JP2005531384A - 振動に対する減衰効果を持つ導通部材を有するｍｒｉシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 導通部材内の渦電流により生じてしまう主磁石システムの主要磁場部分の歪みおよび画像の歪みを、減衰部材の振動減衰効果を制限することなく許容可能なレベルに制限する磁気共鳴画像化システムを提供すること。
【解決手段】 本発明は、被検患者をその中に収容可能な検査ボリューム (11) と、実質的に一定の磁場強度 (B₀) を有する検査ボリューム内の主要磁場部分 (17) を持つ磁場を生成するための主磁石システム (3) と、主要磁場部分の勾配を生成するための勾配磁石システム (13) と、を有する磁気共鳴画像化 (MRI) システム (1) に関する。このMRIシステムは、動作の間、磁場に対する振動に影響され易いMRIシステムの部分 (5) に実装された減衰部材 (25, 27) を更に有する。当該減衰部材は、磁場内に存在しかつ当該振動の結果渦電流がその中で生成される電気導通部材 (29, 35, 37) を有する。本発明によると導通部材 (29, 35, 37) は、主要磁場部分 (17) からある距離を置いた磁場の二次部分内に構成される。この二次部分は、主要磁場部分の磁気磁場強度 (B₀) から25%より大きく異なる磁場強度を持っている。こうして、導通部材と主要磁場部分との間の距離は、主要磁場部分の容認できない歪みが導通部材内の渦電流により生じてしまうことがなくなる程度に十分大きくなり、他方、当該二次部分内の磁場強度は依存、減衰部材 (25, 27) の適切な減衰効果をもたらす十分な大きさを有したままとなる。減衰部材 (25, 27) は、例えば主磁石システム (3) の筐体 (5) に実装可能である。これに代えて、減衰部材 (25, 27) は勾配磁石システム (127) にも実装可能である。別の一実施例の場合、減衰部材 (27) は、動作間にほとんど振動しないMRIシステム (1) の堅固な部分（例えば支持部材 (21)）に実装される。この実施例では、主磁石システム (3) の磁場生成部分 (9) の振動を減衰するために、減衰部材 (27) が用いられる。

Description

本発明は、
検査ボリュームと、
前記検査ボリューム内に実質的に一定の磁場強度を有する主要磁場部分を持つ磁場を生成するための主磁石システムと、
前記主要磁場部分の勾配を生成するための勾配磁石システムと、
動作の間に前記磁場に対する振動に影響され易いMRIシステムの一部に実装される減衰部材であって、前記磁場内に存在し、かつ当該振動の結果渦電流がその中で生成される電気導通部材、を有する減衰部材と、
を有する、磁気共鳴画像化 (MRI: magnetic resonance imaging) システムに関する。

第一段落で言及した種類のMRIシステムは、米国特許第6,326,788号から公知である。この公知のMRIシステムは、核磁気共鳴方法によって患者の体内の画像を作るために使用されるもので、円筒形の磁石筐体により囲まれた円筒形の検査ボリュームを有する。この円筒形の磁石筐体の中には、主磁石システムと勾配磁石システムとが収容されている。検査に必要な時間を制限するために、磁場の主要磁場部分の勾配は相対的に高い周波数で変更される。このために、勾配磁石システムのコイル内の電流は高い周波数で変更される。公知のMRIシステムの電気導通部材は円筒形の閉鎖された金属プレートであり、この円筒形の閉鎖された金属プレートは勾配磁石システムに堅固に実装され、かつ勾配磁石システムと主磁石システムとの間に構成されている。この導通部材は、勾配磁石システム内の電流の交流磁場の影響で主磁石システムの導通部分で好ましくない渦電流が生成されてしまうことを制限する渦電流シールドとして使用されている。

主磁石システムの磁場と、勾配磁石システムのコイル内の変化する電流との間の電磁相互作用の結果、交互のローレンツ力が当該コイルに及ぼされると、勾配磁石システムの好ましくない機械振動と音響振動が生じてしまう。当該機械振動が、公知のMRIシステムの主磁石システムおよび更に他の部分に伝達しまうことを制限するために、主磁石システムには勾配磁石システムが弾力を伴って実装される。このようにして、相対的に高い周波数を有する機械振動が勾配磁石システムから主磁石システムおよびMRIシステムの他の部分へと伝達してしまうことが特に制限される。しかしながら、勾配磁石システムが主磁石システムに弾力を伴って実装されている事実の結果、主磁石システムと比べて相対的に低い周波数を有する勾配磁石システムの振動が発生してしまい、このことにより、磁場の主要磁場部分の勾配の歪みと、MRIシステムにより生成される画像の歪みとが生じてしまう。米国特許第6,326,788号には明示的には説明されていないが、主磁石システムの磁場内に導通部材が存在することによって、この導通部材が勾配磁石システムの振動に対する減衰部材を付加的に形成することにより、公知のMRIシステムの勾配磁石システムの当該低周波振動は減衰され、かつしたがって制限される。導通部材の当該減衰効果は、導通部材内の更なる渦電流により生じる。この更なる渦電流は、導通部材が勾配磁石システムに堅固に実装されていることにより、磁場に対して振動を起こすという事実の結果生成される。当該更なる渦電流と磁場との間の相互作用により生じたローレンツ力が導通部材上に及ぶことによって、導通部材の振動は減衰され、かつしたがって導通部材に堅固に実装されている勾配磁石システムの振動が減衰される。勾配磁石システムの振動により生じる、磁場の主要磁場部分の歪みおよび画像の歪みは、このようにして許容可能なレベルに制限することができるが、公知のMRIシステムの欠点は、導通部材内の渦電流により、磁場の主要磁場部分に容認できない歪み、およびMRIシステムにより生成される画像の容認できない歪みが生じてしまうことである。

