JP2015053982A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は磁気共鳴を利用した磁気共鳴イメージング装置に係り、特に、撮影時に発生する騒音の低減を図る技術に関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus using magnetic resonance, and more particularly to a technique for reducing noise generated during imaging.
磁気共鳴イメージング装置は、原子核の核磁気共鳴現象を利用して撮影空間内に置かれた被検者の物理的性質を表す磁気共鳴画像を得るものである。一般に、磁気共鳴イメージング装置は、被検者が入る空間(ボア)中心部の撮影空間に均一な静磁場を発生させる静磁場発生系と、核磁気共鳴を生じさせるための高周波の電磁波を発生させる高周波(Radio Frequency:RF)コイルと、核磁気共鳴信号を検出する受信コイルと、核磁気共鳴信号に位置情報を付与するために傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル等を備えている。 The magnetic resonance imaging apparatus obtains a magnetic resonance image representing the physical properties of a subject placed in an imaging space using the nuclear magnetic resonance phenomenon of nuclei. In general, a magnetic resonance imaging apparatus generates a static magnetic field generation system that generates a uniform static magnetic field in an imaging space at the center of a space (bore) where a subject enters, and a high-frequency electromagnetic wave for generating nuclear magnetic resonance. A radio frequency (RF) coil, a receiving coil for detecting a nuclear magnetic resonance signal, a gradient magnetic field coil for generating a gradient magnetic field to give positional information to the nuclear magnetic resonance signal, and the like are provided.
撮影時には、所望のパルスシーケンスに従い、均一な静磁場中に置かれた被検者にX、Y、Z軸の3方向に線形傾斜磁場が重ねられ、被検者の原子スピンが磁気的に励起される。このように撮影時には傾斜磁場コイルにパルス的な電流が流される。静磁場中に配置された傾斜磁場コイルにパルス電流を流すと、静磁場と電流のカップリングによりローレンツ力が作用し、傾斜磁場コイルが振動して、振動放射音を発生する。この振動放射音が被検者に伝わり、被検者が騒音に曝されることになる。そこで、傾斜磁場コイルを覆うように密閉空間を構成することにより傾斜磁場コイルの振動放射音を遮音する構造をとり、被検者への騒音を低減する。 At the time of imaging, a linear gradient magnetic field is superimposed on the subject placed in a uniform static magnetic field in the three directions of X, Y, and Z according to the desired pulse sequence, and the subject's atomic spin is magnetically excited. Is done. In this way, a pulsed current is passed through the gradient coil during imaging. When a pulse current is passed through a gradient magnetic field coil arranged in a static magnetic field, Lorentz force acts due to the coupling between the static magnetic field and the current, and the gradient magnetic field coil vibrates to generate a vibration radiation sound. This vibration radiation sound is transmitted to the subject, and the subject is exposed to noise. Therefore, by forming a sealed space so as to cover the gradient magnetic field coil, a structure for shielding vibration radiation sound of the gradient magnetic field coil is taken, and noise to the subject is reduced.
傾斜磁場コイルの撮影空間側(内周側)には、RFコイルや装置外観を形成するガントリカバーが配置される。従来は、内周側からガントリカバー、RFコイル、傾斜磁場コイルと同心円状に3層に配置し、ガントリカバーで傾斜磁場コイルを覆う密閉空間を構成すると共にボアを形成していた。近年、このボア径を大きく確保するために、傾斜磁場コイルとガントリカバーのギャップを小さくすることが求められている。そこで、RFコイルにガントリカバー機能を兼ねさせて、RFコイルとガントリカバーを同位置に配置することにより、傾斜磁場コイルとガントリカバーのギャップを小さくしている。このガントリカバーとRFコイルは遮音部材とも呼ばれ、ボアを構成するとともに傾斜磁場コイルを覆う密閉空間を構成している。 An RF coil and a gantry cover that forms the appearance of the apparatus are arranged on the imaging space side (inner peripheral side) of the gradient magnetic field coil. Conventionally, the gantry cover, the RF coil, and the gradient magnetic field coil are arranged in three layers concentrically from the inner peripheral side to form a sealed space that covers the gradient magnetic field coil with the gantry cover and to form a bore. In recent years, in order to ensure a large bore diameter, it is required to reduce the gap between the gradient coil and the gantry cover. Therefore, the gap between the gradient coil and the gantry cover is reduced by making the RF coil also have a gantry cover function and arranging the RF coil and the gantry cover at the same position. The gantry cover and the RF coil are also called sound insulation members and form a bore and a sealed space that covers the gradient coil.
