JP2004267600A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中央部に略円錐形状の窪みを有する垂直磁場方式の超電導ＭＲＩにおいて、静磁場の変動を抑制する。
【解決手段】上下に対向して配置した静磁場発生手段（１ａ，１ｂ）の撮影空間（１７）側に、略円錐形状の窪み（１ｃ）を有する垂直磁場方式磁気共鳴イメージング装置において、略円錐形状の窪み（１ｃ）に沿って、磁場発生手段が発生する磁場強度の変動成分を、変動成分に対応した渦電流を誘起することによって打ち消す手段（４ａ〜４ｄ）を備える。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超電導方式オープン型の磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という。）に係り、特に、撮影空間の静磁場の安定性を改善したＭＲＩ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は、均一な静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を照射したときに被検体を構成する原子の原子核に生じる核磁気共鳴現象を利用し、被検体からの核磁気共鳴信号（以下、ＮＭＲ信号という。）を検出し、このＮＭＲ信号を使って画像再構成することにより、被検体の物理的性質をあらわす磁気共鳴画像（以下、ＭＲＩ画像という。）を得るものである。
【０００３】
静磁場方向が被検体の体軸方向と直交する従来の垂直磁場方式、特に超電導磁石で静磁場を発生させるＭＲＩ装置では、建物の振動、静磁場発生源が超電導磁石である場合には磁石内部を低温状態に保つ為のヘリウム冷凍機による振動、ＭＲＩイメージングに位置情報を与えるための傾斜磁場コイルにパルス電流を印加する際に発生するローレンツ力に起因する振動等が、上下対向した磁石の個々に、独立して伝わるため、撮影空間には画像のアーチファクトとなり得る静磁場変動が生じていた。
【０００４】
これを解決するの従来技術として、磁石と撮影空間との間に非磁性かつ電気伝導性の良い平板（変動磁場除去板）を配置し、静磁場変動を妨げる方向へ渦電流を発生させて、磁場変動を抑制したＭＲＩ装置がある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
ＷＯ０２／０７１９４２
【０００６】
一方、垂直磁場方式の超電導ＭＲＩ装置では、中央部に略円錐形状の窪みを有する超電導磁石と、その窪みに内包した傾斜磁場コイルを用いたものがある（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献２】
ＷＯ０２／０２７３４５
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、変動磁場除去板を平板の形状で、中央部に略円錐形状の窪みを有する垂直磁場方式の超電導ＭＲＩ装置の撮影空間と傾斜磁場コイルの間に配置すると、傾斜磁場コイルが発生する傾斜磁場をも抑制してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、中央部に略円錐形状の窪みを有する垂直磁場方式の超電導ＭＲＩ装置において、静磁場の変動を抑制した垂直磁場方式の超電導ＭＲＩ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、対向して配置された超電導コイルを備えた静磁場発生手段の撮影空間側に、略円錐形状の窪みを有する磁気共鳴イメージング装置において、前記略円錐形状の窪みに沿って、前記磁場発生手段が発生する磁場強度の変動成分を、前記変動成分に対応した渦電流を誘起することによって打ち消す手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置によって達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に沿って具体的に説明する。