米国特許第6,326,788号

本発明の目的は、導通部材内の渦電流により生じてしまう主磁石システムの主要磁場部分の歪みおよび画像の歪みを、減衰部材の振動減衰効果を制限することなく許容可能なレベルに制限する、第一段落で及べた種類の磁気共鳴画像化 (MRI) システムを提供することである。

この目的を達成するために、本発明による磁気共鳴画像化 (MRI) システムは、
前記導通部材が、前記主要磁場部分からある距離を置いた前記磁場の二次部分内に構成され、
前記二次部分が、前記主要磁場部分の磁場強度から25%より大きく異なる磁場強度を持っていること、を特徴とする。本発明は、主要磁場部分から既定距離にある位置に渦電流が存在することによって磁場の主要磁場部分の磁場強度が影響を受ける程度と、当該位置内の磁場の磁場強度との間に、ある関係が存在するという洞察に基づいている。当該距離が増加するにつれて、当該位置内の磁場の磁場強度と主要磁場部分の磁場強度との差が増加する一方、他方では、当該位置内に存在する渦電流が主要磁場部分の磁場強度に及ぼす影響が強く減少するであろう。当該既定位置内の磁場の磁場強度が主要磁場部分の磁場強度から25%より大きく異なっていれば、磁場内の既定位置に渦電流が存在することにより主要磁場部分の磁場強度が歪められるレベルが容認可能な程度に低くなることが見出された。本発明によると減衰部材の導通部材は、磁場の当該二次部分内の、主要磁場部分の磁場強度から磁場強度が25%より大きく異なる所に構成されるので、導通部材内で生成される渦電流による主要磁場部分の歪みは許容可能になるであろう。当該二次部分内では、磁場強度が、主要磁場部分の磁場強度の最大75%まで、または125%以上にもなるので、導通部材内の磁場により生成される渦電流は、十分に大きな減衰効果をもたらす程度に十分強いものとなるであろう。

本発明によるMRIシステムの特定の実施例は、二次部分の磁場強度が、主要磁場部分の磁場強度から50%より大きく異なることを特徴とする。主要磁場部分の磁場強度から磁場強度が50%より大きく異なる磁場内の位置では、主要磁場部分までの距離が非常に大きいので、当該位置内の渦電流による主要磁場部分の磁場強度への影響は無視することができる。この実施例では更に、磁場強度が主要磁場部分の磁場強度の最大50%まで、または150%以上にもなる、局所的な磁場により導通部材内に生成された渦電流渦電流は、十分に大きな減衰効果をもたらす程度の十分な強度を有していると思われる。

本発明によるMRIシステムの特定の実施例は、磁場の漂遊磁場部分内に導通部材が構成されることを特徴とする。主磁石システムの磁場の漂遊磁場は通常、主要磁場部分から相対的に大きな距離に存在するので、この特定の実施例の場合、導通部材内の渦電流が主要磁場部分の磁場強度に与える影響は無視することができる。しかしながら他方、漂遊磁場の磁場強度は相当なものになるので、導通部材内の渦電流は依然かなりの減衰効果をもたらす。

本発明によるMRIシステムの特定の実施例は、導通部材が勾配磁石システムに実装されることを特徴とする。この実施例の場合、主磁石システムおよびMRIシステムの他の部分に対する勾配磁石システムの振動を減衰させるために、減衰部材が用いられる。勾配磁石システムの振動は、勾配磁石システム内の変化する電流と主磁石システムの磁場との間の電磁相互作用の結果、勾配磁石システム上に及ぼされる交互のローレンツ力により生じてしまう。勾配磁石システムの当該振動が、MRIシステムの機械振動と音響振動の主因なので、本実施例では減衰部材が有効に用いられる。

本発明によるMRIシステムの更なる実施例は、
前記主磁石システムが、第一の実質的に回転対称の部分と、前記第一部分からある距離を置いた第二の実質的に回転対称の部分とを有し、
前記検査ボリュームが前記第一部分と前記第二部分との間に存在し、
前記勾配磁石システムが、前記主磁石システムの前記第一部分の中央キャビティ内に構成された第一部分と、前記主磁石システムの前記第二部分の中央キャビティ内に構成された第二部分とを有し、
第一導通部材と第二導通部材が、前記勾配磁石システムの前記第一部分と、前記勾配磁石システムの前記第二部分とに各々実装されており、かつ前記主磁石システムの前記第一部分の前記中央キャビティの前記検査ボリュームから離れている部分内、および前記主磁石システムの前記第二部分の前記中央キャビティの前記検査ボリュームから離れている部分内に各々構成される、
ことを特徴とする。