傾斜磁場コイルの振動は傾斜磁場コイルの支持部材等を介した固体伝搬により、また、傾斜磁場コイル振動により発生した放射音は空気を介した気体伝搬により密閉空間を構成する遮音部材を振動させる。これらの伝搬により遮音部材が振動し、振動放射音が発生する。遮音部材からの振動放射音が大きいと遮音部材による十分な遮音効果を得られないことになる。 The vibration of the gradient magnetic field coil is caused by solid propagation through the support member of the gradient magnetic field coil, and the sound generated by the vibration of the gradient magnetic field coil vibrates the sound insulation member constituting the sealed space by the gas propagation through the air. These propagations vibrate the sound insulation member and generate vibration radiation sound. If the vibration radiated sound from the sound insulation member is large, a sufficient sound insulation effect by the sound insulation member cannot be obtained.
近年、撮影画像の画質を向上させるために、静磁場強度や傾斜磁場強度を増大させているが、ローレンツ力が増大し、傾斜磁場コイルの振動及び放射音が増大することになる。そのため、遮音部材への固体伝搬及び気体伝搬も増大し、騒音も増大する。そこで、これらの伝搬を低減する方法とともに、遮音部材自体の振動を低減する方法が検討される。遮音部材自体の振動を低減する方法としては、遮音部材に減衰を付与して、遮音部材の振動エネルギを消散させる方法がある。このような遮音部材への減衰付与方法は特許文献1に示される。
In recent years, in order to improve the image quality of captured images, the static magnetic field strength and the gradient magnetic field strength are increased. However, the Lorentz force is increased, and the vibration and radiation sound of the gradient magnetic field coil are increased. Therefore, solid propagation and gas propagation to the sound insulation member also increase, and noise also increases. Then, the method of reducing the vibration of sound insulation member itself is examined with the method of reducing these propagation. As a method of reducing the vibration of the sound insulating member itself, there is a method of imparting attenuation to the sound insulating member to dissipate the vibration energy of the sound insulating member. A method of imparting attenuation to such a sound insulation member is disclosed in
特許文献1においては、内側層が粘弾性材料、外側層が拘束層の積層構造体であるノイズ減衰構造体を遮音部材に接着等により一体化するように取り付けることによって、遮音部材の振動エネルギをノイズ減衰構造体で消散させ、遮音部材の振動を低減することができる。ただし、ノイズ減衰構造体を遮音部材の内周側に取り付けるとボア径を狭めてしまうことになるため、ボア径を大きく確保するためには遮音部材の外周側に取り付けることになる。
In
遮音部材であるガントリカバーとRFコイルのうち、RFコイルの外周側にはコンデンサ等の素子や銅箔からなるコイル回路部がある。この回路部があるためRFコイルにノイズ減衰構造体を接着等により一体化して取り付けることが困難である。また、回路部は撮影時に発熱するため、回路部へのノイズ減衰構造体の接着は回路部の冷却性能を低下させることになる。特に、撮像性能の向上に伴い回路部の発熱が増加しており、回路部の信頼性確保のために、ノイズ減衰構造体を回路部に取り付けることは困難である。なお、回路部以外にはノイズ減衰構造体を取り付け可能であるが、その範囲は小さいため、十分な減衰付与効果を得ることができない。 Among the gantry cover and the RF coil that are sound insulation members, an outer periphery of the RF coil includes an element such as a capacitor and a coil circuit portion made of copper foil. Since this circuit portion is provided, it is difficult to attach the noise attenuating structure to the RF coil by bonding or the like. In addition, since the circuit unit generates heat during photographing, the adhesion of the noise attenuation structure to the circuit unit decreases the cooling performance of the circuit unit. In particular, the heat generation of the circuit unit is increasing with the improvement of the imaging performance, and it is difficult to attach the noise attenuation structure to the circuit unit in order to ensure the reliability of the circuit unit. Although a noise attenuation structure can be attached in addition to the circuit portion, since the range is small, a sufficient attenuation imparting effect cannot be obtained.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決するため、ボア径を小さくすることなく、また、RFコイル回路部の冷却性能を低下させることなく、RFコイルの振動を低減する磁気共鳴イメージング装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus that reduces the vibration of the RF coil without reducing the bore diameter and without reducing the cooling performance of the RF coil circuit unit in order to solve the above problems. It is to provide.
