JP2009011476A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents

Magnetic resonance imaging apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2009011476A
JP2009011476A JP2007174910A JP2007174910A JP2009011476A JP 2009011476 A JP2009011476 A JP 2009011476A JP 2007174910 A JP2007174910 A JP 2007174910A JP 2007174910 A JP2007174910 A JP 2007174910A JP 2009011476 A JP2009011476 A JP 2009011476A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
temperature
coil
gradient magnetic
gradient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007174910A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Obara
孝之 小原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Medical Corp
Priority to JP2007174910A priority Critical patent/JP2009011476A/en
Publication of JP2009011476A publication Critical patent/JP2009011476A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To predict a temperature in consideration of a distribution of heat generation of a coil, a distribution of the amount of cooling, and a distribution of heat generation of an eddy current without considering a heating value and the amount of cooling of a gradient magnetic field coil to be uniform. <P>SOLUTION: The magnetic resonance imaging apparatus includes a static magnetic field generating means for imparting a static magnetic field to a subject, a gradient magnetic field generating means for imparting a gradient magnetic field to the subject by energizing the gradient magnetic field coil, the transmission system for irradiating the subject with a high-frequency magnetic field, the reception system for detecting echo signals released from the subject, a signal processing system for performing image operation by using echo signals detected by the reception system and control of operation of the entire apparatus, a means for displaying images, a means for entering imaging conditions, a means for measuring an initial temperature of the gradient magnetic field coil, and a means for predicting the temperature of the gradient magnetic field coil at the time of imaging from the initial temperature and the imaging conditions, wherein the temperature measuring means is placed in a position of showing the highest temperature measured in advance inside the gradient magnetic field coil. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」という)装置に関し、特に傾斜磁場コイルの発熱による温度上昇を予測する機能を有したMRI装置に関する。   The present invention relates to a magnetic resonance imaging (hereinafter referred to as “MRI”) apparatus, and more particularly to an MRI apparatus having a function of predicting a temperature increase due to heat generation of a gradient magnetic field coil.

MRI装置は、被検体、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するNMR信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を二次元的に或いは三次元的に画像化する装置である。撮像においては、NMR信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたNMR信号は、二次元又は三次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。   MRI equipment measures NMR signals generated by nuclear spins that make up the body of a subject, especially human body, and images its head, abdomen, extremities, etc. in two or three dimensions. Device. In imaging, the NMR signal is given different phase encoding depending on the gradient magnetic field and is frequency-encoded and measured as time-series data. The measured NMR signal is reconstructed into an image by two-dimensional or three-dimensional Fourier transform.

傾斜磁場は、傾斜磁場コイルに通電することにより発生するが、これと同時にコイル自身が発熱する。コイルの発熱に対しては、傾斜磁場コイル内に配置した冷却管内に冷却液を流すことで除熱する方法が取られている。しかし、被検体の拘束時間の短縮や時間分解能の向上の為に高速撮像法が採用されるようになるにつれ、傾斜磁場コイルに流れる電流は大きくなっており、冷却液による除熱だけでは追いつかない場合がある。このような発熱により、傾斜磁場コイル及びその周辺機器の温度が許容値以上に至る可能性があり、傾斜磁場コイル及びその周辺機器の故障の原因になる。   The gradient magnetic field is generated by energizing the gradient magnetic field coil, and at the same time, the coil itself generates heat. For the heat generation of the coil, a method of removing heat by flowing a cooling liquid in a cooling pipe arranged in the gradient magnetic field coil is used. However, as high-speed imaging methods are adopted to shorten the time for restraining the subject and improve the time resolution, the current flowing through the gradient magnetic field coil increases, and it is not possible to catch up only with heat removal by the coolant. There is a case. Such heat generation may cause the temperature of the gradient coil and its peripheral devices to exceed an allowable value, causing a failure of the gradient coil and its peripheral devices.

そこで、特許文献1では、傾斜磁場コイルとそれに近接して配置されるRFシールドの発熱量を設定された撮像条件から算出し、冷却システムによって排除される熱量と初期温度を加味した上で、傾斜磁場コイルの温度を計算しており、計算結果を予め設定された閾値と比較したうえで、設定された撮像条件の許可、または撮像条件の見直しを表示している。
Therefore, in Patent Document 1, the calorific value of the gradient magnetic field coil and the RF shield arranged in the vicinity thereof is calculated from the set imaging conditions, and after taking into account the heat amount and initial temperature to be eliminated by the cooling system, the gradient The temperature of the magnetic field coil is calculated, and after the calculation result is compared with a preset threshold, permission of the set imaging condition or review of the imaging condition is displayed.

特開2003-319919号公報。Japanese Patent Laid-Open No. 2003-319919.

しかし、特許文献1では、傾斜磁場コイル内の温度分布が均一なものとみなして傾斜磁場コイル全体の温度を計算しているので、計算値以上の温度に達する箇所が存在することに対する配慮がなされていなかった。   However, in Patent Document 1, since the temperature of the entire gradient magnetic field coil is calculated on the assumption that the temperature distribution in the gradient magnetic field coil is uniform, consideration is given to the fact that there are locations where the temperature exceeds the calculated value. It wasn't.