この実施例の場合、MRIシステムは、いわゆる開放タイプである。開放タイプの場合、検査ボリュームが開放されており、かつ検査ボリュームの位置が主磁石システムの当該2つの部分間にある結果、検査ボリュームへのアクセスが容易に可能となる。勾配磁石システムの各部分は別々の減衰部材に実装され、この結果、勾配磁石システムの各個別部分の振動は有効に減衰される。検査ボリュームから離れている当該中央キャビティの部分は、
導通部材を収容するための十分な空間が存在し、
導通部材内の渦電流による磁場の主要磁場部分の好ましくない歪みをなくすために、検査ボリュームまでの十分な距離が存在し、かつ、
当該中央キャビティ内の磁場が、十分な減衰効果をもたらす十分に大きな磁場強度を持っている、
ことによって、減衰部材の導通部材のための実用的かつ効率的な筐体を組成している。

本発明によるMRIシステムの更なる他の実施例は、第一導通部材と第二導通部材が各々、主磁石システムの第一部分と主磁石システムの第二部分との各々に対して同心に構成された実質的に円形の円筒形の金属プレートを有することを特徴とする。検査ボリュームから離れた中央キャビティの部分は通常、円形の円筒形をしている。この更なる実施例の場合、中央キャビティの当該部分のボリュームは、導通部材の形状が円形の円筒形をしている結果、導通部材の収容に最適に使用される。中央キャビティ内の磁場は、中央キャビティの中心軸に対して実質的に平行に方向付けられているので、この磁場は導通部材のプレートに対して実質的に平行に方向付けられ、この結果、効果的な減衰効果が達成される。

本発明によるMRIシステムの更なる実施例は、前記第一導通部材と前記第二導通部材が各々、前記主磁石システムの前記第一部分と前記主磁石システムの前記第二部分との各々の中心軸に実質的に平行に延在する捲着部分を持つ閉鎖された導通金属の捲着部を有することを特徴とする。中央キャビティ内の磁場は、中央キャビティの中心軸と実質的に平行に方向付けられるので、この磁場は導通部材の当該捲着部分に対して実質的に平行に方向付けられる。この結果、効果的な減衰効果が達成される。これらの捲着部の更なる利点は、捲着部の形状を最適化して、捲着部内の渦電流による磁場の主要磁場部分への影響を最小化できることである。

本発明によるMRIシステムの特定の実施例は、導通部材が主磁石システムの筐体に実装されることを特徴とする。この実施例の場合、MRIシステムの主磁石システムと他の部分に対する主磁石システムの筐体の振動を減衰させるために、減衰部材が用いられる。当該筐体の振動は、例えば、勾配磁石システムから当該筐体に伝達される振動により生じてしまう。この筐体は、通常、機械振動に対する特定の反響周波数を持つ相対的に大きな部分を有しているので、対策が全く講じられない場合、当該反響周波数での筐体の機械振動が容易に強められてしまい、かつこの結果MRIシステムの機械振動と音響振動の大きな原因となってしまう。この特定の実施例の場合、減衰部材によって、主磁石システムの筐体の当該振動に対する効果的な減衰効果がもたらされる。

本発明によるMRIシステムの更なる実施例は、主磁石システムと勾配磁石システムが実質的に円形の円筒形であり、勾配磁石システムが検査ボリュームを囲んでおり、かつ主磁石システムが勾配磁石システムを囲んでおり、主磁石システムの筐体の環状端壁に導通部材が実装されることを特徴とする。本実施例の場合、MRIシステムは、検査ボリュームが勾配部と主磁石システムとにより実質的に完全に囲まれた、いわゆる閉鎖された円筒タイプである。主磁石システムの筐体の環状端壁は、
導通部材を収容するための十分な空間が存在し、
導通部材内の渦電流による主要磁場部分の好ましくない歪みをなくす、検査ボリューム内の磁場の主要磁場部分までの十分な距離が存在し、かつ、
当該端壁の場所での磁場が、十分な減衰効果をもたらす十分に大きな磁場強度を持っていることによって、
減衰部材の導通部材を実装するための、当該筐体の実用的かつ効率的な部分を組成する。

本発明によるMRIシステムの更なる実施例は、主磁石システムと勾配磁石システムが実質的に円形の円筒形をしており、勾配磁石システムが検査ボリュームを囲んでおり、かつ主磁石システムが勾配磁石システムを囲んでおり、導通部材が、当該筐体の環状端壁に隣接する、主磁石システムの筐体の円筒外壁の部分に実装されていることを特徴とする。本実施例の場合、MRIシステムは、検査ボリュームが勾配磁石システムと主磁石システムにより実質的に完全に囲まれた、いわゆる閉鎖された円筒タイプである。主磁石システムの筐体の円筒形外壁の当該部分は、
導通部材を収容するための十分な空間が存在し、
導通部材内の渦電流による主要磁場部分の好ましくない歪みをなくす、検査ボリューム内の磁場の主要磁場部分までの十分な距離が存在し、かつ、
円筒形外壁の当該部分の場所での磁場が、十分な減衰効果をもたらす十分に大きな磁場強度を持っている、
ことにより、減衰部材の導通部材を実装するための当該筐体の実用的かつ効率的な部分を組成する。