上記目的を達成するために、本発明においては、撮影空間に静磁場を発生するための静磁場発生系と、撮影空間に傾斜磁場を発生するための傾斜磁場発生系と、高周波(RF)電磁波を照射する回路部と当該回路部を支持するRFボビンとを有するRFコイルと、傾斜磁場発生系とRFコイルの間に配置された振動減衰部と、を備え、振動減衰部は外層部材と制振材からなり、外層部材が複数の外層支持部材により回路部と間隙を有してRFボビンに支持される構成の磁気共鳴イメージング装置を提供する。 In order to achieve the above object, in the present invention, a static magnetic field generation system for generating a static magnetic field in an imaging space, a gradient magnetic field generation system for generating a gradient magnetic field in the imaging space, and a radio frequency (RF) electromagnetic wave An RF coil having a circuit unit for irradiating the substrate and an RF bobbin for supporting the circuit unit, and a vibration damping unit disposed between the gradient magnetic field generation system and the RF coil. Provided is a magnetic resonance imaging apparatus which is made of a vibrating material and is configured such that an outer layer member is supported by an RF bobbin with a circuit portion and a gap by a plurality of outer layer support members.
RFコイルに減衰を付与する振動減衰部をRFコイルと傾斜磁場コイルの間に設けることができ、振動減衰部がRFコイルの回路部と間隙を有するため、磁気共鳴イメージング装置のボア径を小さくすることなく、また、回路部の冷却性能を低下させることなく、RFコイルの振動を低減することができる。 A vibration attenuating part for applying attenuation to the RF coil can be provided between the RF coil and the gradient magnetic field coil, and the vibration attenuating part has a gap with the circuit part of the RF coil, thereby reducing the bore diameter of the magnetic resonance imaging apparatus. Without reducing the cooling performance of the circuit unit, the vibration of the RF coil can be reduced.
以下、図面に従い、本発明を実施するための形態を説明するが、まず、本発明が適用される磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging :MRI)装置の一般的な全体構成例を、図5を用いて説明する。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. First, referring to FIG. 5, a general configuration example of a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus to which the present invention is applied will be described. I will explain.
MRI装置は、核磁気共鳴(Nuclear Magnetic Resonance:NMR)現象を利用して被検者の断層画像を得るもので、図5に示すように、静磁場発生系22と、傾斜磁場発生系23と、送信系25と、受信系26と、信号処理系27と、シーケンサ24と、処理部である中央処理部(Central Processing Unit、以下CPUという)28とを備えて構成される。
The MRI apparatus obtains a tomographic image of a subject using a nuclear magnetic resonance (NMR) phenomenon. As shown in FIG. 5, a static magnetic field generation system 22, a gradient magnetic
静磁場発生系22は、垂直磁場方式であれば、被検者21の周りの空間にその体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば、体軸方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検者21の周りに永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。
The static magnetic field generation system 22 generates a uniform static magnetic field in the direction perpendicular to the body axis in the space around the