そこで、本発明の目的は、設定された撮像条件により傾斜磁場コイルが達する最高温度を正確に知ることができる磁気共鳴イメージング装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus capable of accurately knowing the maximum temperature reached by the gradient coil according to the set imaging conditions.

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成される。   In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

被検体に静磁場を与える静磁場発生手段と、傾斜磁場コイルに通電することで前記被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、前記被検体の生体組織の原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、前記核磁気共鳴により放出されたエコー信号を検出する受信系と、前記受信系で検出したエコー信号を用いた画像演算及びこの装置全体の動作の制御を行う信号処理系と、得られた画像を表示する表示手段と、撮像条件を入力する入力手段と、前記傾斜磁場コイルの初期温度を測定する温度測定手段と、前記初期温度と前記撮像条件に基づき撮像時の前記傾斜磁場コイルの温度を予測する温度予測手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記温度測定手段は、予め測定した傾斜磁場コイル内の最高温度を示す位置に備え付けられる。   Static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the subject, gradient magnetic field generating means for applying a gradient magnetic field to the subject by energizing the gradient magnetic field coil, and causing nuclear magnetic resonance in the nucleus of the biological tissue of the subject A transmission system for irradiating a high-frequency magnetic field, a reception system for detecting an echo signal emitted by the nuclear magnetic resonance, an image calculation using the echo signal detected by the reception system, and an operation control of the entire apparatus. Based on the signal processing system to be performed, the display means for displaying the obtained image, the input means for inputting the imaging conditions, the temperature measuring means for measuring the initial temperature of the gradient coil, the initial temperature and the imaging conditions And a temperature prediction unit that predicts the temperature of the gradient magnetic field coil at the time of imaging. The temperature measurement unit includes a pre-measured maximum temperature in the gradient magnetic field coil. It is equipped to position shown.

本発明によれば、設定された撮像条件により傾斜磁場コイルが達する最高温度を撮像前に正確に知ることができるので、傾斜磁場コイル及びその周辺機器の故障を未然に防ぐことができる。   According to the present invention, it is possible to accurately know the maximum temperature reached by the gradient coil according to the set imaging condition before imaging, and thus it is possible to prevent a failure of the gradient coil and its peripheral devices.

{実施形態1}
以下、添付図面に従って本発明のMRI装置の好ましい実施形態について詳説する。
{Embodiment 1}
Hereinafter, preferred embodiments of the MRI apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本実施形態のMRI装置を示したものである。MRI装置は、均一な静磁場空間を発生する磁石1により磁場の均一領域4を形成する。この静磁場に重ねて被検体の位置情報を与えるために、互いに直交する3軸方向に磁場強度が線形に変化する傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル2が、磁石1よりも均一空間4側に配置される。プロトンの共鳴周波数を持つ電磁波を送信するRFコイル3や、検査部位のNMR信号を受信する受信コイル5が、傾斜磁場コイル2よりも均一空間側に配置される。また明示していないが、静磁場や傾斜磁場を補正するシムコイルを有してもよい。   FIG. 1 shows the MRI apparatus of this embodiment. The MRI apparatus forms a uniform magnetic field region 4 by a magnet 1 that generates a uniform static magnetic field space. In order to provide the position information of the subject superimposed on this static magnetic field, a gradient magnetic field coil 2 that generates a gradient magnetic field whose magnetic field strength changes linearly in three axial directions orthogonal to each other is provided closer to the uniform space 4 than the magnet 1 Be placed. An RF coil 3 for transmitting an electromagnetic wave having a resonance frequency of proton and a receiving coil 5 for receiving an NMR signal of the examination site are arranged on the uniform space side of the gradient magnetic field coil 2. Although not explicitly shown, a shim coil for correcting a static magnetic field or a gradient magnetic field may be provided.

傾斜磁場コイル2には、それぞれX傾斜磁場電源6、Y傾斜磁場電源7、Z傾斜磁場電源8が接続されており、傾斜磁場コイル2と傾斜磁場電源6〜8により傾斜磁場発生手段を構成している。また、RFコイル3には、高周波電力を供給する高周波送信器9が接続され、受信コイル5には受信した信号を増幅する高周波受信器10が接続され、高周波送受信系を構成している。   An X gradient magnetic field power source 6, a Y gradient magnetic field power source 7, and a Z gradient magnetic field power source 8 are connected to the gradient magnetic field coil 2, respectively, and the gradient magnetic field coil 2 and the gradient magnetic field power sources 6 to 8 constitute a gradient magnetic field generating means. ing. The RF coil 3 is connected to a high-frequency transmitter 9 that supplies high-frequency power, and the reception coil 5 is connected to a high-frequency receiver 10 that amplifies the received signal to constitute a high-frequency transmission / reception system.

傾斜磁場電源6〜8、高周波送受信器9、10は、その動作を制御する為のPC11に接続されている。PC11は、高周波受信器10によって増幅されたNMR信号に演算処理を施し、画像を構成する機能も有している。PC11は、操作者が計測の条件や、パルスシーケンスの選択等の設定を行う画面を表示するモニタ12に接続されている。   The gradient magnetic field power supplies 6 to 8 and the high-frequency transceivers 9 and 10 are connected to a PC 11 for controlling the operation thereof. The PC 11 also has a function of performing an arithmetic process on the NMR signal amplified by the high-frequency receiver 10 and constructing an image. The PC 11 is connected to a monitor 12 that displays a screen for an operator to set measurement conditions, pulse sequence selection, and the like.