図１に、本発明に係る垂直磁場方式ＭＲＩ装置の構成図を示す。１ａ，１ｂは撮影空間に均一な静磁場を発生する磁石、２は被検体、３は被検体を載せるための寝台、４ａ，４ｂは後述する変動磁場除去板、５ａ，５ｂは磁石（１ａ，１ｂ）の窪みにそれぞれ内含され、撮影空間に位置情報を付加する傾斜磁場コイル、６ａ，６ｂは被検体２のプロトン原子に対し高周波磁場を照射する高周波磁場照射コイル、７は被検体２から発生するＮＭＲ信号を受信する高周波磁場受信コイル、８は傾斜磁場コイル（５ａ，５ｂ）に駆動電流を供給するための傾斜磁場電源、９は高周波磁場照射コイル（６ａ，６ｂ）に高周波パルスを送る送信器、１０は高周波磁場受信コイル７で受信した被検体からのＮＭＲ信号を受信する受信器、１１は前記受信したＮＭＲ信号より画像再構成をするためのデータ処理器、１２は傾斜磁場電源８と送信器９と受信器１０等を、適切なタイミングで制御するための制御器である。
【００１２】
更に、本発明に係る垂直磁場方式ＭＲＩ装置の断面図を図２に示す。磁石（１ａ，１ｂ）は、最も外側のコイルの上下間距離を近づけてコンパクトな磁石を作るために、コイルの収納容器の対向面の中央部に略円錐形の窪みを設け、その窪みの中に傾斜磁場コイル（５ａ，５ｂ）を配置するようになっている。また、容器内側のコイルは略円錐形の窪みに沿って径の異なるものが複数個配置されている。
【００１３】
本発明の実施形態では、変動磁場除去板（４ａ，４ｂ）を、上側磁石１ａ及び下側磁石１ｂのそれぞれの容器及び容器の窪みに沿って配置した。磁石は上下対称な形状をしているので、下側のみについて構造をより詳細に説明する。磁石１ｂは撮影空間側に窪み円錐状面１ｃと平坦面１ｄを持つので、磁石１ｂに配置する変動磁場除去板４ｂも窪み円錐状面４ｃと平坦面４ｄを併せ持つ形状とした。その際、窪み円錐状面の傾斜角度は同一とし、窪み円錐状面と平坦面の曲面形状も同一とした。変動磁場除去板４ｂの窪み円錐状面４ｃと平坦面４ｄを別々の１枚から構成すると、その境目で渦電流が流れなくなるため、１枚の板を折り曲げて両者を構成した。更に、変動磁場除去板の平坦面４ｄは、最も外側に配置されるメインコイル１３ｅからの静磁場変動をも抑制するため、磁石の平坦面１ｄを完全に覆うようにした。すなわち、平坦面４ｄの外径は、磁石の平坦面１ｄの外径と同じか、あるいはそれ以上とした。また、変動磁場除去板４ｂの窪み円錐状面４ｃと平坦面４ｄの境目は、磁石１ｂの窪み円錐状面１ｃと平坦面１ｄの境目の曲面の形状に等しくした。上記構成によれば、変動磁場除去板の窪み円錐状面４ｃは傾斜磁場コイル５ｂの裏側となるので、撮影空間における傾斜磁場パルスを抑制しなくなる。
【００１４】
更に、磁石１ｂは、窪み円錐状面１ｃの先端から磁石底面に向かって貫通穴１ｅが備えられている。この貫通穴１ｅは、傾斜磁場コイル５ｂに電気を供給するためのケーブルを通すために用いられる。本実施形態における傾斜磁場コイル５ｂの形状は、突起部５ｃを有し、突起部５ｃは貫通穴１ｅに一部挿入して配置される。そのため、変動磁場除去板４ｂも窪み円錐状面４ｃの先端に突起部５ｃを貫通する穴４ｅを形成した。その穴４ｅ大きさは傾斜磁場コイル５ｂの突起部５ｃより大きな大きさとした。
【００１５】
上記構成により、上下の独立したメインコイル（１３ａ〜１３ｃ及び１３ｄ〜１３ｆ）の振動によって静磁場の変動が生ずると、変動磁場除去板（４ａ，４ｂ）に渦電流がそれぞれ発生する。この渦電流はそれぞれの磁石の静磁場の変動と反対の方向に磁場を発生させるので、結果として撮影空間における静磁場の変動がなくなり、振動に起因するアーチファクトが生じなくなる。
【００１６】
ここで、変動磁場除去板（４ａ，４ｂ）による変動磁場の抑制の原理を図３により詳細に説明する。１５ａ〜１５ｄは、上側磁石１ａと下側磁石１ｂ間に発生する磁束であり、これらの磁石（１ａ、１ｂ）に近接して配置された変動磁場除去板（上下対称のため下側の４ｂのみ図示する。）を通過して被検体が配置される撮影空間１７に磁場強度、例えば０．７テスラの安定な静磁場が形成される。
【００１７】