傾斜磁場発生系23は、MRI装置の座標系(静止座標系)であるX,Y,Zの3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル29と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源30とから成り、後述のシ−ケンサ24からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源30を駆動することにより、X,Y,Zの3軸方向に傾斜磁場Gx,Gy,Gzを印加する。撮影時には、スライス面(撮影断面)に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルス(Gs)を印加して被検者21に対するスライス面を設定し、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの2つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス(Gp)と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス(Gf)を印加して、エコー信号にそれぞれの方向の位置についての情報をエンコードする。
The gradient magnetic
シーケンサ24は、高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」という)と傾斜磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御のための手段で、CPU28の制御で動作し、被検者21の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系25、傾斜磁場発生系23、および受信系26に送る。シーケンサ24とCPU28とを総称して制御部と称することができる。
The
送信系25は、被検者21の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるために、被検者21にRFパルスを照射するもので、高周波発振器31と変調器32と高周波増幅器33と送信側の高周波コイル(RFコイル)34aとから成る。高周波発振器31から出力された高周波パルスをシーケンサ24からの指令によるタイミングで変調器32により振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器33で増幅した後に被検者21に近接して配置されたRFコイル34aに供給することにより、RFパルスが被検者21に照射される。
The transmission system 25 irradiates the
受信系26は、被検者21の生体組織を構成する原子核スピンの核磁気共鳴により放出されるエコー信号(NMR信号)を受信信号として検出するもので、受信側のRFコイル34bと信号増幅器35と直交位相検波器36と、アナログデジタル(A/D)変換器37とから成る。送信側のRFコイル34aから照射された電磁波によって誘起された被検者21の応答のNMR信号が被検者21に近接して配置されたRFコイル34bで検出され、信号増幅器35で増幅された後、シーケンサ24からの指令によるタイミングで直交位相検波器36により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがA/D変換器37でディジタル量に変換されて、信号処理系27に送られる。
The
信号処理系27は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、光ディスク39、磁気ディスク38等の外部記憶装置と、液晶ディスプレイ(LCD)等からなるディスプレイ40とを有し、受信系26からのデータがCPU28に入力されると、制御部を構成するCPU28が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検者21の断層画像をディスプレイ40に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク38等に記録する。
The
操作部45は、MRI装置の各種制御情報や上記信号処理系27で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス43、及び、キーボード44から成る。この操作部45はディスプレイ40に近接して配置され、操作者がディスプレイ40を見ながら操作部45を通してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御するために用いられる。
The
なお、図5のMRI装置において、送信側のRFコイル34aと傾斜磁場コイル29は、被検者21が挿入される静磁場発生系22の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検者21に対向して、水平磁場方式であれば被検者21を取り囲むようにして設置されている。また、受信側のRFコイル34bは、被検者21に対向して、或いは取り囲むように設置されている。
In the MRI apparatus shown in FIG. 5, the RF coil 34a and the gradient
現在、MRI装置の撮像対象核種は、臨床で普及しているものとしては、被検者の主たる構成物質である水素原子核(プロトン)である。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を2次元もしくは3次元的に撮像することができる。 At present, the radionuclide to be imaged by the MRI apparatus is a hydrogen nucleus (proton) which is a main constituent material of the subject as widely used clinically. By imaging information related to the spatial distribution of proton density and the spatial distribution of relaxation time in the excited state, the form or function of the human head, abdomen, limbs, etc. can be imaged two-dimensionally or three-dimensionally. .
実施例1として、静磁場磁石として超電導コイルを用い、水平方向に均一な静磁場を発生させる超電導磁石を採用した水平磁場方式のMRI装置の実施例を説明する。図1及び図2は実施例1に係るMRI装置の主要部の断面図であり、図1は被検者1の体軸方向の断面図、図2は被検者1の体軸に垂直な方向の断面図であるなお、図2では被検者は図示を省略した。