PC11には、傾斜磁場電源6〜8と高周波送受信器9、10を制御する制御部100と、傾斜磁場コイルの温度を予測する温度予測部101と、撮像条件等を保管する記憶手段102を有している。   The PC 11 has a control unit 100 that controls the gradient magnetic field power supplies 6 to 8 and the high-frequency transceivers 9 and 10, a temperature prediction unit 101 that predicts the temperature of the gradient coil, and a storage unit 102 that stores imaging conditions and the like. is doing.

傾斜磁場コイル2の近傍には、RFコイル3から発せられるRFパルスの影響をシールドするためのRFシールドと、傾斜磁場コイル2の発熱を除熱するための冷却液を流す冷却管とが配置されている。また、傾斜磁場コイル2には、後述するヒートスポットに温度センサー103が備え付けられる。温度センサー103はPC11に接続され、PC11が有する温度予測部101へ温度センサー103の出力が伝達される。   In the vicinity of the gradient magnetic field coil 2, an RF shield for shielding the influence of the RF pulse emitted from the RF coil 3 and a cooling pipe for flowing a coolant for removing heat generated by the gradient magnetic field coil 2 are arranged. ing. Further, the gradient magnetic field coil 2 is provided with a temperature sensor 103 at a heat spot described later. The temperature sensor 103 is connected to the PC 11 and the output of the temperature sensor 103 is transmitted to the temperature prediction unit 101 of the PC 11.

傾斜磁場コイル2の温度は、傾斜磁場コイル2の発熱、RFシールド等に生ずる渦電流による発熱、冷却液による冷却効率により決定される。以下、3つの因子について説明する。   The temperature of the gradient magnetic field coil 2 is determined by the heat generated by the gradient magnetic field coil 2, the heat generated by the eddy current generated in the RF shield, and the cooling efficiency by the coolant. The following describes the three factors.

傾斜磁場コイル2の発熱とは、コイルに流れる電流により生ずるジュール熱によるものであり、コイルの電気抵抗とコイルに流れる電流によって決定される。コイルは、所定の空間磁場分布を発生させるためのパターンを有しており、導体密度に疎密が有るため、発熱量の空間分布は不均一なものとなる。また、X軸方向の傾斜磁場を発生させるXコイルとY軸方向の傾斜磁場を発生させるYコイルは同じコイルパターンを有するが、YコイルはXコイルに対し90°回転させて配置され、Z軸方向の傾斜磁場を発生させるZコイルは、Xコイル及びYコイルとは異なるパターン形状を有する。そのため、3つのコイルごとに発熱分布も異なる。   The heat generation of the gradient magnetic field coil 2 is due to Joule heat generated by the current flowing through the coil, and is determined by the electrical resistance of the coil and the current flowing through the coil. The coil has a pattern for generating a predetermined spatial magnetic field distribution, and since the conductor density is sparse and dense, the spatial distribution of the calorific value is non-uniform. In addition, the X coil that generates the gradient magnetic field in the X axis direction and the Y coil that generates the gradient magnetic field in the Y axis direction have the same coil pattern, but the Y coil is arranged by being rotated 90 ° with respect to the X coil, and the Z axis The Z coil that generates the gradient magnetic field in the direction has a pattern shape different from that of the X coil and the Y coil. Therefore, the heat generation distribution is different for each of the three coils.

渦電流による発熱とは、傾斜磁場が時間的に変動するときに周囲の導体中に発生する渦電流のジュール熱によるものであり、傾斜磁場コイルに流れる電流に比例する傾斜磁場強度、傾斜磁場の立ち上がり時間、立ち下がり時間、単位時間あたりのパルス数、導体面積、導体抵抗によって決定される。ここでいう導体とは、傾斜磁場コイルやRFシールドの金属部分等をさす。導体中の磁場強度及び方向は場所によって異なり、導体も空間的な分布を持つので、渦電流による発熱量も空間的な分布を持つ。渦電流による発熱は、傾斜磁場が時間的に変動するとき、すなわち傾斜磁場の立ち上がり時と立ち下がり時に発生するので、先に述べた傾斜磁場コイル2の発熱とは異なる挙動を示す。   Heat generation due to eddy current is due to Joule heat of eddy current generated in the surrounding conductor when the gradient magnetic field fluctuates in time, and the gradient magnetic field strength, gradient magnetic field It is determined by the rise time, fall time, number of pulses per unit time, conductor area, and conductor resistance. Here, the conductor refers to a gradient magnetic field coil, a metal portion of an RF shield, or the like. The magnetic field strength and direction in the conductor vary depending on the location, and the conductor also has a spatial distribution, so the amount of heat generated by the eddy current also has a spatial distribution. Heat generation due to the eddy current occurs when the gradient magnetic field fluctuates with time, that is, when the gradient magnetic field rises and falls, and thus exhibits a behavior different from that of the gradient magnetic field coil 2 described above.

