JP2017113410A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気共鳴イメージング(以下、MRIと称す)装置に関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging (hereinafter referred to as MRI) apparatus.
MRI装置は、被検体である人体の組織を構成する原子核のスピンによって発生するNMR信号を計測し、例えばその頭部、腹部、四肢等の形態や機能を2次元的に或いは3次元的に画像化する装置である。被検体の撮像においては、例えば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、例えば2次元又は3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。得られた画像は例えば診断など医療関係に利用される。このため質の高い画像が求められる。 An MRI apparatus measures an NMR signal generated by spins of nuclei constituting a tissue of a human body as a subject, and images the form and function of, for example, the head, abdomen, and extremities in a two-dimensional or three-dimensional manner. It is a device to convert. In imaging of a subject, for example, NMR signals are given different phase encodings depending on a gradient magnetic field, are frequency-encoded, and are measured as time-series data. The measured NMR signal is reconstructed into an image by two-dimensional or three-dimensional Fourier transform, for example. The obtained image is used for medical purposes such as diagnosis. For this reason, a high quality image is required.
原子核スピンが発生するNMR信号の強度は、計測領域の静磁場の強度に比例するため、断層像の分解能を向上させるには静磁場の強度を上げる必要がある。そこで、高強度の静磁場を発生させるために超伝導磁石装置が用いられている。また、断層像の画質向上のために、計測領域の磁場均一度を高める必要もある。このために、超伝導磁石装置内に磁性材が設けられている。このようして、計測領域に、高強度で、高い静磁場均一度を有する静磁場領域を生成されている。 Since the intensity of the NMR signal generated by the nuclear spin is proportional to the intensity of the static magnetic field in the measurement region, it is necessary to increase the intensity of the static magnetic field in order to improve the resolution of the tomographic image. Therefore, a superconducting magnet device is used to generate a high-intensity static magnetic field. In addition, it is necessary to increase the magnetic field uniformity in the measurement region in order to improve the image quality of the tomographic image. For this purpose, a magnetic material is provided in the superconducting magnet device. Thus, a static magnetic field region having high strength and high static magnetic field uniformity is generated in the measurement region.
磁性材の位置の変化は静磁場の磁場均一度の低下につながるため、構成部材の伸縮を引き起こす室温の影響を受けないように真空容器内に磁性材を設置していた。特許文献1に、真空容器内に磁性材を配置した構成が開示されている。
Since the change in the position of the magnetic material leads to a decrease in the magnetic field uniformity of the static magnetic field, the magnetic material has been installed in the vacuum container so as not to be affected by the room temperature causing the expansion and contraction of the constituent members.
特許文献1に開示されている、真空容器内に磁性材を配置する構造は、高価な構造となり易い。このため磁性材を真空容器の外に配置する構造が考えられる。一方特許文献1に開示される構成は、真空容器が熱伝達を防ぐ作用をするため、上記磁性材およびそれを支持する構成が外部の温度の影響を受けにくい構造となっていた。磁性材を真空容器内の外に配置する構造では、MRI装置が設置されている検査室の温度が伝わりやすくなり、検査室の温度の影響を受けて静磁場の均一性が低下するとの新たな課題が生じる。
The structure which arrange | positions a magnetic material in the vacuum vessel currently disclosed by
本発明の目的は、静磁場の均一性の低下が抑制される、あるいは静磁場の均一性が向上する、MRI装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an MRI apparatus in which a decrease in the uniformity of a static magnetic field is suppressed or the uniformity of a static magnetic field is improved.
上記課題を解決する本発明のMRI装置は、MRI本体と上記MRI本体の動作を制御する制御装置と被検体を載せる寝台とを有し、上記MRI本体は、観測領域に静磁場を発生する静磁場発生装置と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生装置と、RFパルス照射コイルと、を有し、上記静磁場発生装置は磁束を発生するコイルと磁束の均一化を図るための磁性材を有し、上記磁性材の支持機構の一部に発熱体を設け、上記発熱体の発熱量を制御することにより、上記磁性材の位置関係を制御するようにした、ことを特徴とする。 An MRI apparatus of the present invention that solves the above problems includes an MRI main body, a control device that controls the operation of the MRI main body, and a bed on which a subject is placed. The MRI main body generates a static magnetic field in an observation region. A magnetic field generator, a gradient magnetic field generator for generating a gradient magnetic field, and an RF pulse irradiation coil. The static magnetic field generator has a coil for generating magnetic flux and a magnetic material for homogenizing the magnetic flux. In addition, a heating element is provided in a part of the support mechanism of the magnetic material, and the positional relationship of the magnetic material is controlled by controlling the heat generation amount of the heating element.
本発明によれば、静磁場の均一性の低下を抑制できるあるいは静磁場の均一性を向上することができるMRI装置を、提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the MRI apparatus which can suppress the fall of the uniformity of a static magnetic field or can improve the uniformity of a static magnetic field can be provided.
1.はじめに
次に本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお参照する図面において同一符号を付した構成は略同様の作用を為し、略同様の効果を奏する。説明の重複を避けるために同一符号の構成に関する作用や効果の説明の繰り返しを省略する。また以下の実施例は、上述した発明の課題を解決し上述した発明の効果を奏するだけでなく、上述した発明の課題以外の課題をも解決し、上述した効果以外の効果をも奏する。課題の解決や効果に付いては実施形態の説明の中で述べる。
1. 1. Introduction Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in drawing referred performs the substantially same effect | action, and there exists a substantially the same effect. In order to avoid duplication of description, the description of the actions and effects relating to the configuration of the same reference numerals is omitted. Further, the following embodiments not only solve the problems of the invention described above and achieve the effects of the invention described above, but also solve problems other than the problems of the invention described above, and achieve effects other than the effects described above. The solution and effect of the problem will be described in the description of the embodiment.