As Example 1, an example of a horizontal magnetic field type MRI apparatus using a superconducting magnet that generates a uniform static magnetic field in the horizontal direction using a superconducting coil as a static magnetic field magnet will be described. 1 and 2 are cross-sectional views of the main part of the MRI apparatus according to the first embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view in the body axis direction of the subject 1 and FIG. 2 is perpendicular to the body axis of the
本実施例に係るMRI装置は、被検者1を覆うように配置された超電導磁石2と、被検者1の生体組織を構成する水素原子核(プロトン)に核磁気共鳴(NMR)を起こさせるための高周波信号を照射するRFコイル3と、被検者1から発せられる信号を受信するための、図示を省略した受信コイルと、被検者から発せられる各々の信号に位置情報を与えるための傾斜磁場コイル4と、超電導磁石や傾斜磁場コイルを覆うように配置されるガントリカバー5と、被検者を搭載する、図示を省略した寝台等で構成されている。なお、図1及び図2における超電導磁石2、RFコイル3、受信コイル、傾斜磁場コイル4は、図5における静磁場発生系22、RFコイル34a、RFコイル34b、傾斜磁場コイル29に対応している。
The MRI apparatus according to the present embodiment causes nuclear magnetic resonance (NMR) to occur in the superconducting magnet 2 disposed so as to cover the
静磁場発生系として機能する超電導磁石2は、被検者1を覆うように被検者の体軸方向に複数個配置されたリング状の超電導コイルと、超電導コイルを収納する冷却容器と、輻射熱をシールドする輻射シールド板と、これらを真空環境下に収納する真空容器と、真空容器設置床面に支持する真空容器支持脚と、冷却容器及び輻射シールド板を真空容器内に断熱支持する荷重支持体等からなる。図1及び図2には、超電導磁石の外表面側の部材である真空容器6と、真空容器支持脚7のみ図示している。
A superconducting magnet 2 that functions as a static magnetic field generation system includes a ring-shaped superconducting coil that is arranged in the body axis direction of the subject so as to cover the
図1、図2より明らかなように、真空容器6は中空円筒状であり、真空容器6の内周側にある円筒状の真空容器内筒面6a、真空容器の外周側にある円筒状の真空容器外筒面6b、真空容器の側面にある円板状の真空容器側面6cからなる。また、真空容器6は真空耐力を必要とするために、一般には、ステンレス鋼の部材を溶接した構造となり、真空容器外筒面6bの下側に設けた真空容器支持脚7で支持される。
As is clear from FIGS. 1 and 2, the
磁気共鳴信号の位置情報を付与するために静磁場中に傾斜した磁場を形成する傾斜磁場発生系を構成する傾斜磁場コイル4が真空容器内筒面6aの内周側に配置される。この傾斜磁場コイル4は、X方向、Y方向、Z方向の3方向に傾斜磁場を発生する導体を樹脂でモールドした中実円筒状のものであり、図示を省略した傾斜磁場コイル取付部材を介して真空容器6に取り付けられる。
A gradient
被検者の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴(NMR)を起こさせるために高周波信号を照射するRFコイル3は、傾斜磁場コイル4の内周側に配置される。RFコイル3は高周波の電磁波を照射するコイル回路部と、回路部を支持するRFボビンからなる。RFボビンは磁気共鳴画像へ影響を及ぼすことを避けるために、非磁性及び非金属材料、例えば、繊維強化樹脂で構成した円筒状のボビンであり、図示を省略したRFコイル取付部材を介して真空容器に取り付けられる。
The
本実施例の構成においては、RFコイル3、傾斜磁場コイル4、真空容器6は、被検者側からRFコイル3、傾斜磁場コイル4、真空容器6という順で同心円状に配置される。ここで、デザイン、安全性の観点から傾斜磁場コイル4、真空容器6を覆うようにガントリカバー5が配置される。RFコイル3まで覆うようにガントリカバー5を配置する場合もあるが、本実施例では省スペース化によりボア径を大きく確保するためにRFコイル3がガントリカバー5の一部を兼ねるようにしている。ガントリカバー5は中空円筒状であり、傾斜磁場コイル4の内周側にある円筒状のガントリカバー内筒面5a、真空容器外筒面6bの外周側にある円筒状のガントリカバー外筒面5b、装置の側面にあるガントリカバー側面5cからなる。
In the configuration of the present embodiment, the
ガントリカバー5はRFコイル3と同様、磁気共鳴画像へ影響を及ぼすことを避けるために、非磁性及び非金属材料、例えば、繊維強化樹脂で構成される。主に、デザインの観点で設置されているため、ガントリカバー5の厚さは2〜5mm程度とカバー形状を維持できる最低限の強度を有する程度に小さい。真空容器6への取り付けは、ガントリカバー5の据付精度を確保するために、図示を省略したボルト等のガントリカバー取付部材で複数箇所取り付けられる。
As with the
ガントリカバーは複数の部材で構成されるが、必ずしも内筒面、外筒面、側面と分割されておらず、デザイン性や設置作業性を考慮した分割となっている。デザインの観点からガントリカバー内筒面5aとRFコイル3の内周径は同じになっており、ガントリカバー内筒面5aとRFコイル3は隙間が生じないように設置される。MRI装置の寸法はガントリカバーにより規定される。