本発明によるMRIシステムの更なる実施例は、主磁石システムの筐体を支持する支持部材に導通部材が実装されることを特徴とする。主磁石システムの筐体のこの支持部材は通常、機械の振動レベルが相対的に小さな、MRIシステムの相対的に堅固な部分を組成する。この更なる実施例の場合、導通部材は相対的に堅固な支持部材に実装されているので、主磁石システムの磁場生成部分の機械振動を、支持部材およびMRIシステムの周囲と比べて減衰させるために、減衰部材が使用される。主磁石システムの当該部分の振動は、例えば、勾配磁石システムから当該部分に伝達される振動により生じてしまう。当該振動は、磁場の主要磁場部分の歪みを生じさせてしまうので好ましくない。この更なる実施例の場合、主磁石システムの磁場生成部分の当該振動に対する効果的な減衰効果が、減衰部材によってもたらされる。

本発明によるMRIシステムの更なる実施例は、導通部材が実質的に平坦な金属プレートを有することを特徴とする。この平坦な金属プレートによって、特に効果的な減衰効果がもたらされる。

以下、本発明によるMRIシステムの実施例を、図面を参照しながら詳述する。

図1は、本発明によるMRIシステム1の第一実施例の主な構成要素を概略的に示している。MRIシステム1は、いわゆる閉鎖された円筒タイプであり、かつ核磁気共鳴方法によって患者の体内の画像を作るために使用される。このためにMRIシステム1は、実質的に円形の円筒筐体5を有する主磁石システム3を有し、この実質的に円形の円筒筐体5の中には、幾つかの環状の超伝導コイル9を収容した極低温のコンテナ7が存在する。図1には、筐体5が部分的にしか描かれていないので、超伝導コイル9の一部しか見ることができない。MRIシステム1は、被検患者をその中に配置させることができる検査ボリューム11を更に有する。この開放タイプのMRIシステム1の場合、検査ボリューム11は、主磁石システム3により実質的に完全に囲まれている。MRIシステム1は、勾配磁石システム13も有する。勾配磁石システム13は、図1には図示されていない幾つかの電気的な勾配コイルを収容した、実質的に円形の円筒筐体15を有する。勾配磁石システム13は、主磁石システム3と検査ボリューム11との間に構成されており、この結果、主磁石システム3は勾配磁石システム13を囲み、かつ勾配磁石システム13は検査ボリューム11を囲んでいる。動作時には、主磁石システム3の超伝導コイル9を用いて磁場が生成される。この磁場は、実質的に一定の磁場強度B₀を検査ボリューム11の一部内に有する主要磁場部分17を持っている。勾配磁石システム13の勾配コイルを使用して主要磁場部分17の勾配変更を生成して、利用される核磁気共鳴方法により画像化される患者の体内の一連の逐次位置が選択される。主磁石システム3の筐体5は、図示した実施例では4本の堅固な足21を有する支持部材によって水平な床19の上で支持され、勾配磁石システム13の筐体15は、図1には示されていない実装部材によって主磁石システム3の筐体5の内壁23に実装される。

MRIシステムに関する公知の問題は、MRIシステム内に機械振動と音響振動が存在することである。当該振動は主に、主要磁場部分17に必要な勾配を生成させるために必要な、主磁石システム3の磁場と勾配コイル内の変化する電流との間における電磁相互作用の結果、勾配磁石システム13の勾配磁場コイルに及ぼされる交互のローレンツ力により生じてしまう。検査に必要な時間を制限するために、当該勾配かつしたがって勾配磁場コイル内の電流も、相対的に高い周波数で変更される。この結果、当該ローレンツ力およびこのローレンツ力により生じた振動は低周波成分と高周波成分の両方を持ち、これらの成分は、勾配磁石システム13から主磁石システム3とMRIシステム1の他の構成要素へと伝達されてしまう。高周波振動成分のこの伝達は、図1には図示されていない弾性サスペンション部材を用いて勾配磁石システム13を主磁石システム3に実装することにより、かなり制限される。しかしながら、高周波振動成分の僅かな部分は、主磁石システム3に伝達されてしまうであろう。低周波振動成分が伝達されてしまうことを当該弾性サスペンション部材によって避けることはできない。したがって、勾配磁石システム13の振動の一部は主磁石システム3に伝達されてしまうので、主磁石システム3の筐体5、および主磁石システム3の磁場生成部分（特に超伝導コイル9）の好ましくない機械振動が生じてしまうであろう。筐体5は、機械振動に合った幾つかの特定の反響周波数を持つ相対的に大きな部分を通常有しているので、対策が全く講じられない場合、当該反響周波数での筐体5の機械振動が容易に強められてしまい、かつこの結果、MRIシステム1の機械振動と音響振動の大きな原因となってしまう可能性がある。超伝導コイル9の機械振動は、主要磁場部分17の歪みを生じさせ、かつこの結果、MRIシステム1により生成される画像の歪みを生じさせてしまうので好ましくない。