2.本発明が適用されたMRI装置の一実施形態であるMRI装置の説明
次に、本発明が適用されたMRI装置の一実施形態であるMRI装置100の全体構成について、図1を用いて説明する。MRI装置100は、制御装置110とMRI本体200と寝台150を有している。なおこれら構成の他に以下で説明する超伝導電磁石を冷却するための液体ヘリウムなどの冷媒を供給する装置、などがあるが、説明が煩雑になるので図示および説明を省略する。
2. Description of an MRI Apparatus that is an Embodiment of an MRI Apparatus to which the Present Invention is Applied Next, an overall configuration of an
制御装置110は、被検者に関する情報の入力や撮像のための撮像条件の設定を行ったり、設定された撮像条件に従ってMRI本体200の撮像動作を制御したり、撮像動作により検出された画像データなどの処理を行って画像を生成したりする機能を有し、情報入力のための操作や撮像制御のための操作を行う入力装置124や、情報の入力や状態あるいは撮像された画像などを表示する表示装置122を備える入出力装置120や、設定された撮像条件に従ってMRI本体200の撮像動作を制御する演算処理装置130や、撮像制御装置140を備えている。演算処理装置130はMRI本体200を制御するだけでなく、撮像されたデータを処理して画像を構成する処理を行う。演算処理装置130は処理に必要なデータを記憶している記憶装置を備えており、さらに処理された結果を検索可能な状態で上記記憶装置に記憶する処理を行う。これら記憶装置の図示は省略している。演算処理装置130は、撮像制御装置140を介して、設定された撮像条件に従ってMRI本体200の撮像動作を制御する。撮像制御装置140の動作は以下で説明する。
The
寝台150は検査を行う被検者を載せるための天板152を有している。被検者を載せた天板152を適切な位置に移動することにより、被験者を撮像条件に基づく適切な位置に移動することができる。被検者を載せた天板152は、高さ方向であるZ軸方向に移動可能であると共に体軸方向であるX軸方向、さらにMRI本体200の広い開口202の左右方向であるY軸方向に移動可能である。寝台180はさらに車輪を有していて被検者を載せた状態で、MRI本体200が配置されている検査室内や院内を移動できる構造であっても良い。
The
3 撮像制御装置140およびMRI本体200による撮像動作の説明
3.1 撮像制御装置140及びMRI本体200の説明
図1およびMRI本体200の内部構造を記載する図2を用いて、撮像制御装置140及びMRI本体200の構成、およびその動作に付いて説明する。演算処理装置130は設定された撮像条件に従って撮像制御装置140へ被検者を撮像するための制御信号を送る。撮像制御装置140は、シーケンサ142と、高周波磁場(以下RFと記す)パルスを照射するためのRF照射コイル214やRF照射コイル215へRF電流を供給するRF電流供給装置144と、傾斜磁場発生装置210や傾斜磁場発生装置211へ傾斜磁場を発生するための電流を供給する傾斜磁場電源146と、計測されたNMR信号を処理する信号処理装置148と、を有している。
3 Description of Imaging Operation by
図2は、図1に記載のMRI本体200をZ軸方向においてX軸およびY軸に沿って断面したA−A断面図を示す。本実施例では、MRI本体200はZ軸を中心とし円形あるいは円形に近い外周形状を成しており、Z軸における上下の中央部に被検者の部位を撮像するための観測領域204が形成され、観測領域204およびその周囲により広い空間である開口202が形成されている。
2 shows an AA cross-sectional view of the MRI
鮮明な画像を得るためには観測領域204により均一で強力な磁場を生成することが望ましく、上側超伝導磁石装置300と下側超伝導電磁石400が設けられている。観測領域204を挟むようにして上側RFパルス照射コイル214と下側RFパルス照射コイル215が設けられ、さらに上側傾斜磁場発生装置210と下側傾斜磁場発生装置211が設けられている。さらに上側傾斜磁場発生装置210や下側傾斜磁場発生装置211を挟むようにして上側超伝導磁石装置300の上側鉄心318や下側超伝導電磁石400の下側鉄心418が設けられている。図示を省略するが上側RFパルス照射コイル214と下側RFパルス照射コイル215で挟まれた空間内に被検者に近接してNMR現象により放出されたNMR信号を受信するためのNMR受信コイルが設けられる。
In order to obtain a clear image, it is desirable to generate a uniform and strong magnetic field in the
3.2 本発明が適用された一実施形態に係る超伝導電磁石の説明
図1および図2に記載のMRI本体200では、静磁場を発生する一対の超伝導磁石である上側超伝導電磁石300と下側超伝導電磁石400が観測領域204を挟んでZ軸方向に対向配置され、対称の形状および構成をなしている。このような構造のMRI装置100では開口202を非常に広く形成することができ、被検者102に開放感を与えると共に、撮像の作業性が向上する効果を奏する。開口202には図1に示す如く寝台150の天板152が配置される構造となっているが、図2では寝台150の図示を省略している。また図2の構成の最外周部および開口202の内部にはカバーが設けられているが、図2ではこれらカバーの図示を省略している。
3.2 Description of Superconducting Electromagnet According to One Embodiment to which the Present Invention is Applied In the MRI