The gantry cover is composed of a plurality of members, but is not necessarily divided into an inner cylinder surface, an outer cylinder surface, and a side surface, and is divided in consideration of design and installation workability. From the viewpoint of design, the inner peripheral diameter of the gantry cover inner cylinder surface 5a and the
RFコイル3及びガントリカバー5で振動源である傾斜磁場コイル4を覆う閉空間を構成することにより、RFコイル3及びガントリカバー5は遮音部材の役割を担う。閉空間の隙間からの漏出音は遮音効果を低減させるため、RFコイル3とガントリカバー内筒面5aの隙間、ガントリカバーを構成する部材間の隙間はシーリングされ、漏出音が発生しないようにされる。
By forming a closed space that covers the gradient
被検者は寝台に搭載され、RFコイル3及びガントリカバー5で構成された円筒状の空間(ボア)内に挿入される。このボアの断面径(ボア径)が小さいと被検者は閉塞感等を感じ、心理的、肉体的に影響を受け、検査に支障が生じる可能性がある。また、検査者が被検者に図示を省略した受信コイルを設置する時等のアクセス性がよくない。そのため、ボア径を大きく確保することが製品の付加価値を高める要因の1つとなる。
A subject is mounted on a bed and inserted into a cylindrical space (bore) constituted by the
図3、図4を用いて、実施例1のMRI装置の傾斜磁場コイル4の内径側に設置されたRFコイル3他の詳細構成の一例を説明する。言い換えると、図3及び図4は図1及び図2の傾斜磁場コイル4とRFコイル3部分のみを図示したものである。
An example of another detailed configuration of the
本実施例のRFコイル3はRFボビン8と回路部9からなり、RFボビン8の外周側にその回路部9が配置される。回路部9はコンデンサ等の素子や銅箔からなり、高周波の電磁波を照射する。回路部9は傾斜磁場コイル4との電気的絶縁や照射性能の観点から、傾斜磁場コイル4からは所定の間隔で配置される必要がある。この所定の間隔に加え、RFコイル3の自重撓み、据付精度を考慮して、RFコイル3と傾斜磁場コイル4の間隔は決定されるが、その間隔は10〜30mm程度である。この間隔を小さくすることにより上述したボア径を大きく確保するようにしている。RFボビン8は回路部9を所定の位置に設置するため、据付精度を確保できるだけの剛性、板厚が必要である。一方、ボア径を大きく確保するために、RFボビン8の厚さは小さい方がよい。そのため、RFボビン8の厚さは最低限の剛性を確保できる板厚となっており、3〜10mm程度である。なお、図3及び図4ではRFボビン8は単純な円筒としているが、その周囲にリング状のリブを設けることによりRFボビンの剛性向上を図ることもある。
The
そして、RFボビン8上に設けた複数の外層支持部材10により薄板状の外層部材11をRFボビン8に支持し、外層部材11の外周側に、制振材12を貼付して、外層部材11と制振材12からなる振動減衰部13を設ける。磁気共鳴画像へ影響を及ぼすことを避けるために、外層部材11及び外層支持部材10の材料はRFボビン8と同様、非磁性及び非金属材料、例えば、繊維強化樹脂が使用される。高分子制振材料等からなる制振材12も磁気共鳴画像へ影響を及ぼさないものを使用する。
Then, a thin plate-like
なお、図3及び図4では、外層部材11を円筒形状を有する1つの円筒部材として示しているが、円筒部材の軸方向、又は周方向、或いは両方向に複数に分割してもよい。外層部材11を周方向に複数に分割する時は、円弧状の部材でも、平板状の部材でもよい。ここで、円筒部材の軸方向とは、被検体の体軸方向と同一の方向である。外層部材11はRFボビン8を覆うように全面に配置されなくてもよく、また、複数の部材に分割する時は配置した部材間に隙間があってもよい。外層部材11はRFボビン8より小さい板厚であり、1〜3mm程度である。制振材12も外層部材と同じように分割して配置してもよく、制振材12の厚さは外層部材11の板厚と同等以上とすることが好ましい。以上説明した本実施例の振動減衰部13は、RFコイル3と傾斜磁場コイル4の間に配置できる厚さとし、回路部9及び傾斜磁場コイル4それぞれとの間に間隙を有する。
3 and 4, the
外層支持部材10は柱状またはリブ状であり、回路部のない位置に配置し、外層部材11を剛に支持する。外層支持部材10のRFボビン8への取り付けや、外層部材11の外層支持部材10への取り付けは接着等により行う。外層支持部材10の配置は外層部材11が変形により回路部9や傾斜磁場コイル4に接触することがないように選定する。図3及び図4では、外層支持部材10は軸方向3箇所、周方向4箇所に配置しているが、この限りではない。
The outer
さて、図3に示すように、本実施例の振動減衰部13には複数の穿孔14を有する。穿孔14の形状は、円形やスリット状である。穿孔14は振動減衰部13の支持に影響を及ぼさない位置に設ける。振動減衰部13が複数に分割して配置される場合、分割した振動減衰部13の隙間でスリットを構成してもよい。
Now, as shown in FIG. 3, the
その他、図1−図4では図示を省略したが、本実施例のMRI装置には、図5に示した構成同様、超電導コイルや傾斜磁場コイル、RFコイルに電源を供給する電源装置、MRI装置全体を制御する制御部を備え、核磁気共鳴信号に基づき磁気共鳴画像を得る画像再構築機能等が付属していることは言うまでもない。 In addition, although not shown in FIGS. 1 to 4, the MRI apparatus of the present embodiment is similar to the configuration shown in FIG. 5. Needless to say, an image reconstructing function for obtaining a magnetic resonance image based on a nuclear magnetic resonance signal is provided with a control unit for controlling the whole.