冷却液による冷却効率は、冷却液の流量と温度、冷却管の配管構造、傾斜磁場コイルと冷却管との距離、コイル周囲の熱伝導率によって決定される。冷却管の配管構造は、圧力損失や発熱分布等を考慮して設計されるが、周辺機器との関係からコイル全面に均等に配置することは困難であり、冷却効率に空間的な分布が生じる。   The cooling efficiency by the cooling liquid is determined by the flow rate and temperature of the cooling liquid, the piping structure of the cooling pipe, the distance between the gradient coil and the cooling pipe, and the thermal conductivity around the coil. The piping structure of the cooling pipe is designed in consideration of pressure loss, heat generation distribution, etc., but it is difficult to arrange it evenly on the entire coil surface due to the relationship with peripheral equipment, and spatial distribution occurs in the cooling efficiency. .

以上述べたように、発熱分布と冷却効率の分布は傾斜磁場コイルに流れる電流の波高値、通電軸、傾斜磁場の立ち上がり時間、立ち下がり時間、単位時間あたりのパルス数、通電時間などの通電条件によって異なるので、傾斜磁場コイル2の温度分布も通電条件によって変化し、最高温度を示す位置も変化する。   As described above, the distribution of heat generation and cooling efficiency depends on the current conditions such as the peak value of the current flowing through the gradient coil, the current axis, the rise time and fall time of the gradient magnetic field, the number of pulses per unit time, and the current conduction time. Therefore, the temperature distribution of the gradient magnetic field coil 2 also changes depending on the energization conditions, and the position showing the maximum temperature also changes.

つまり、本発明の実施形態では、撮像条件によって決まる通電条件毎に最高温度を示す位置(以下、ヒートスポットという)を予め特定した上で、各ヒートスポットの温度変化を予測し、予測結果に応じて撮像条件を許可するか否かを判断する。以下に、その具体的な実現方法を述べる。   That is, in the embodiment of the present invention, the temperature change of each heat spot is predicted after the position indicating the maximum temperature (hereinafter referred to as a heat spot) is specified in advance for each energization condition determined by the imaging condition, and according to the prediction result. To determine whether to permit the imaging condition. The specific implementation method will be described below.

PC11に備えられる温度予測部101によって予測した予測温度Tと許容温度Tmaxを比較し、予測温度Tが許容温度Tmax以下であれば撮像を開始し、予測温度Tが許容温度Tmaxを超えているようであれば、計測条件を変更する画面を表示する。   The predicted temperature T predicted by the temperature prediction unit 101 provided in the PC 11 is compared with the allowable temperature Tmax. If the predicted temperature T is equal to or lower than the allowable temperature Tmax, imaging is started, and the predicted temperature T seems to exceed the allowable temperature Tmax. If so, a screen for changing the measurement conditions is displayed.

上限温度Tmaxは、樹脂の劣化が起こらない温度、例えば70°に設定する。もし、許容温度を超えた場合には、樹脂が劣化することによって、傾斜磁場コイルの故障の原因となる。そこで温度予測部101は、常に傾斜磁場コイルの最高温度位置を予測する。   The upper limit temperature Tmax is set to a temperature at which the resin does not deteriorate, for example, 70 °. If the allowable temperature is exceeded, the resin deteriorates, causing a gradient coil failure. Therefore, the temperature prediction unit 101 always predicts the maximum temperature position of the gradient coil.

出荷時、想定される通電条件に対して通電試験を行うことで、各条件での最高温度を示す位置(以下、ヒートスポット)を特定する。前述したように、傾斜磁場コイルの温度は、コイル発熱量、渦電流発熱量、冷却液による冷却効率により決定する。そこで、冷却水を流した状態で、傾斜磁場コイルに直流電流を通電し、コイル発熱量及び冷却量により決定される温度分布を測定する。冷却水を流した状態で、傾斜磁場コイルにパルス電流を通電し、渦電流発熱量、コイル発熱量、冷却量により決定される温度分布を測定する。   At the time of shipment, a position (hereinafter referred to as a heat spot) showing the maximum temperature under each condition is specified by conducting an energization test with respect to the energized conditions assumed. As described above, the temperature of the gradient magnetic field coil is determined by the coil heat generation amount, the eddy current heat generation amount, and the cooling efficiency by the coolant. Therefore, a direct current is supplied to the gradient magnetic field coil in a state where cooling water is supplied, and a temperature distribution determined by the amount of heat generated by the coil and the amount of cooling is measured. With the cooling water flowing, a pulse current is applied to the gradient magnetic field coil, and the temperature distribution determined by the eddy current heat generation amount, the coil heat generation amount, and the cooling amount is measured.

温度分布の測定には、例えばサーモグラフィーを用いることで広い面積を簡便に測定することができる。温度分布測定時の通電条件としては、傾斜磁場電源6〜8が出力可能な最大直流電流値、最速の傾斜磁場立ち上がり時間及び立ち下り時間、単位時間あたりの最大パルス数を組み合わせて設定すればよい。このように組み合わせられた複数の通電条件毎にヒートスポットの位置を特定し、特定した各ヒートスポットの位置に温度センサー103を備え付ける。   For the measurement of the temperature distribution, for example, a wide area can be easily measured by using thermography. The energization conditions during temperature distribution measurement may be set by combining the maximum DC current value that can be output by the gradient magnetic field power supplies 6 to 8, the fastest gradient magnetic field rise time and fall time, and the maximum number of pulses per unit time. . The position of the heat spot is specified for each of the plurality of energization conditions combined in this way, and a temperature sensor 103 is provided at the position of each specified heat spot.