図2に示すように、MRI本体200の内部はZ軸方向に沿って上下の位置に、上側超伝導磁石装置300と下側超伝導電磁石400とが設けられている。またY軸方向において、左右に離間して支柱が設けられており、上側超伝導磁石装置300と下側超伝導電磁石400は上記左右の支柱により互いに一体に固定されると共に、上側超伝導磁石装置300は上記左右の支柱により支持されている。上側超伝導磁石装置300はその内部が真空の真空容器350を有し、下側超伝導電磁石400はその内部が真空の真空容器450を有している。これら真空容器350と真空容器450は、上記左右の支柱の部分で真空容器連結管250により互いに連結されている。
As shown in FIG. 2, an upper
なお内部に真空容器連結管250が形成されている上記左右の支柱は、Y軸に沿って互いに180度の角度差の位置関係に設けられていても良いが、寝台150側の開口をより大きくするために、Y軸よりさらに寝台150と反対側の方にずらせて配置しても良い。寝台150の反対方向にどんどん移動させると、最終的には寝台150の反対側で左右の支柱が重なり合う、言い換えると1本の支柱で上側超伝導磁石装置300を支えることになる。この状態は寝台150側の開口が非常に広くなるが、支柱に回転モーメントによる大きな力が作用することとなり、これらの力に耐える強度が必要となる。
The left and right struts, in which the vacuum
真空容器350と真空容器450の内部にそれぞれコイル容器332とコイル容器432が配置されていて、これらコイル容器332とコイル容器432は、真空容器連結管250の内部に設けられたコイル容器232によって繋がっており、コイル容器332とコイル容器432、コイル容器232には液体ヘリュウム等の冷媒230が満たされている。コイル容器332とコイル容器232の上部は共通の中心軸であるZ軸に対して概ね軸回転対称の円盤形状を為していて、上側超伝導磁石装置300を構成するための超伝導コイル320と超伝導コイル322が設けられている。コイル容器432とコイル容器232の下部には、同様にZ軸に対して概ね軸回転対称の円盤形状を為していて、下側超伝導電磁石400を構成するための超伝導コイル420と超伝導コイル422が設けられている。
A
上側超伝導磁石装置300は超伝導コイル320や超伝導コイル322と上側鉄心318とにより構成され、さらに下側超伝導電磁石400は超伝導コイル420や超伝導コイル422と下側鉄心418とにより構成される。上側超伝導磁石装置300と下側超伝導電磁石400により、球状の観測領域204に、磁場強度が0.7T以上の強磁場を発生することができ、その磁場強度の均一性を数ppmの高い均一度に維持することができる。磁場の方向はZ軸と平行である。上述したように均一磁場領域である観測領域204を挟むようにして上側RFパルス照射コイル214と下側RFパルス照射コイル215が設けられていて、RF電流供給装置144からの電流に基づいて観測領域204に対して高周波磁場パルスを発生することができる。
Upper
真空容器350とコイル容器332との間や真空容器450とコイル容器432との間および真空容器連結管250とコイル容器232との間は高い真空状態に維持されているため、対流による熱伝達を防止することができる。他の熱伝達として輻射による熱伝達が考えられる。このため真空容器350とコイル容器332との間や真空容器450とコイル容器432との間および真空容器連結管250とコイル容器232との間には、それぞれ熱シールド334や熱シールド434や熱シールド234が設けられている。各熱シールドは例えば光を反射する特性の材質および構造になっており、さらに各熱シールドを断熱材と光反射材による層状構造にしても良い。
Since a high vacuum state is maintained between the
3.3撮像動作の説明
上側超伝導磁石装置300と下側超伝導電磁石400とにより観測領域204に均一な静磁場が形成される。さらに傾斜磁場電源146から上側傾斜磁場発生装置210と下側傾斜磁場発生装置211へ傾斜磁場を発生するための電流が供給されることにより、上側傾斜磁場発生装置210と下側傾斜磁場発生装置211は、被検者の撮像において空間位置情報を付与する目的で、均一磁場領域に磁場の空間的な変化をもたらすための傾斜磁場を印加する。上側RFパルス照射コイル214と下側RFパルス照射コイル215はRF電流供給装置144からのRF電流を受けて、NMR現象を引起すための共鳴周波数の電磁波を、均一磁場領域に印加する。このような動作により寝台150の天板152に載せられた被検者体内の観測領域の断面を画像化することができる。
3.3 Description of Imaging Operation A uniform static magnetic field is formed in the
即ち均一磁場領域である観測領域204に、上側傾斜磁場発生装置210や下側傾斜磁場発生装置211により発生した傾斜磁場を重畳させることにより、観測領域(通常1mm厚のスライス面が設定されることが多い)だけを所定の磁場強度に設定する。続いて、上側RFパルス照射コイル214や下側RFパルス照射コイル215を用いてその観測領域に共鳴周波数の電磁波を照射して、上記観測領域であるスライス面にだけNMR現象を引き起こさせ、水素原子核スピンが放出する電磁波を図示しない受信コイルで受信し、信号処理装置148で信号処理し、処理結果に基づいて画像化する。
That is, by superimposing the gradient magnetic field generated by the upper gradient
4.上側超伝導磁石装置300や下側超伝導電磁石400の説明
上側超伝導磁石装置300および下側超伝導電磁石400の概要は既に上述したが、その構造についてより詳細に説明する。上側超伝導磁石装置300と下側超伝導電磁石400は、観測領域204の中心を通るX軸とY軸で作られる面に対して、上下に対象の構造を成している。上側超伝導磁石装置300は、観測領域204の中心を通るZ軸にその中心軸が一致する円環状の超伝導コイル320や超伝導コイル322を有していて、超伝導コイル320や超伝導コイル322はコイル容器332やコイル容器232に収納され、液体ヘリュウム等の冷媒230内に配置されている。
4). Description of Upper