次に、上述してきた本実施例に係るMRI装置の動作を、以下に説明する。撮影時には静磁場中に配置された傾斜磁場コイル4にパスル状の電流が流れて、静磁場と電流がカップリングしてローレンツ力が作用して傾斜磁場コイル4が振動する。この傾斜磁場コイル4の振動は、図示を省略した傾斜磁場コイル4の支持部材等を介して、RFコイル3やガントリカバー5に伝搬する。また、傾斜磁場コイル4の振動により振動放射音が発生する。この傾斜磁場コイル4の振動放射音は空気を介してRFコイル3、及びガントリカバー5に伝搬する。この部材を介した伝搬である固体伝搬と、空気を介した伝搬である気体伝搬によるRFコイル8及びガントリカバー5の振動により、RFコイル3及びガントリカバー5の振動放射音が発生し、空気を介して被検者1に伝搬して騒音となる。特に、被験者に対しては、被験者近傍にあるRFコイル3の振動による放射音の寄与が大きいため、RFコイル3の振動を低減することが重要となる。
Next, the operation of the MRI apparatus according to the present embodiment described above will be described below. At the time of imaging, a pulse-like current flows through the gradient
上述した本実施例の構成のMRI装置においては、固体伝搬及び気体伝搬により発生したRFコイル3、主にRFボビン8の振動エネルギは、外層支持部材10を介して振動減衰部13に伝搬されて、振動減衰部13で消散される。そのため、RFコイル振動は低減し、RFコイル3からの振動放射音は低減する。
In the MRI apparatus configured as described above, the vibration energy of the
振動減衰は共振時に大きな効果を発揮する。外層部材11は薄板構造であり、外層部材11の一部のみを支持する構造であるため、多くの固有モードを有し、共振を生じやすい構造となっている。そのため、効果的に振動減衰部13での振動減衰を行うことができる。また、振動減衰部13に穿孔14を設けることにより、振動減衰部13の外層部材11の剛性が低下するため、より多くの固有モードを有することになる。
Vibration damping is very effective at resonance. Since the
さらに、振動減衰部13をRFコイル8と傾斜磁場コイル4の間に設けたことにより、振動減衰部13が気体伝搬である音響エネルギを受けて、消散させるために、RFコイル8への気体伝搬自体も低減することになり、RFコイル8の振動が低減する。
Further, by providing the
更に、振動減衰部13に設けた穿孔14により、特定の周波数で大きな音響エネルギの減衰効果を得ることができる。その周波数は穿孔14の寸法や個数により調整可能であり、例えば、騒音が大きくなる要因である傾斜磁場コイル4の共振周波数やボアの共鳴周波数に設定することに、大きな騒音低減効果を得ることができる。また、その径や長さを変更して複数の寸法を有する穿孔14を設けることにより、複数の周波数に対応した音響減衰を得ることができる。
Furthermore, the
この穿孔14の一具体例を示すと、例えば、RFコイル3の回路部9と振動減衰部13の外層部材11との距離を5mm、振動減衰部13の厚さを5mm、開孔率を0.04、穿孔14の直径を25mmとすると、共振周波数は970Hzとなる。この様に、振動減衰部13、穿孔14等のパラメータを適宜設定することにより、吸音したい共振周波数を得ることができる。
As a specific example of the
また更に、制振材は歪むことによりその減衰性能を発揮するため、制振材は歪の大きい位置に配置するのがよい。そのため、穿孔14は振動減衰部13の振動の固有モードの歪エネルギが小さい位置に設けることが好ましい。例えば、低次モードの場合、外層支持部材10の位置での歪エネルギが大きくなるため、外層支持部材10から離れた位置に穿孔14を設けるとよい。また、高次モードの場合、固有モードの節の位置の歪エネルギが小さくなるため、固有モードの節に穿孔14を設けるとよい。このようにすることにより振動減衰部13の振動減衰性能と穿孔14による音響減衰性能を両立することができる。
Furthermore, since the damping material exhibits its damping performance by being distorted, the damping material is preferably arranged at a position where the distortion is large. Therefore, the
外層支持部材10により振動減衰部13を回路部9から浮かした構造であるため、回路部9の放熱を阻害することはない。また、振動減衰部13に設けた穿孔14により、振動減衰部13により回路部9からの放熱が篭るのを防ぐことができる。従って、回路部9の冷却性能を低下させることなく、RFコイル8の振動を低減することができる。
Since the
以上述べてきた実施例の構成により、ボア径を小さくすることなく、また、RFコイルの回路部の冷却性能を低下させることなく、RFコイルの振動を低減して、騒音を低減することが可能である。また、RFコイルと傾斜磁場コイルの間に設置可能な構造であるため、既存の装置にも追加設置可能である。 With the configuration of the embodiment described above, the vibration of the RF coil can be reduced and the noise can be reduced without reducing the bore diameter and without reducing the cooling performance of the circuit portion of the RF coil. It is. Further, since the structure can be installed between the RF coil and the gradient magnetic field coil, it can be additionally installed in an existing apparatus.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。例えば、静磁場磁石は超電導磁石として説明したが、常電導磁石、永久磁石でも本発明を適用可能である。また、以上説明した実施例では、水平方向に静磁場を発生させる超電導磁石を例示したが、垂直方向に静磁場を発生させる超電導磁石においても同様に本発明を適用可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for better understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment. For example, although the static magnetic field magnet has been described as a superconducting magnet, the present invention can be applied to a normal conducting magnet and a permanent magnet. Moreover, although the superconducting magnet which generates a static magnetic field in the horizontal direction is illustrated in the embodiments described above, the present invention can be similarly applied to a superconducting magnet which generates a static magnetic field in the vertical direction.