筐体5の振動を制限するために、MRIシステム1は、第一減衰部材25と第二減衰部材27とを有する。第一減衰部材25は、幾つかの電気導通部材を有する。この実施例の場合、これらの導通部材は、銅またはアルミニウムなどの金属であることが好ましい相対的に高い導電率を持つ材料で作られた、幾つかの実質的に平坦なプレート29である。平坦プレート29は、主磁石システム3の筐体5の環状端壁31に実装される。図を単純化するため図1には平坦プレート29が1枚しか示されていないが、この実施例では実際には、複数のこのような平坦プレートが、環状端壁31に沿った円周上に規則的な相互距離で構成される点に留意されたい。図示した実施例の場合、図1では見ることができない同様の平坦プレートが、端壁31の反対側にある筐体5の環状端壁33に実装されている。第二減衰部材27も幾つかの電気導通部材を有している。これらの電導部材は、この実施例の場合、銅またはアルミニウムなどの金属であることが好ましい相対的に高い導電率を持つ材料で作られた、幾つかの湾曲プレート35, 37である。湾曲プレート35と37は、主磁石システム3の筐体5の円筒形外壁43の第一部分39と第二部分41に各々実装される。当該第一部分39は筐体5の環状端壁31に隣接し、かつ当該第二部分41は筐体5の他の環状端壁33に隣接している。単純化するために図1には1つの湾曲プレート35と1つの湾曲プレート37しか示されていないが、この実施の場合実際には、複数のこのような湾曲プレート35, 37が、当該第一部分39と当該第二部分41の各々に沿った円周上に規則的な相互距離で構成されている点に留意されたい。

減衰部材25と27の振動減衰効果は、以下のようにして得られる。減衰部材25, 27のプレート29, 35, 37は、各々、主磁石システム3の磁場の漂遊磁場部分内に存在する。筐体5にはプレート29, 35, 37が実装されているので、筐体5の振動の結果、プレート29, 35, 37は、主磁石システム3の磁場に対して振動するであろう。磁場に対するプレート29, 35, 37のこれらの運動の結果、この磁場により渦電流が、プレート29, 35, 37内に誘発される。これらの運動は、これらの渦電流と主システム3の磁場との間の電磁相互作用の結果、プレート29, 35, 37上に及ぼされるローレンツ力により、減衰されるであろう。プレート29, 35, 37は、筐体5上に実装されているので、筐体5の振動も減衰されるであろう。

主磁石システム3の磁場生成部分の振動、特に超伝導コイル9の振動を制限するために、第二減衰部材27の湾曲プレート35の内の2つ、および湾曲プレート37の内の2つが、各々、4本の堅固な足21の内の1つに堅固に実装される。図1では、足21の内の1つに各々実装された1つの湾曲プレート35と1つの湾曲プレート37しか見ることができない点に留意されたい。当該2つの湾曲プレート35と当該2つの湾曲プレート37は、堅固な足21に堅固に実装されているので、当該4つのプレート35, 37の機械振動レベルは、相対的に低くなる。この結果、主磁石システム3の磁場が、当該4つのプレート35, 37に対して運動すること、すなわち超伝導コイル9が堅固な足21と床19に対して振動することが、当該4つのプレート35, 37内で生成される渦電流の主因となる。超伝導コイル9の当該振動は、当該4つのプレート35, 37内の当該渦電流と主磁石システム3の磁場との間における電磁相互作用の結果、超伝導コイル9上に及ぼされる電磁反力により、減衰されるであろう。

平坦プレート29の位置が環状端壁31と33上にあり、かつ湾曲プレート35, 37の位置が円筒形外壁43の第一部分39と第二部分41上にあることの利点は、検査ボリューム11内の主要磁場部分17から当該位置への距離が、平坦プレート29と湾曲プレート35, 37の中の渦電流が主要磁場部分17の磁場強度B₀にほとんど影響を及ぼさないようなものとなることである。この結果、主要磁場部分17、およびMRIシステム1により生成される画像の容認できない歪みが、当該渦電流により生じてしまうことはなくなる。他方、プレートの場所29, 35, 37での磁場は十分に強いので、プレート29, 35, 37内で誘発される渦電流は、筐体5の振動と超伝導コイル9の振動に対する十分な減衰効果をもたらすのに十分な大きさとなる。しかしながら本発明は、前述しかつ図1に示す位置に減衰部材の導通部材が構成された実施例には制限されない。導通部材の他の位置も、本発明の範囲内で可能である。概して、主要磁場部分17からある距離を置いた主磁石システム3の磁場の二次部分（例えば、当該二次部分内の磁場強度が、主要磁場部分17の磁場強度B₀から25%より大きく異なっている必要がある、図1の実施例の場合のような漂遊磁場部内）に導通部材を構成する必要があることが見出された。主要磁場部分17の磁場強度B₀から磁場強度が25%より大きく異なっている磁場位置では、主要磁場部分17までの距離が非常に大きいと思われるので、このような位置内に存在する渦電流によって主要磁場部分17の容認できない歪みが生じることはない。本発明による導通部材の適切な位置は、当業者であれば、主磁石システム3の磁場の測定値または計算値から決定することができる。概して、このように決定された適切な位置に導通部材が構成されている場合、このような位置内の磁場強度は、主要磁場部分17の磁場強度B₀の最大75%まで、または125% 以上にもなるので、十分に大きな減衰効果が得られる。導通部材の特に適切な位置は、主要磁場部分17の磁場強度B₀から磁場強度が50%より大きく異なる、主磁場システム3内の磁場内の位置である。このような位置内では、主要磁場部分17までの距離が非常に大きいので、当該位置内の渦電流が主要磁場部分17の磁場強度に及ぼす影響は無視可能なほどである。他方このような位置内の磁場強度は、主要磁場部分17の磁場強度B₀の最大50%まで、または150%以上にもなるので、十分な減衰効果がやはり得られる。