同様に下側超伝導電磁石400は観測領域204の中心を通るZ軸にその中心軸が一致する円環状の超伝導コイル420や超伝導コイル422を有していて、超伝導コイル420や超伝導コイル422はコイル容器432やコイル容器232に収納され、液体ヘリュウム等の冷媒230内に配置されている。コイル容器332やコイル容器432、コイル容器232は、それぞれその内部が真空に保たれた真空容器350や真空容器450、真空容器連結管250の内部に配置され、各コイル容器と各真空容器との間の熱伝導が抑えられている。上記熱伝導の抑制効果をさらに高めるために、各コイル容器と各真空容器との間に、上述した熱シールド334や熱シールド434、熱シールド234がさらに設けられている。
Similarly, the lower
超伝導コイル320や超伝導コイル322、超伝導コイル420や超伝導コイル422には一定の永久電流を流すことにより一定の磁場を発生し、さらに観測領域204における磁場が均一となるように磁性材である上側鉄心318と同じく磁性材である下側鉄心418が観測領域204を挟むように配置されている。上側鉄心318と下側鉄心418は静磁場を均一にするために複雑な形状を成しているが、図示ではシンプルな形状で記載している。
A magnetic material is generated by causing a constant permanent current to flow through the
この実施例では、上側鉄心318は上側支持部370により支持され、上側支持部370は真空容器連結管250の真空容器天板254により支持されている。上側支持部370はこの実施例では、天板372と支持材374を有しており、支持材374は非磁性材からなる円環状の板で作られ、上側鉄心318を天板372に対して吊り下げる構造により、上側鉄心318を支持している。またこの実施例では、下側鉄心418は真空容器連結管250の真空容器底板262に固定された下側支持部470により支持され、下側支持部470はこの実施例では、底板472と支持材474を有しており、支持材474は非磁性材からなる円環状の板で作られ、下側鉄心418を真空容器底板262に対して一定の状態に支持している。
In this embodiment, the
上述の真空容器連結管250は、真空容器底板262と真空容器天板254とを有し、真空容器底板262と真空容器天板254は真空容器外壁252と真空容器内壁256を有していて、上述したように内部は略真空に維持されている。真空容器連結管250の内部に設けられているコイル容器232や熱シールド234は断熱材で構成された支持部材240でそれぞれ支持されている。また真空容器内壁256の観測領域204に対向する部分である真空容器内壁観測部258は外周側に窪んでおり、この構造により開口202をより広い形状としている。この実施例では、以下で説明する外側ヒータ522と内側ヒータ524が真空容器連結管250の外周側に配置されており、外側ヒータ522と内側ヒータ524とのさらに外側に、断熱材512と断熱材514が設けられ、外側ヒータ522や内側ヒータ524が断熱材512や断熱材514により覆われた構造に成っている。外側ヒータ522や内側ヒータ524の位置はこの位置に限るものではないが、この実施例では、上側超伝導磁石装置300と下側超伝導電磁石400との間に位置している。なお以下で説明するヒータの制御のための温度センサ530と温度センサ532がステンレス材で作られた真空容器外壁252に固定され、外側ヒータ522から少し離れた位置の温度を検出している。本実施例では、断熱材512が外側ヒータ522だけでなく温度センサ530や温度センサ532に対しても覆う構造となっており、外気が直接上記センサに作用するのを防止している。なお図2の外側には実際は外側カバーが設けられるので、MRI装置100の外側に、例えば空気の流れすなわち風が存在してもその風が直接温度センサ530や温度センサ532に当たることは無い。
The above-described vacuum
図1に記載の如く上側超伝導磁石装置300と下側超伝導電磁石400とを固定するための柱は左右に設けられており、上述した図2の真空容器連結管250の構造は、左右に設けられた柱の内の右側の柱の内部構造を示すが、左右に設けられた柱の内の左側の柱の内部構造および各ヒータや各温度センサの構造や配置は、Z軸およびX軸で作られる面に対して右側の真空容器連結管250および各ヒータや各温度センサと面対称の構造および配置となっている。
As shown in FIG. 1, columns for fixing the upper
5.静磁場の均一性の向上に関する説明
上側鉄心318や下側鉄心418は超伝導コイル320や超伝導コイル322、超伝導コイル420、超伝導コイル422により観測領域204に静磁場を発生する。観測領域204の静磁場が均一になるように、上側鉄心318や下側鉄心418は磁場を補正する。上側鉄心318や下側鉄心418等の磁性体の磁化は温度変化に基づいて変化するため、磁性体は温度が一定となるように保温されている。なお、超伝導磁石ではなく永久磁石装置を使用した装置では、磁性体の部分が磁石全体に及ぶため、磁石全体がヒータで保温されているが、本実施例では超伝導磁石装置の非磁性体で構成されている部分に対しては磁化の温度変化に対処する保温は必ずしも必須ではなく、ヒータによる保温を行わない構造であっても、必要な均一性を確保することができる。このため本実施例では、磁石全体をヒータで保温する構造を用いていない。しかし、より精度を向上するためにもちろんヒータによる保温を行っても良い。本実施例ではヒータによる上側鉄心318や下側鉄心418の保温構造を用いていないので、構造が簡単となる効果があり、さらに開口202をより広く設定できる効果がある。
5. Description on Improvement of Uniformity of Static Magnetic Field The
上側鉄心318や下側鉄心418を支持する上側支持部370や下側支持部470は、温度変化によって伸び縮し、その結果として上側鉄心318や下側鉄心418の位置が変化する。上側鉄心318や下側鉄心418の位置の変化は即静磁場の均一性の悪化につながる。真空容器連結管250や上側支持部370、下側支持部470の温度を所定の基準温度に維持することにより、真空容器連結管250や上側支持部370、下側支持部470の伸び縮みによる歪を抑え、上側鉄心318や下側鉄心418の位置を所定の位置に維持することが可能となる。