渦電流の発熱量は、傾斜磁場コイルに流れる電流の波高値と傾斜磁場立ち上がり時間、立ち下がり時間、単位時間当たりのパルス数によって決定する。従って、直流電流時とパルス電流時の通電量を同一にしておくことで、渦電流のみの発熱による温度分布を確認できる。即ち、パルス電流の通電結果から直流電流の通電結果を差し引くことにより、渦電流発熱による温度分布を求める。   The amount of heat generated by the eddy current is determined by the peak value of the current flowing through the gradient magnetic field coil, the gradient magnetic field rise time, the fall time, and the number of pulses per unit time. Therefore, by making the energization amount at the time of the direct current and the pulse current the same, the temperature distribution due to the heat generation of only the eddy current can be confirmed. That is, the temperature distribution due to the eddy current heat generation is obtained by subtracting the direct current application result from the pulse current application result.

シーケンスパラメータ(波高値、通電軸、傾斜磁場の立ち上がり時間、立ち下がり時間、単位時間あたりのパルス数、通電時間など)を変化させ、コイル通電による発熱量及び渦電流発熱量の分布を各々求める。   The sequence parameters (crest value, energization axis, gradient magnetic field rise time, fall time, number of pulses per unit time, energization time, etc.) are varied to determine the distribution of heat generation and eddy current heat generation due to coil energization.

上記の温度測定にもサーモグラフィーを用いることができる。また、より測定精度を上げるためには、サーモグラフィーにより特定したヒートスポットに、白金抵抗や熱電対等の温度センサーを貼りつけて測定してもよい。   Thermography can also be used for the above temperature measurement. In order to further increase the measurement accuracy, a temperature sensor such as a platinum resistance or a thermocouple may be attached to the heat spot specified by thermography.

ヒートスポットの温度変化を予測するための温度予測式について説明する。   A temperature prediction formula for predicting the temperature change of the heat spot will be described.

コイル発熱分ΔTcは、初期温度をT0、傾斜磁場コイルに供給された電力及び熱抵抗によって計算される飽和温度をTsat、周囲温度をTa、コイルの熱時定数をK、経過時間をtとすると、式(1)で示すことができる。

Figure 2009011476
Coil heat generation ΔTc is T0 as the initial temperature, Tsat as the saturation temperature calculated by the power and thermal resistance supplied to the gradient coil, Ta as the ambient temperature, K as the thermal time constant of the coil, and t as the elapsed time. Can be represented by the formula (1).

Figure 2009011476

コイルの発熱はそれぞれ独立とみなせるので式(1)はコイル毎に成り立ち、X軸通電による温度上昇(下降)ΔTx、Y軸通電による温度上昇(下降)ΔTy、Z軸通電による温度上昇(下降)をΔTzとすると、コイル全体の発熱分Tcは式(2)で示すことができる。

Tc=ΔTx + ΔTy + ΔTz 式(2)
Since the coil heat generation can be regarded as independent, equation (1) is established for each coil.Temperature rise (fall) ΔTx due to X-axis energization, temperature rise (fall) ΔTy due to Y-axis energization, temperature rise (fall) due to Z-axis energization Is ΔTz, the heat generation amount Tc of the entire coil can be expressed by the following equation (2).

Tc = ΔTx + ΔTy + ΔTz Equation (2)

一方、渦電流による発熱分ΔTeは、波高値、立ち上がり時間、立下がり時間、導体抵抗値、導体の熱伝導値から計算される飽和温度をTsateddy、導体の初期温度T0e、導体に発生した渦電流の時定数をKeddyとすると、式(3)で示すことができる。

Figure 2009011476
On the other hand, the heat generation ΔTe due to eddy current is the saturation temperature calculated from the peak value, rise time, fall time, conductor resistance value, and heat conduction value of the conductor, Tsateddy, the initial temperature T0e of the conductor, and the eddy current generated in the conductor If the time constant of is Keddy, it can be expressed by equation (3).

Figure 2009011476

渦電流による発熱も、X、Y、Zコイルにより発生する渦電流はそれぞれ独立とみなせるので、X軸通電による導体の温度上昇(下降)ΔTex、Y軸通電による導体の温度上昇(下降)ΔTey、Z軸通電による導体の温度上昇(下降)をΔTezとすると、コイル全体としての発熱分Teは式(4)のように示すことができる。

Te=ΔTex + ΔTey + ΔTez 式(4)
Heat generation due to eddy currents can also be considered as independent eddy currents generated by the X, Y, and Z coils, so the temperature rise (fall) ΔTex of the conductor due to X-axis energization, ΔTey, the temperature rise (fall) of the conductor due to Y-axis energization, When the temperature rise (decrease) of the conductor due to the Z-axis energization is ΔTez, the heat generation Te of the entire coil can be expressed as in equation (4).