平坦プレート29と湾曲プレート35, 37を減衰部材25, 27の導通部材として使用する利点は、当該プレート29, 35, 37によって特に効果的な減衰効果がもたらされることである。しかしながら、以下に説明するように、他の種類の導通部材を代わりに使用することもできる。一般に、導通部材内の渦電流の時定数が、減衰すべき機械振動の周期時間が存在するレンジ内になるような導電率を導通部材が持っている場合、導通部材に対する最適な減衰効果が達成される。磁場と当該渦電流との間の電磁相互作用が、最適な減衰力を導通部材上にもたらすのは、導通部材内の渦電流の時定数、すなわち誘発された渦電流の強度が導通部材の電気抵抗によってほぼ半減される時間が、減衰すべき機械動の期間時間が存在するレンジ内にある場合である。渦電流の必要な時定数は、導通部材の適切な導電率、すなわち導通部材の材料、形状、および寸法の適切な組み合わせにより達成される。

図1の実施例の場合、主磁石システム3の磁場に対する筐体5の振動を制限し、かつ堅固な足21に対する超伝導コイル9の振動を制限するために、減衰部材25, 27の導通部材が筐体5に実装されている。本発明は、動作間に磁場に対する振動の影響を受け易いMRIシステムの別の部分に減衰部材の導通部材を実装して当該振動を減衰する実施例もカバーしている。例えば、図2に示す本発明によるMRIシステム101の第二実施例の場合、主磁石システムとMRIシステム101の他の部分とに対する勾配磁石システムの振動を減衰するため、減衰部材の導通部材が勾配磁石システムに実装される。図2には、MRIシステム101の主な構成要素が概略的にしか示されていない。このMRIシステム101は、いわゆる開放タイプである。MRIシステム101は、下部分103および下部分103からの垂直距離にある上部分105を有する。下部分103と上部分105は垂直ポスト107により相互接続されている。下部分103と上部分105の間には、容易にアクセス可能な開放された検査ボリューム109が存在する。下部分103と上部分105は、MRIシステム101の主磁石システム115の、第一の実質的に回転対称な部分111と第二の実質的に回転対称な部分113を各々有する。主磁石システム115の各部分111, 113は、筐体117を有しており、筐体117の中には、幾つかの環状の超伝導コイル121を収容している極低温のコンテナ119が存在している。図2には筐体117が部分的にしか示されていないので、超伝導コイル121を部分的にしか見ることができない点に留意されたい。下部分103と上部分5は、更に、MRIシステム101の勾配磁石システム127の第一部分123と第二部分125を各々有する。勾配磁石システム127の各部分123, 125は、図2には示されていない幾つかの電気的な勾配コイルを収容している実質的に円錐形の筐体129を持っている。勾配磁石システム127の第一部分123と第二部分125は、主磁石システム115の第一部分111内に設けられた中央キャビティ133と、主磁石システム115の第二部分113内に設けられた中央キャビティ135との各々の円錐形の部分131の中に構成されている。動作の間、検査ボリューム109の一部内で実質的に一定の磁場強度B₀を有する垂直方向の主要磁場部分137を持つ磁場を生成するために、主磁石システム115の超伝導コイル121が使用される。用いられる核磁気共鳴方法にしたがって主要磁場部分137の勾配変更を生成するために、勾配磁石システム127の勾配コイルが使用される。

図1に示すMRIシステム1の勾配磁石システム13のように、MRIシステム101の勾配磁石システム127の第一部分123と第二部分125は、勾配磁石システム127の勾配磁場コイルに及ぼされる交互のローレンツ力により動作間に生じる機械振動の影響を受け易い。勾配磁石システム127の第一部分123と第二部分125は、図2には示されていない弾性サスペンション部材によって、中央キャビティ133, 135の各円錐形の部分131の中に実装される。この結果、当該第一部分123と当該第二部分125の振動の高周波成分がかなり制限される。しかしながら、特に当該第一部分123と当該第二部分125の振動の低周波成分が、当該弾性サスペンション部材により適切に制限されることはないので、更なる対策が全く講じられない場合、主要磁場部分137の勾配の容認できない歪み、およびMRIシステム101により生成される画像の容認できない歪みが生じてしまう。

