの範囲と検査台16、
17、19である。
ルを持っているので、特に比較的高い周波数(100H
z以上)に対しては、質量又は剛性で層の消音性を高め
ることが有効である。従来は、例えば重い箔を接着する
ことでこれを実現していた。磁石容器12の場合、金属
表面とすることが真空技術的にも、設計(サイズ、硬い
表面)及び構造(許容値)的にも有利である。消音積層
板は、その厚さに関して、他の受動的な方法に較べて最
も大きな振動低減効果を持っている。また積層構造によ
り自然に硬度も増すので、重量の割に大きな剛性をもた
らす。
持たせても、設計と機能に何ら不利益をもたらさない。
消音積層板の使用により機能性や設計への制約なしに1
0分の1以上の係数で振動振幅を低減する。現在、サン
ドイッチ構造の積層板は既に大規模商品として市販され
ており(クルップヘッシュ社の“BONDAL”鋼)、適当な
コストで製造できる(例えば積層板間の“3M−Scotch
damp”で)。
構成例が考えられる。即ち、図3(a)は、内部空間2
1を境界付ける磁石容器12の内側面14のみが2層で
あるシステムを示す。内側層Aは、端面側Kと同様に、
磁石容器12の内部の真空を外側の空気圧に対し維持す
るためのものである。これは静背圧負荷に耐えるため、
充分な機械的剛性を必要とする。図3(a)に示すシス
テムでは、内部空間21を境界付ける磁石容器12の内
側面14のみがもう1つの層Bを備えている。この層は
真空密である必要はない。この層は内側面14の剛性と
消音性を高めるためのものである。しかしながら、本来
の消音は、2つの層A、B間に中間層Eとして存在する
消音層により行われる。この層は、これに接する金属層
AとBに接着されている。図3(a)において外側の層
Bは真空を維持する機能を持っておらず、磁石容器12
のこの構造は開放システムと呼ぶこととする。
す。即ち、ここでは内部空間21を境界付ける磁石容器
12の内側面14も同様に内側層Cと外側層Dからな
る。この両層間に同様に消音層Eがある。しかし、図3
(a)の開放システムとの違いは、内側層Cと共に外側
層Dも端面側Kで磁石容器12の内部の超高真空に耐え
ねばならないことである。これら層と板C、Dは、従っ
て、相互にかつ殻Kに溶接され、それによりサンドイッ
チ構造の閉じた構造ユニットを形成する。この閉鎖シス
テムはコスト的に高価であるが、より高い剛性を持ち、
これによりそれだけよく騒音伝達を阻止する。各層の層
厚は、両システムにおいて同じであるが、異なっていて
もよい。図3(a)と(b)の構成において、積層板構
造は専ら内側面14の特に振動に鋭敏な範囲に設けられ
ている。しかし、図3(c)のように、磁石容器の全体
にわたる消音積層板構造も考えられる。
えば3つの層G、H、Jを備えた層構造で、コスト的に
は不利なものの、一層効果的な消音を行うこともでき
る。
自然剛性が増大する。磁石容器12の端面のより大きな
剛性は、半径方向に配置した補強Fにより得られる。な
お、図4(a)はこの補強Fを備えた多層構造の断面、
図4(b)は正面を示す。
伝播を、特に、例えば低温ヘッドのような振動源のリン
グ状絶縁により阻止するのに適している。
の天板19は、滑りレール17に据付られている。この
滑りレール自体は水平方向に移動可能であり、垂直方向
に変位可能な支持枠16上に置かれ、これにより検査台
は患者と共にローラの高さにされ、システムの開口内に
搬送される。
6、17、19に伝わるのを、同様に検査台の支持構
造、即ち天板19及び滑りレール17、又は両部分間
に、支持枠16と滑りレール17の間で消音層Eを組込
むこと並びに消音ローラ軸受20を用いることにより阻
止できる。
を示す断面図である。
断面図および正面図である。
る。
Claims (9)
- 【請求項1】内部空間(21)を包囲しかつ境界付ける
磁石容器(12)によって包囲された静磁場磁石(1)
を備え、前記内部空間(21)に傾斜磁場コイルシステ
ム(2)が配置され、かつこの内部空間(21)を境界
付ける磁石容器(12)の内側面(14)に、傾斜磁場
コイルシステム(2)の切換えの際に発生する音響振動
を吸収する消音積層板構造(A−E−B、C−E−D)
が設けられた磁気共鳴断層撮影装置。 - 【請求項2】消音積層板構造が、内側の層(A)が磁石
容器(12)の真空を支える内壁を形成し、外側の層
(B)がこれら層(A)、(B)間にある消音層(E)
と共に磁石容器(12)の本来の消音外壁を形成する開
放システムであることを特徴とする請求項1記載の装
置。 - 【請求項3】開放システムが、内部空間(21)側の磁
石容器(12)の内側面(14)だけにわたって延びる
ことを特徴とする請求項2記載の装置。 - 【請求項4】消音積層板構造が閉鎖システムを形成し、
内側の層(C)と外側の層(D)が磁石容器(12)の
真空を支える壁を形成し、これら層(C)、(D)間に
消音層(E)が配置されたことを特徴とする請求項1記
載の装置。 - 【請求項5】閉鎖システムが、内部空間(21)側の磁
石容器(12)の内側面(14)だけにわたって延びる
ことを特徴とする請求項4記載の装置。 - 【請求項6】閉鎖システムが、磁石容器(12)の全面
にわたって延びることを特徴とする請求項4記載の装
置。 - 【請求項7】消音積層板構造が、2つの層(A−B又は
C−D)と、両者間の消音層(E)とから形成されたこ
とを特徴とする請求項1から6の1つに記載の装置。 - 【請求項8】多層構造(3)の消音積層板構造が、複数
の層(G−H−J)と、それらの間の消音層(E1、E
2)とから形成された閉鎖システムであることを特徴と
する請求項1から6の1つに記載の装置。 - 【請求項9】消音層が粘弾性の層であることを特徴とす
る請求項1から8の1つに記載の装置。
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