The
外側ヒータ522や内側ヒータ524は面状の発熱体であり、例えばカーボングラファイトで作られたヒータである。外側ヒータ522や内側ヒータ524は真空容器連結管250の例えば外表面に貼った状態で固定されており、これらヒータに電流を供給することにより供給電流値に基づく熱が発生し、真空容器連結管250の温度を基準値の温度に維持する。基準温度としてはMRI装置100が設置されている室温より少し高い温度が制御精度を維持する観点から望ましい。基準温度をさらに高くすると被検者に温度による悪影響を与える恐れがある。従って25度程度から35度程度の範囲に基準温度を設定することが望ましく、28度から34度の範囲がより望ましい。
The
上述のように開口202の左右に設けられた真空容器連結管250の外面にヒータを配置し、真空容器連結管250の温度を基準の温度に設定することにより、左右に設けられた真空容器連結管250や上側支持部370や下側支持部470の温度変化による伸縮を低減し、上側鉄心318や下側鉄心418の位置を基準の位置に維持することができる。これにより静磁場の均一性の悪化を低減できる、あるいはより積極的に静磁場の均一性を向上することが可能となる。本実施例では、上側支持部370を構成する支持材374を左右対称構造で同じ材質の材料を使用しており、温度の影響による上側鉄心318の傾きが生じるのを低減している。また下側支持部470に対して下側鉄心418を支える支持材474も左右対称構造で同じ材質の材料を使用しており、温度の影響による下側鉄心418の傾きが生じるのを低減している。また上側鉄心318と下側鉄心418の相対位置関係におけるズレも抑制できる。さらに真空容器連結管250や上側支持部370、下側支持部470の相対位置変化を小さくすることができる。
As described above, the heaters are disposed on the outer surfaces of the vacuum
図3は開口202の左右に配置された柱の内部にそれぞれ設けられた真空容器連結管250に取り付けられたヒータを制御する制御装置システム540を構成するブロック図である。制御システム540は、熱伸縮を押さえるために、真空容器連結管250の温度を一定に維持するための基準温度を設定する基準温度設定部534と、実際の温度を計測する温度センサ530や温度センサ532などの温度センサと、温度センサの計測値に基づいて外側ヒータ522や内側ヒータ524へ供給する電流を制御するヒータ制御装置550と、上記供給電流を制御するための制御データマップを記録している記録装置552と、を有している。
FIG. 3 is a block diagram of a
なお制御システム540は、実際には演算処理装置130が実行する機能の一つであっても良い。基準温度設定部534は入出力装置120の一機能であっても良く、入出力装置120の入力装置124から真空容器連結管250の温度を一定に維持するための基準温度を入力して設定すると、演算処理装置130の有する記録装置に基準温度が記録される。この基準温度は、一度設定されると変更の操作が行われるまで、繰り返し使用されるようにしても良い。すなわちMRI装置100は一度検査のための部屋に据え付けられると検査室は長期間変更されないで持続して使用されることが一般的である。また部屋の温度は大きく変化することは無く、被検者に適した温度に維持される。このようなことから温度センサ532に入力されて設定された基準温度は繰り返し使用可能となる。温度センサ530や温度センサ532など温度センサを多数設けても良いが、MRI装置100が据え付けられた検査室の温度があまり変化しない状態では、開口202の左右に設けられた真空容器連結管250の温度にあまり差が無い状態となる。このような場合には各部の温度に大きな変化が生じ難いので、温度センサを多くしなくても精度の高い制御が可能となる。また制御対象となる各ヒータの制御にも同様のことが言える。各ヒータをそれぞれ個別にきめ細かく制御することにより、制御精度を向上することが可能であるが、室温の変化が少ない場合、すなわち状態があまり変わらない場合には、各ヒータを個別に制御するのではなく、複数のヒータをグループとしてまとめて制御しても望ましい精度を維持することができる。
Note that the
温度センサ530や温度センサ532の温度が計測されると、計測された温度が温度センサ532により設定された基準温度に近づくように、フィードバック制御により外側ヒータ522や内側ヒータ524に供給する電流を制御する。このようにして真空容器連結管250の温度を基準温度に維持することができる。
When the temperature of the
あるいは予め基準温度とセンサ出力とを制御パラメータとする、ヒータ電流を決定する制御マップを記録装置552に記憶しておき、制御マップの検索結果に基づいて外側ヒータ522や内側ヒータ524を制御するようにしても良い。開口202の左右に設けられた真空容器連結管250の温度を基準温度に維持することにより、真空容器連結管250の伸縮状態を基準の状態に維持することができ、上側鉄心318や下側鉄心418の位置関係を望ましい位置関係に維持することができる。このことにより観測領域204の静磁場の均一性を維持することが可能となる。
Alternatively, a control map for determining the heater current using the reference temperature and the sensor output as control parameters is stored in the
静磁場の均一性の維持に関して、上側鉄心318や下側鉄心418の位置関係を、非常に小さい長さの単位で調整することが必要となる。図2や図3、図4、などに記載の実施例では、上側鉄心318と下側鉄心418との間に存在する支持手段、具体的には開口202の左右に配置された真空容器連結管250の微調整を、温度変化による熱膨張を利用して行っている。熱膨張を利用することにより、温度調整である操作量に対して正確にしかも安定して制御量である、長さの微伸縮が可能となる。このように熱膨張を利用することにより、上側鉄心318や下側鉄心418の位置関係の微調整を、非常に安定した状態で、しかも高精度に行うことができる。