勾配磁石システム127の第一部分123と第二部分125の振動を制限するために、勾配磁石システム127の第一部分123に実装された第一導通部材139と、勾配磁石システム127の第二部分125に実装された第二導通部材141とを有する減衰部材が、MRIシステム101に設けられている。図示されている実施例の場合、第一導通部材139と第二導通部材141は、各々、銅またはアルミニウムなどの金属であることが好ましい相対的に高い導電率を持つ材料で作られた、実質的に円形の円筒プレート143を有している。図面を明確化するため、図2ではプレート143が部分的にしか示されていないが、実際にはプレート143が、閉鎖された円筒体を組成している点に留意されたい。第一導通部材139の円形の円筒プレート143は、主磁石システム115の第一部分111内に設けられた中央キャビティ133の円形の円筒形部分145の中で同心に構成されており、第二導通部材141の円形の円筒プレート143は、主磁石システム115の第二部分113内に設けられた中央キャビティ135の円形の円筒形部分145の中で同心に構成されており、円形の円筒形部分145は両方とも検査ボリューム109から離れて構成されている。図2は、MRIシステム101に幾つかの導電プレート147が設けられていることも示している。これらの導電プレート147は、筐体117の振動を減衰するために、主磁石システム115の第一部分111と第二部分113の筐体117に実装されている。当該プレート147の機能と効果は、前述したMRIシステム1のプレート29, 35, 37の機能と効果と類似しているので、当該プレート147に関してここで更に説明することはしない。

中央キャビティ133, 135の円筒形部分145の中に存在する主磁石システム115の磁場部分は、導通部材139, 141に十分な減衰効果を持たせる十分に大きな磁場強度を持っている。中央キャビティ133, 135の円筒形部分145は、検査ボリューム109から離れて配置されているので、主要磁場部分137と、MRIシステム101により生成される画像との容認できない歪みが導通部材139, 141内の渦電流により生じてしまうことを防止する十分に大きな距離が、導通部材139, 141と主要磁場部分137の間に存在する。勾配磁石システム127の各部分123, 125はこのように別々の導通部材139, 141に個別に実装されているので、勾配磁石システム127の各部分123, 125の振動は個別に減衰され、かつしたがって有効に減衰される。導通部材139, 141が円形の円筒形状をしている結果、中央キャビティ133, 135の円形の円筒形部分145の利用可能なボリュームは、導通部材139, 141を収容するために最適に用いられる。中央キャビティ133, 135内の主磁石システム115の磁場部分は、垂直方向、つまり中央キャビティ133, 135の中心軸に実質的に平行に、かつ円形の円筒プレート143の表面に実質的に平行に方向付けられている。磁場がプレート143に対してこのように方向付けられていることにより、導通部材139, 141の最適な減衰効果がもたらされる。

円形の円筒プレート143の代わりに、例えば、中央キャビティ133, 135の円形の円筒形部分145の中で垂直に方向付けられた幾つかの平行な平坦プレートなどの他の種類の導通部材を導通部材139, 141の代わりに使用できる点に留意されたい。図3には、導通部材139, 141の代わりにMRIシステム101で使用可能な代替の導通部材149の別の例が、概略的に示されている。図3には、勾配磁石システム127の第一部分123の一部が示されている。代替の導通部材149は、非導電性の材料、特に堅固な合成材料から作られたキャリア150を有する。導通部材149は、閉鎖された導通金属の捲着部151を更に有する。この捲着部151は、この実施例では銅ワイヤから作られており、キャリア150に堅固に実装されている。捲着部151は、中央キャビティ133の中心軸と実質的に平行に、つまり中央キャビティ内の磁場に実質的に平行に延在する捲着部分153, 155, 157, 159を持っているので、導通部材149の最適な減衰効果がこれらの捲着部分153, 155, 157, 159によりもたらされる。図3に示す実施例の場合、捲着部151は、検査ボリューム109に面した側における第一の相対的に短いループ161と、検査ボリューム109から離れた側における第二の相対的に長いループ163とを持っており、当該第一ループ161と当該第二ループ163は、交差した捲着部分165, 167により相互接続されている。捲着部151のこのコンフィギュレーションの結果、主要磁場部分137に対する捲着部151内の渦電流の影響が更に低減される。

MRIシステム内の渦電流に基づく減衰部材を用いて、MRIシステムの一部の振動と、主磁石システムの磁場生成部分の振動とを相互に減衰させることを本発明が広くカバーしていることが、前述した実施例の説明から明らかとなるであろう。したがって、減衰部材を使用して、当該部分が磁場に対して持つ振動を減衰させることができるが、主磁石システムの磁場生成部分が、振動にほとんど影響されないMRIシステムの部分に対して持つ振動を減衰させることもできる。主要磁場部分の磁場強度から25%より大きく異なる磁場強度を持つ磁場の二次部分内に減衰部材の導通部材が構成されていれば、磁場に対する振動に影響され易いMRIシステムのどの部分にも減衰部材を実装してもよい。したがって減衰部材を、例えば、フレーム部分もしくは他の筐体部分、または磁場に対する振動に影響され易い、MRIシステムのシステムを囲んでいる部分に実装してもよい。MRIシステム1では、例えば、付加的な減衰部材を勾配磁石システム13に実装して、勾配磁石システム13の振動を減衰させてもよい。このような付加的な減衰部材内の渦電流による主要磁場部分17の容認できない歪みを防止するために、当該付加的な減衰部材の導通部材を、例えば、検査ボリューム11の外側に構成し、かつ付加的な堅固な実装部材を用いて勾配磁石システム13に接続してもよい。円筒形検査ボリューム11が相対的に長い場合、場合によっては勾配磁石システム13の円筒筐体の環状端壁の近くに減衰部材を実装してもよい。前述した各実施例の説明からは、図面に示されている減衰部材と導通部材の特定の実施例に本発明が限定されないことも明らかになるであろう。