Te = ΔTex + ΔTey + ΔTez Equation (4)

コイル発熱と、渦電流による発熱はそれぞれ独立とみなせるので、コイル発熱量と渦電流発熱量を加味した予測温度Tは式(5)のようになる。
Since the coil heat generation and the heat generation due to the eddy current can be regarded as independent from each other, the predicted temperature T in consideration of the coil heat generation amount and the eddy current heat generation amount is as shown in Equation (5).

T = Tc + Te 式(5)

式(1)〜(5)式に、温度データ、周囲温度、波高値、傾斜磁場立ち上がり時間、立ち下がり時間を代入し、各軸に対応した温度予測パラメータ(熱抵抗値、熱時定数、導体の熱伝導値、渦電流の時定数)を計算する。
T = Tc + Te formula (5)

Substituting temperature data, ambient temperature, peak value, gradient magnetic field rise time, and fall time into equations (1) to (5), temperature prediction parameters (thermal resistance value, thermal time constant, conductor corresponding to each axis) Heat conduction value, time constant of eddy current).

以上の計算をヒートスポット毎に行い、各ヒートスポットに対応した温度予測パラメータを決定する。決定した温度予測パラメータは、撮像条件と、ヒートスポットの位置と、温度予測式と共に記憶手段102へ格納され、波高値、通電軸、傾斜磁場の立ち上がり時間、立ち下がり時間、単位時間あたりのパルス数、通電時間などの通電条件が入力されると、温度予測部101から呼び出され、温度予測の計算に用いられる。   The above calculation is performed for each heat spot, and a temperature prediction parameter corresponding to each heat spot is determined. The determined temperature prediction parameter is stored in the storage means 102 together with the imaging condition, the position of the heat spot, and the temperature prediction formula, and the peak value, the conduction axis, the rising time of the gradient magnetic field, the falling time, and the number of pulses per unit time When an energization condition such as an energization time is input, it is called from the temperature prediction unit 101 and used for calculation of temperature prediction.

実際の撮像における本発明のMRI装置の動作の一実施形態について、図2のフローチャートを用いて説明する。   One embodiment of the operation of the MRI apparatus of the present invention in actual imaging will be described using the flowchart of FIG.

ステップS201では、操作者が所望の撮像条件を、PC11を介して設定する。設定された撮像条件に応じて傾斜磁場電源6〜8の通電条件が設定される。   In step S201, the operator sets a desired imaging condition via the PC 11. Energization conditions for the gradient magnetic field power supplies 6 to 8 are set according to the set imaging conditions.

ステップS202では、傾斜磁場電源6〜8通電前の傾斜磁場コイル2の初期温度が温度センサー103により計測される。なお傾斜磁場コイル2の初期温度は温度センサー103の計測結果に基づくものには限らず、その日の最初の撮像であれば室温に設定しても良いし、2回目以降であれば温度予測部101が予測した値に設定しても良い。   In step S202, the temperature sensor 103 measures the initial temperature of the gradient magnetic field coil 2 before energization of the gradient magnetic field power supplies 6-8. Note that the initial temperature of the gradient magnetic field coil 2 is not limited to that based on the measurement result of the temperature sensor 103, and may be set to room temperature if it is the first imaging of the day, or if it is the second or later, the temperature prediction unit 101. May be set to a predicted value.

ステップS203では、S201で設定された通電条件と、S202で計測あるいは設定された傾斜磁場コイル2の初期温度とに基づき、全てのヒートスポットの温度が式(1)〜(5)を用いた計算により温度予測部101で予測される。   In step S203, based on the energization conditions set in S201 and the initial temperature of the gradient coil 2 measured or set in S202, the temperatures of all the heat spots are calculated using equations (1) to (5). Is predicted by the temperature prediction unit 101.

ステップS204では、S203で予測された全てのヒートスポットの温度が、予め設定された許容温度と比較され、予測温度が許容温度よりも低ければステップS206へ進み、予測温度が許容温度以上であればステップS205へ進む。   In step S204, the temperatures of all the heat spots predicted in S203 are compared with a preset allowable temperature. If the predicted temperature is lower than the allowable temperature, the process proceeds to step S206. If the predicted temperature is equal to or higher than the allowable temperature, Proceed to step S205.

ステップS205では、許容値以内の通電条件範囲を示した条件再設定画面がモニタ12に表示され、操作者に撮像条件の再設定が促され、ステップ201へ戻る。   In step S205, a condition resetting screen showing the energization condition range within the allowable value is displayed on the monitor 12, the operator is prompted to reset the imaging conditions, and the process returns to step 201.

ステップS206では、設定された撮像条件に基づき撮像が開始される。尚、撮像を行っている合間にヒートスポットの温度計測結果をモニタ12に表示しても良い。   In step S206, imaging is started based on the set imaging conditions. Note that the temperature measurement result of the heat spot may be displayed on the monitor 12 during the imaging.