In order to maintain the uniformity of the static magnetic field, it is necessary to adjust the positional relationship between the
図3の制御により、上側鉄心318や下側鉄心418が配置されている温度環境を所定の状態に維持することにより、上側鉄心318や下側鉄心418の位置関係が望ましい関係に維持されると共に、上側鉄心318や下側鉄心418の磁気特性が所定の特性に維持される。このことにより、予定した静磁場の均一性が得られることになる。
By maintaining the temperature environment in which the
上側鉄心318と下側鉄心418は、上側支持部370や下側支持部470や真空容器連結管250により、機械的に繋がっている。言い換えると真空容器連結管250と上側支持部370と下側支持部470とで上側鉄心318と下側鉄心418が支持され、この支持状態により上側鉄心318と下側鉄心418の位置関係が定まる。上側鉄心318と下側鉄心418に対して、真空容器連結管250や上側支持部370や下側支持部470が支持機構として作用している。この支持機構の内の何処かを伸縮させると上側鉄心318と下側鉄心418位置関係は変化するので、大きな概念としてはヒータを上側支持部370や下側支持部470に設けても良い。しかし伸縮させる場所によっては伸縮により新たなねじれなどが発生して上側鉄心318と下側鉄心418の位置関係を高い精度で制御することが難しくなる。
The
図2などに記載の実施例では、真空容器連結管250にヒータを設けている。その理由は、伸縮させた場合に上側鉄心318と下側鉄心418との位置関係が安定した変化を示すからであり、急激なねじれなどが生じ難いためである。真空容器連結管250の観測領域204に対応する位置を伸縮させる位置とすることにより、他の位置を伸縮させるよりも安定した制御が可能となる。このことは図2以外の実施例に対しても同様である。
In the embodiment described in FIG. 2 and the like, the vacuum
図4に記載の制御システム542について次に説明する。上側鉄心318や下側鉄心418の位置関係を望ましい関係に保つことにより、静磁場の均一性を維持できることは上述のとおりである。制御システム542では、上側鉄心318や下側鉄心418の位置関係をセンサにより計測し、上側鉄心318や下側鉄心418のずれをヒータにより補正する。基準位置設定部562により、上側鉄心318と下側鉄心418の位置関係をあらかじめ入力し、記録装置例えば記録装置554に記録しておく。次に位置センサ560により実際の上側鉄心318と下側鉄心418の位置関係を計測し、計測結果が基準位置設定部562により設定された位置関係となるように記録装置552や内側ヒータ524、などに供給する電流をヒータ制御装置550により制御する。上側鉄心318や下側鉄心418の位置関係を正確に計測するために、位置センサを複数個設けてもよい。また長さを調整するためのヒータを複数個設けてもよい。例えば記録装置554に位置センサの計測結果をパラメータとして制御量である各ヒータへの供給電流を出力する制御マップを、予め記録しておき、上記制御マップから各ヒータへの供給電流をマップ検索により求めるようにしてもよい。なお図3に示す実施例と同様、第4図に記載のヒータ制御装置550は制御装置110を構成する演算処理装置130の処理機能の一つであってもよい。この場合には演算処理装置130は処理が必要な機能を例えば時分割的に処理し、その処理される一つの機能が図3や図4に記載の処理内容となる。
Next, the
図5に記載のフロ−チャートは、演算処理装置130が処理する機能の一つであり、被検者を撮像する前処理として静磁場の均一性を向上するための処理として実行される。ステップS100で処理が開始されると、ステップS102で磁場の状態例えば静磁場の状態が検出される。その検出結果に基づきステップS104で静磁場の均一性に関する補正の必要性が判断される。もし静磁場の均一性に関する補正が必要なければ、ステップS104の後処理終了のステップS120が実行される。
The flowchart shown in FIG. 5 is one of the functions processed by the
一方静磁場の均一性に関する補正が必要と判断されれば、ステップS106が実行される。大きな補正が必要とされる場合には、シムコイルを用いた補正だけでは困難であり、図3や図4で説明した、上側鉄心318や下側鉄心418の位置に関する補正が必要となる。この場合は上述のようにヒータ制御により上側鉄心318と下側鉄心418の間の支持手段、例えば真空容器連結管250の伸縮を制御することとなる。ステップS108で真空容器連結管250を伸縮させるためのヒータ電流の値が演算により求められ、演算結果に基づいて外側ヒータ522や内側ヒータ524などのヒータに電流が供給される。この後シムコイルによる補正が行われる。この実施例ではステップS108の後再びステップS102が実行され、ステップS104やステップS106の判断が行われる。ステップS106でシムコイルの制御のみでよいと判断されると、ステップS110が実行され、シムコイルの制御量が演算され、制御が実行される。この後補正が終了するとステップS104でこのことが確認され、ステップS120で処理を終了する。
On the other hand, if it is determined that correction regarding the uniformity of the static magnetic field is necessary, step S106 is executed. When large correction is required, it is difficult only by correction using shim coils, and correction related to the positions of the