1、21 被検者
2 超電導磁石
3、34a、34b RFコイル
4、29 傾斜磁場コイル
5 ガントリカバー
6 真空容器
7 真空容器支持脚
8 RFボビン
9 RFコイル回路部
10 外層支持部材
11 外層部材
12 制振材
13 振動減衰部
14 穿孔
22 静磁場発生系
23 傾斜磁場発生系
24 シーケンサ
25 送信系
26 受信系
27 信号処理系
28 CPU
29 垂直コイル
30 傾斜磁場電源
1, 21 Subject 2
29
Claims (12)
前記撮影空間に、傾斜磁場を発生するための傾斜磁場発生系と、
高周波(RF)電磁波を照射する回路部と当該回路部を支持するRFボビンとを有するRFコイルと、
前記傾斜場発生系と前記RFコイルの間に配置された振動減衰部と、を備え、
前記振動減衰部は外層部材と制振材からなり、前記外層部材が複数の外層支持部材により前記回路部と間隙を有して前記RFボビンに支持される、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 A static magnetic field generation system for generating a static magnetic field in the imaging space;
A gradient magnetic field generating system for generating a gradient magnetic field in the imaging space;
An RF coil having a circuit unit that radiates radio frequency (RF) electromagnetic waves and an RF bobbin that supports the circuit unit;
A vibration damping unit disposed between the tilt field generation system and the RF coil,
The vibration damping portion is composed of an outer layer member and a damping material, and the outer layer member is supported by the RF bobbin with a gap from the circuit portion by a plurality of outer layer support members.
A magnetic resonance imaging apparatus.
前記振動減衰部に複数の穿孔を設ける、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1,
Providing a plurality of perforations in the vibration damping portion;
A magnetic resonance imaging apparatus.
複数の前記穿孔は複数の寸法を有する、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2,
A plurality of said perforations having a plurality of dimensions;
A magnetic resonance imaging apparatus.
前記穿孔は、円形、あるいはスリット状である、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2,
The perforations are circular or slit-shaped,
A magnetic resonance imaging apparatus.
前記穿孔を、前記振動減衰部の固有モードの歪エネルギが小さい位置に設ける、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2,
The perforation is provided at a position where the distortion energy of the natural mode of the vibration damping portion is small.
A magnetic resonance imaging apparatus.
前記穿孔を、前記外層支持部材から離れた位置に設ける、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 5,
Providing the perforation at a position away from the outer layer support member;
A magnetic resonance imaging apparatus.
前記穿孔を、前記固有モードの節の位置に設ける、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 5,
Providing the perforation at the node of the eigenmode;
A magnetic resonance imaging apparatus.
前記傾斜磁場発生系は、傾斜磁場コイルからなり、
前記振動減衰部は、前記傾斜磁場コイルと間隔を有して配置される、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1,
The gradient magnetic field generation system comprises a gradient magnetic field coil,
The vibration attenuating unit is arranged with a gap from the gradient coil.
A magnetic resonance imaging apparatus.
前記外層部材は、円筒形状を有する、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1,
The outer layer member has a cylindrical shape,
A magnetic resonance imaging apparatus.
前記外層部材は、前記円筒形状の軸方向、或いは周方向に複数に分割される、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 9,
The outer layer member is divided into a plurality of axial directions or circumferential directions of the cylindrical shape.
A magnetic resonance imaging apparatus.
前記制振材は、前記円筒形状の軸方向、或いは周方向に複数に分割される、
ことを特徴とする磁気イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 10,
The vibration damping material is divided into a plurality of axial directions or circumferential directions of the cylindrical shape.
A magnetic imaging apparatus.
前記外層支持部材は、柱状またはリブ状であり、前記回路部のない前記RFボビンに配置される、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1,
The outer layer support member has a columnar shape or a rib shape, and is disposed on the RF bobbin without the circuit portion.
A magnetic resonance imaging apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013187567A JP2015053982A (en) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Magnetic resonance imaging apparatus |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017127549A (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 株式会社日立製作所 | Magnetic resonance imaging apparatus |
-
2013
- 2013-09-10 JP JP2013187567A patent/JP2015053982A/en active Pending
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