本発明によるMRIシステムの第一実施例を概略的に示す。 本発明によるMRIシステムの第二実施例を概略的に示す。 本発明によるMRIシステムの代替の導通部材を概略的に示す。

符号の説明

1…磁気共鳴画像化 (MRI) システム
3…主磁石システム
5…筐体
9…磁場生成部分
11…検査ボリューム
13…勾配磁石システム
17…主要磁場部分
25, 27…減衰部材
29, 35, 37…導通部材
127…勾配磁石システム

Claims (12)

1. 検査ボリュームと、
   前記検査ボリューム内に実質的に一定の磁場強度を有する主要磁場部分を持つ磁場を生成するための主磁石システムと、
   前記主要磁場部分の勾配を生成するための勾配磁石システムと、
   動作の間に前記磁場に対する振動に影響され易いMRIシステムの一部に実装される減衰部材であって、前記磁場内に存在しかつ当該振動の結果渦電流がその中で生成される電気導通部材、を有する減衰部材と、
   を有する、磁気共鳴画像化 (MRI) システムにおいて、
   前記導通部材が、前記主要磁場部分からある距離を置いた前記磁場の二次部分内に構成され、
   前記二次部分が、前記主要磁場部分の磁場強度から25%より大きく異なる磁場強度を持っている、
   ことを特徴とする、磁気共鳴画像化 (MRI) システム。
2. 前記二次部分の磁場強度が、前記主要磁場部分の磁場強度から50%より大きく異なることを特徴とする、請求項1に記載のMRIシステム。
3. 前記導通部材が、前記磁場の漂遊磁場部分内に構成されることを特徴とする、請求項1に記載のMRIシステム。
4. 前記導通部材が、前記勾配磁石システムに実装されることを特徴とする、請求項1に記載のMRIシステム。
5. 前記主磁石システムが、第一の実質的に回転対称の部分と、前記第一部分からある距離を置いた第二の実質的に回転対称の部分とを有し、
   前記検査ボリュームが前記第一部分と前記第二部分との間に存在し、
   前記勾配磁石システムが、前記主磁石システムの前記第一部分の中央キャビティ内に構成された第一部分と、前記主磁石システムの前記第二部分の中央キャビティ内に構成された第二部分とを有し、
   第一導通部材と第二導通部材が、前記勾配磁石システムの前記第一部分と、前記勾配磁石システムの前記第二部分とに各々実装されており、かつ前記主磁石システムの前記第一部分の前記中央キャビティの前記検査ボリュームから離れている部分内、および前記主磁石システムの前記第二部分の前記中央キャビティの前記検査ボリュームから離れている部分内に各々構成されている、
   ことを特徴とする、請求項4に記載のMRIシステム。
6. 前記第一導通部材と前記第二導通部材が、各々、前記主磁石システムの前記第一部分と前記主磁石システムの前記第二部分との各々に対して同心に構成された実質的に円形の円筒形の金属プレートを有することを特徴とする、請求項5に記載のMRIシステム。
7. 前記第一導通部材と前記第二導通部材が、各々、前記主磁石システムの前記第一部分と前記主磁石システムの前記第二部分との各々の中心軸に実質的に平行に延在する捲着部分を持つ閉鎖された導通金属の捲着部を有することを特徴とする、請求項5に記載のMRIシステム。
8. 前記導通部材が、前記主磁石システムの筐体に実装されることを特徴とする、請求項１に記載のMRIシステム。
9. 前記主磁石システムと前記勾配磁石システムが、実質的に円形の円筒形であり、
   前記勾配磁石システムが前記検査ボリュームを囲み、かつ前記主磁石システムが前記勾配磁石システムを囲み、
   前記導通部材が、前記主磁石システムの前記筐体の環状端壁に実装される、
   ことを特徴とする、請求項8に記載のMRIシステム。
10. 前記主磁石システムと前記勾配磁石システムが、実質的に円形の円筒形であり、
    前記勾配磁石システムが前記検査ボリュームを囲み、かつ前記主磁石システムが前記勾配磁石システムを囲み、
    前記導通部材が、当該筐体の環状端壁に隣接する、前記主磁石システムの前記筐体の円筒外壁の一部に実装される、
    ことを特徴とする、請求項8に記載のMRIシステム。
11. 前記導通部材が、前記主磁石システムの前記筐体を支持する支持部材に実装されることを特徴とする、請求項8に記載のMRIシステム。
12. 前記導通部材が、実質的に平坦な金属プレートを有することを特徴とする、請求項8に記載のMRIシステム。