図6はヒータの取り付け位置の一例である。上述では、開口202の左右に真空容器連結管250が設けられているとしたが、図6では右側の真空容器連結管の符号を250とし、左側の真空容器連結管の符号を251としている。真空容器連結管250や真空容器連結管251に内側にはコイル容器や熱シールドが設けられているが、図6では、これらを省略している。図2に記載したが、図6に示す真空容器連結管250の外周面には外側ヒータ522や内側ヒータ524が設けられており、真空容器連結管251には同様に外側ヒータ523や内側ヒータ525が設けられている。真空容器連結管250に設けられた外側ヒータ522や内側ヒータ524と、真空容器連結管251に設けられた外側ヒータ523や内側ヒータ525との間の電流量を変えることにより、上側鉄心318や下側鉄心418のY軸方向の傾斜を調整することができる。
FIG. 6 shows an example of the heater mounting position. In the above description, the vacuum
外側ヒータ522や内側ヒータ524の代わりにあるいはこれらに加えてヒータ572やヒータ574を設けてもよい。さらに外側ヒータ523や内側ヒータ525の代わりにあるいはこれらに加えてヒータ573やヒータ575を設けてもよい。真空容器連結管250に設けたヒータへの供給電流と真空容器連結管251に設けたヒータへの供給電流とを制御することにより、上述したように上側鉄心318や下側鉄心418のY方向の傾きや位置関係を補正することができる。さらにヒータ572や573の供給電流に対するヒータ574やヒータ575の供給電流を制御することにより、上側鉄心318や下側鉄心418のX軸方向の傾きや位置関係を補正することができる。このような構造により、よりきめ細かい調整を行うことができる。
Instead of or in addition to the
図7を用いて図2に記載の他の実施例を説明する。なお図2では真空容器連結管250の内部にコイル容器232や熱シールド234が設けられているが、図7ではこれらを省略している。図2では、外側ヒータ522や内側ヒータ524はそれぞれ1個のヒータで構成されているが、これらのヒータを図7ではZ軸方向に於いて分割して配置している。すなわち真空容器外壁252の面にヒータ526とヒータ527を設けている。また凹部258にもヒータ528とヒータ529を設けている。観測領域204の中心に対応する凹部258の位置や観測領域204の中心に対応する真空容器外壁252の位置に、他のセンサが設けられたり、あるいは凹部258や真空容器外壁252の面が平らな面ではなく特別な形状を成していたりする場合がある。凹部258や真空容器外壁252を熱するヒータは図7に示す如く複数に分けてZ軸方向である上下方向において、上側鉄心318や下側鉄心418に対してバランスする配置とすることで、上側鉄心318や下側鉄心418の位置関係を高い精度で制御できる。
Another embodiment shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, a
6.静磁場の均一性を維持するとともに騒音を低減する実施例の説明
次に図8に記載の実施例を用いて上側傾斜磁場発生装置210や下側傾斜磁場発生装置211に起因して発生する騒音の低減について説明する。なお図2図と同一の構成についての説明は省略する。この実施例では、上側超伝導磁石装置300の上側鉄心318の観測領域204の側に傾斜磁場コイルを有する上側傾斜磁場発生装置210が固定され、また下側超伝導電磁石400の下側鉄心418の観測領域204の側に傾斜磁場コイルを有する下側傾斜磁場発生装置211が固定されている。上側鉄心318及び上側傾斜磁場発生装置210は、上側支持部370により支持され、上側支持部370は真空容器連結管250の真空容器天板254および真空容器350の真空容器天板354により支持されている。上側支持部370は上側鉄心318や上側傾斜磁場発生装置210の他に上側RFパルス照射コイル214も支持しているが、上側RFパルス照射コイル214は、上側鉄心318や上側傾斜磁場発生装置210とは全く分離された構造で支持されている。
6). Description of an embodiment that maintains static magnetic field uniformity and reduces noise Next, noise generated by the upper gradient
上側支持部370は、真空容器天板254や真空容器天板354により支持された天板372と、上側鉄心318や上側傾斜磁場発生装置210を支持するための支持材374と、支持材374とは分離して設けられた上側RFパルス照射コイル214を支持するための支持材272や支持材273と、を有している。支持材374は非磁性材からなる円環状の板で作られ、上側鉄心318や上側傾斜磁場発生装置210を天板372に対して吊り下げる構造を成している。支持材272や支持材273は上側RFパルス照射コイル214を上側支持部370の天板372に対して吊り下げる構造を成している。
The
上側鉄心318や上側傾斜磁場発生装置210を支持材374により吊り下げる構造及び上側RFパルス照射コイル214を支持材374により吊り下げる構造を有する上側支持部370の構造を、図9に示す。なお以下で説明する下側鉄心418や下側傾斜磁場発生装置211を支持し、さらに下側RFパルス照射コイル215を支持する下側支持部470も上側支持部370と同様の構造をしていて、上側支持部370と下側支持部470は観測領域204に対して対称となるように配置されている。下側支持部470や上側支持部370を代表して、図9に上側支持部370の構造を示す。
FIG. 9 shows the structure of the
図9において、上側傾斜磁場発生装置210や上側鉄心318が円筒状のステンレス材の板からなる支持材374により上側支持部370の天板372に固定されている。上側RFパルス照射コイル214はステンレス材からなる板状の支持材272や支持材273や支持材274により、上側支持部370の天板372に固定されている。図8に示すように上側傾斜磁場発生装置210と上側RFパルス照射コイル214との間には空隙212が形成されている。