以上述べた形態によれば、通電条件によらずに常に傾斜磁場コイルの最高温度到達箇所について予測、対処できるので、傾斜磁場コイルの温度が許容値を超えることがない。従って、温度上昇による樹脂の劣化による故障を防止できる。
{実施形態2}
According to the embodiment described above, since the location where the maximum temperature of the gradient coil reaches the maximum temperature can always be predicted and dealt with regardless of the energization condition, the temperature of the gradient coil does not exceed the allowable value. Therefore, it is possible to prevent failure due to deterioration of the resin due to temperature rise.
{Embodiment 2}

本実施形態では、設置環境変化に対応して傾斜磁場コイルの温度を予測する。図3にフローチャートを示し、本実施形態について説明する。   In this embodiment, the temperature of the gradient magnetic field coil is predicted in response to a change in the installation environment. FIG. 3 shows a flowchart, and this embodiment will be described.

ステップS301では、予め設定した期間、例え2ヶ月を経過したか否かを判定する。設定期間を経過していればS302へ進み、経過していなければ本フローは終了となる。   In step S301, it is determined whether or not a preset period, for example, two months have passed. If the set period has elapsed, the process proceeds to S302, and if not, the flow ends.

ステップS302では、予め設定された条件、例えば実施形態1において工場出荷時にヒートスポットの位置を特定するときに使用した通電条件により傾斜磁場電源6〜8から傾斜磁場コイル2へ通電される。   In step S302, the gradient magnetic field power supplies 6 to 8 are energized to the gradient coil 2 according to preset conditions, for example, the energization conditions used when specifying the position of the heat spot at the time of factory shipment in the first embodiment.

ステップS303では、傾斜磁場コイル2のヒートスポットに備え付けられた各温度センサー103により、ヒートスポットの温度計測がなされる。   In step S303, the temperature of the heat spot is measured by each temperature sensor 103 provided in the heat spot of the gradient coil 2.

ステップS304では、S302で通電された条件と式(1)〜(5) を用いて計算される温度予測値と、S303で計測された温度との比較結果に基づき、温度予測パラメータを計算する。
ステップS305では、S304で計算された温度予測パラメータが記憶手段103に格納され、データの更新がなされる。
In step S304, a temperature prediction parameter is calculated based on the comparison result of the temperature energized in S302, the temperature predicted value calculated using equations (1) to (5), and the temperature measured in S303.
In step S305, the temperature prediction parameter calculated in S304 is stored in the storage means 103, and the data is updated.

以上の工程をPC11の制御部100が行うことで、MRI装置を設置した施設の状況に応じた温度予測を行うことができ、実測と予測の差が小さくなる。なお、データ更新作業は、必要に応じて操作者が手動で行ってもよい。また、撮像中に温度測定によってノイズが乗らないように、シーケンスの合間に温度計測を行い、そのデータを使用して、温度予測パラメータを更新しても良い。   When the control unit 100 of the PC 11 performs the above steps, temperature prediction according to the situation of the facility where the MRI apparatus is installed can be performed, and the difference between actual measurement and prediction is reduced. The data update operation may be performed manually by the operator as necessary. Also, temperature measurement may be performed between sequences so that noise is not caused by temperature measurement during imaging, and the temperature prediction parameter may be updated using the data.

本実施形態により、温度予測をより正確に行うことができるので、予測温度の誤差に対するマージンを小さく設定できる。その結果、待機時間の短縮が可能となり、トータルの撮像時間を短縮する効果がある。   According to the present embodiment, temperature prediction can be performed more accurately, so that a margin for an error in predicted temperature can be set small. As a result, the standby time can be shortened, and the total imaging time can be shortened.

また、新たに計算されたパラメータと以前のパラメータの差異が大きければ、冷却効率などに変化が生じている可能性がある。そこで、新たに計算されたパラメータと以前の差異が予め設定された閾値よりも大きければ、モニタ12に警告画面を表示し、操作者に傾斜磁場コイルや冷却システム等の点検を促すようにしても良い。   Further, if the difference between the newly calculated parameter and the previous parameter is large, there is a possibility that the cooling efficiency has changed. Therefore, if the newly calculated parameter and the previous difference are larger than a preset threshold value, a warning screen is displayed on the monitor 12 to prompt the operator to check the gradient coil, cooling system, etc. good.

以上、本発明の具体的な実施形態について述べてきたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく必要に応じて変形して実施することができる。   Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified and implemented as necessary.

本発明に係るMRI装置の全体基本構成図。1 is an overall basic configuration diagram of an MRI apparatus according to the present invention. 実施形態1のフロー図。FIG. 3 is a flowchart of the first embodiment. 実施形態2のフロー図。FIG. 5 is a flowchart of the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 磁石、2 傾斜磁場コイル、3 RFコイル、4 磁場均一領域、5 受信コイル、6 X傾斜磁場電源、7 Y傾斜磁場電源、8 Z傾斜磁場電源、9 高周波送信器、10 高周波受信器、11 PC、12 モニタ、100 制御部、101 温度予測部、102 記憶手段、103 温度センサー。   1 magnet, 2 gradient coil, 3 RF coil, 4 uniform field, 5 receiver coil, 6 X gradient magnetic field power supply, 7 Y gradient magnetic field power supply, 8 Z gradient magnetic field power supply, 9 high frequency transmitter, 10 high frequency receiver, 11 PC, 12 monitor, 100 control unit, 101 temperature prediction unit, 102 storage means, 103 temperature sensor.