例えば、メインコイル１３ａ〜１３ｃ及び１３ｄ〜１３ｆ（図示せず）のいずれか或いは両者が、建物の振動、静磁場発生源が超電導磁石である場合には磁石内部を低温状態に保つ為のヘリウム冷凍機による振動、ＭＲＩイメージングに位置情報を与えるための傾斜磁場コイルにパルス電流が印加する際に発生するローレンツ力に起因する振動等により共振すると、撮影空間１７を通過する磁束の磁束密度が僅かに変化する。この磁束密度の変化により、撮影空間１７の静磁場強度も変化する。しかし、この磁束（１５ａ〜１５ｄ）の磁束密度の変化によって、変動磁場除去板４ｂ内には対応して渦電流１６が発生する。即ち、磁束（１５ａ〜１５ｄ）の磁束密度が減少するような変化に対しては、渦電流１６は磁束１５ａ〜１５ｄの磁束密度減少分を補うように発生し、磁束密度が増加するような変化に対しては、逆向きの渦電流が発生する。このように変動磁場除去板４ｂには、磁束（１５ａ〜１５ｄ）の変動があった場合、それをキャンセルするような渦電流が電磁誘導により発生するので、撮影空間１７の磁場は安定な磁場強度に保たれる。これにより、静磁場の磁場変動分を画像に影響を及ぼさない範囲（例えば０．０１ｐｐｍ以下）に抑えることができる。
【００１８】
次に、変動磁場除去板４に使用する材質について説明する。垂直磁場方式のＭＲＩ磁石では、上下の磁石間の閉塞性を軽減するために、撮影空間は広いことが望ましく、上側磁石１ａと下側磁石１ｂの間隔は広くすることが要求される。一方、高い静磁場強度の磁石の設計の際には、一定以上，上下の磁石間距離を広くできない性質がある。言い換えれば、高い静磁場強度の磁石の設計の際には、上下の磁石間距離はある程度制約を受ける。その場合、上下の磁石間の閉塞感を軽減するためには、変動磁場除去板の平坦部４ｄの厚さをなるべく薄くすることが、望ましい。そこで変動磁場除去板に使用する材質としては、非磁性かつ電気伝導性の良い金属として考えられる銅、アルミニウム、銀といったもののうち、本実施形態では銅を採用した。渦電流は流れる金属の電気伝導度によって異なり、電気伝導度が高いほど流れやすい。そこで変動磁場除去板４に電気伝導度が高い銅を採用すれば、僅かな厚さでも十分な渦電流を発生させることができるため、撮影空間の大きさを広くとることができ、上下の磁石間の閉塞感を軽減できる。
【００１９】
以上説明した、本発明の変動磁場除去板４は、上記建物の振動等に起因する静磁場の変動のみならず、その他の振動に起因する静磁場の変動についても対応可能であることがわかる。例えば、ＭＲＩ装置が設置される建屋に置かれた他の装置等の振動に起因した静磁場の変動に対しても本発明は有効である。また上記実施形態は垂直磁場方式について説明したが、水平磁場方式であっても本発明を適用することができる。
【００２０】
以上のように変動磁場除去板４を配置することにより、磁石中央部の円錐形の窪みに沿ったメインコイル１３の振動による静磁場の変動を抑制できた。
【００２１】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、中央部に略円錐形状の窪みを有する垂直磁場方式の超電導ＭＲＩ装置において、静磁場の変動を抑制することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における垂直型超電導ＭＲＩ装置の構成図。
【図２】本発明における垂直型超電導ＭＲＩ装置の断面図。
【図３】変動磁場の抑制の原理。
【符号の説明】
４…変動磁場除去板

Claims (1)

1. 対向して配置された超電導コイルを備えた静磁場発生手段の撮影空間側に、略円錐形状の窪みを有する磁気共鳴イメージング装置において、前記略円錐形状の窪みに沿って、前記磁場発生手段が発生する磁場強度の変動成分を、前記変動成分に対応した渦電流を誘起することによって打ち消す手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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