Claims (1)

被検体に静磁場を与える静磁場発生手段と、傾斜磁場コイルに通電することで前記被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、前記被検体の生体組織の原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、前記核磁気共鳴により放出されたエコー信号を検出する受信系と、前記受信系で検出したエコー信号を用いた画像演算及びこの装置全体の動作の制御を行う信号処理系と、得られた画像を表示する表示手段と、撮像条件を入力する入力手段と、前記傾斜磁場コイルの初期温度を測定する温度測定手段と、前記初期温度と前記撮像条件に基づき撮像時の前記傾斜磁場コイルの温度を予測する温度予測手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記温度測定手段は、予め測定した傾斜磁場コイル内の最高温度を示す位置に備え付けられたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
Static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the subject, gradient magnetic field generating means for applying a gradient magnetic field to the subject by energizing the gradient magnetic field coil, and causing nuclear magnetic resonance in the nucleus of the biological tissue of the subject A transmission system for irradiating a high-frequency magnetic field, a reception system for detecting an echo signal emitted by the nuclear magnetic resonance, an image calculation using the echo signal detected by the reception system, and control of the operation of the entire apparatus. Based on the signal processing system to be performed, the display means for displaying the obtained image, the input means for inputting the imaging conditions, the temperature measuring means for measuring the initial temperature of the gradient coil, the initial temperature and the imaging conditions In a magnetic resonance imaging apparatus comprising temperature prediction means for predicting the temperature of the gradient coil during imaging,
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the temperature measuring means is provided at a position indicating the maximum temperature in the gradient magnetic field coil measured in advance.
JP2007174910A 2007-07-03 2007-07-03 Magnetic resonance imaging apparatus Pending JP2009011476A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007174910A JP2009011476A (en) 2007-07-03 2007-07-03 Magnetic resonance imaging apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007174910A JP2009011476A (en) 2007-07-03 2007-07-03 Magnetic resonance imaging apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009011476A true JP2009011476A (en) 2009-01-22

Family

ID=40353121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007174910A Pending JP2009011476A (en) 2007-07-03 2007-07-03 Magnetic resonance imaging apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009011476A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010004910A (en) * 2008-06-24 2010-01-14 Hitachi Medical Corp Magnetic resonance imaging apparatus
WO2012173095A1 (en) * 2011-06-13 2012-12-20 株式会社東芝 Magnetic resonance imaging device and control device thereof
JP2016073710A (en) * 2010-07-02 2016-05-12 株式会社東芝 Magnetic resonance imaging apparatus
US10444277B2 (en) 2014-01-03 2019-10-15 Koninklijke Philips N.V. Calculation of the probability of gradient coil amplifier failure using environment data
JP2020508754A (en) * 2017-02-27 2020-03-26 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. Cooling gradient coils in magnetic resonance imaging systems

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010004910A (en) * 2008-06-24 2010-01-14 Hitachi Medical Corp Magnetic resonance imaging apparatus
JP2016073710A (en) * 2010-07-02 2016-05-12 株式会社東芝 Magnetic resonance imaging apparatus
WO2012173095A1 (en) * 2011-06-13 2012-12-20 株式会社東芝 Magnetic resonance imaging device and control device thereof
CN102958434A (en) * 2011-06-13 2013-03-06 株式会社东芝 Magnetic resonance imaging device and control device thereof
US8907672B2 (en) 2011-06-13 2014-12-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic resonance imaging apparatus and control device of a magnetic resonance imaging apparatus
US10444277B2 (en) 2014-01-03 2019-10-15 Koninklijke Philips N.V. Calculation of the probability of gradient coil amplifier failure using environment data
JP2020508754A (en) * 2017-02-27 2020-03-26 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. Cooling gradient coils in magnetic resonance imaging systems
JP7177779B2 (en) 2017-02-27 2022-11-24 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Cooling of Gradient Coils in Magnetic Resonance Imaging Systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3907182B2 (en) Magnetic resonance imaging system
US20150123661A1 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and imaging control method thereof
JP5170540B2 (en) Magnetic resonance imaging system
JP5096479B2 (en) Preventing quenching of magnetic resonance inspection systems
JP6366597B2 (en) MRI for distributed sensors that monitor coil cable and trap temperature and / or strain
US20050148845A1 (en) System and method for predictive thermal output control of a medical device
JP2009011476A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
JP2016112407A (en) Magnetic resonance imaging device
JP4469835B2 (en) Magnetic resonance imaging system
US10330756B2 (en) Method and apparatus for eddy current field compensation in magnetic resonance tomography
JP2009034479A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
JP5331716B2 (en) MRI equipment
JP5384043B2 (en) Magnetic resonance imaging system
US20140145720A1 (en) Magnetic resonance method and apparatus for quick detection of regions of modified temperature
US20220146607A1 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and imaging management method
JP4305736B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and temperature information generation method
JP2000023939A (en) Magnetic resonance imaging instrument
JP2017192582A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
JP2011110131A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
JP2022076263A (en) Magnetic resonance imaging apparatus and imaging management method
JP6305706B2 (en) Magnetic resonance imaging system
JP2010104696A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
JP2009261763A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
JP2015029857A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
JP2014213014A (en) Magnetic resonance imaging device