In FIG. 9, the upper gradient
下側傾斜磁場発生装置211や下側鉄心418は、真空容器450の真空容器底板462や真空容器連結管250の真空容器底板262に固定された下側支持部470により支持され、さらに下側RFパルス照射コイル215もまた下側支持部470によって462や真空容器底板262に支持され固定されている。下側支持部470は上述のとおり、上側支持部370と同様の構造をしており、下側傾斜磁場発生装置211や下側鉄心418が円筒状のステンレス材の板からなる支持材474により下側支持部470の底板472に固定されている。一方下側RFパルス照射コイル215はステンレス材からなる板状の支持材276や支持材277などにより、下側支持部470の底板472に固定されている。図2に示すように下側傾斜磁場発生装置211と下側RFパルス照射コイル215との間には空間213が形成されている。
The lower gradient
図8に示すように、上述の真空容器連結管250は、真空容器底板262と真空容器天板254とを有し、真空容器底板262と真空容器天板254は真空容器外壁252と真空容器内壁256を有していて、上述したように内部は略真空に維持されている。真空容器連結管250の内部に設けられているコイル容器232や熱シールド234は断熱材で構成された支持部材240でそれぞれ支持されている。また真空容器内壁256の観測領域204に対向する部分である真空容器内壁観測部258は外周側に窪んでおり、この構造により開口202をより広い形状としている。図1に記載の如く上側超伝導磁石装置300と下側超伝導電磁石400とを固定するための柱は左右に設けられており、上述した図2の真空容器連結管250の構造は、左右に設けられた柱の内の右側の柱の内部構造を示すが、左右に設けられた柱の内の左側の柱の内部構造は、真空容器連結管250に対してZ軸およびX軸で作られる面に対して面対称の構造となっている。
As shown in FIG. 8, the above-described vacuum
7.騒音発生の原因と騒音の低減についての説明
MRI装置100では、上側傾斜磁場発生装置210や下側傾斜磁場発生装置211が有する傾斜磁場コイルに傾斜磁場電源146から検査条件に基づくタイミング及び電圧で、パルス状の電流が印加される。傾斜磁場コイルにパルス状の電流が印加されると、ローレンツ力が作用して傾斜磁場コイルに振動が発生する。ローレンツ力は静磁場強度の増大につれて増大する傾向にあるため、超伝導磁石による強力な静磁場が使用されるMRI装置では傾斜磁場コイルによる振動が大きくなり、この振動が減衰しない状態で伝達され、上側RFパルス照射コイル214や下側RFパルス照射コイル215、壁352や壁452で空気振動に変換されると大きな騒音10(図10参照)や騒音12(図10参照)が発生する。このことにより被験者に不快感を与えることとなる。
7). Explanation on Causes of Noise Generation and Reduction of Noise In the
傾斜磁場コイルによる振動に起因して空気振動が発生し易い構成は、上述のように上側RFパルス照射コイル214や下側RFパルス照射コイル215、および真空容器350の開口202側の面である壁352や真空容器450の開口202側の面である壁452であり、これらは何れも被験者の近傍において、空気を振動させる比較的大きな面を有する形状をしている。従って振動源である上側傾斜磁場発生装置210や下側傾斜磁場発生装置211で発生した振動が上側RFパルス照射コイル214や真空容器350の壁352や真空容器450の壁452への個体伝番を低減することがたいへん重要である。
The configuration in which air vibration is likely to be generated due to the vibration by the gradient magnetic field coil is the wall that is the surface on the
図8や図9に示す構成および図10に示す振動の伝達を示すブロック図を用いて、振動の伝達経路と騒音の発生について説明する。振動の発生源として上述したように上側傾斜磁場発生装置210と下側傾斜磁場発生装置211を挙げることができる。先ず上側傾斜磁場発生装置210で発生した振動について説明する。上側傾斜磁場発生装置210が有する傾斜磁場コイルに振動が生じると、該振動は上側鉄心318や支持材374を介して天板372に伝わり、天板372から支持材272や支持材273や支持材274を介して上側RFパルス照射コイル214に伝わり、上側RFパルス照射コイル214により空気振動が発生し、騒音10となる。また天板372に伝わった振動は真空容器350に伝わり、真空容器350の壁352を振動させ、壁352の振動により空気振動が生じ、騒音12を発生する。上側RFパルス照射コイル214や壁352により発生した騒音10や12が被検体に大きな影響を与える。もちろん上側RFパルス照射コイル214や壁352以外の場所からも騒音が発生するが、騒音10より離れた場所で発生する騒音は被験者への影響が少ない。このため被検体の近くに存在する騒音発生源に対して対策することが望ましい。上述したように被検体の近くに存在する騒音発生源は壁352や上側RFパルス照射コイル214であるが、その他に以下で説明する壁452や下側RFパルス照射コイル215が被検体の近くに存在する騒音発生源となる。
The vibration transmission path and generation of noise will be described using the configuration shown in FIGS. 8 and 9 and the block diagram showing the vibration transmission shown in FIG. As described above, the upper gradient magnetic
図8や図9に示す実施例では、上側傾斜磁場発生装置210で発生した振動が上側鉄心318を介して支持材374に伝わり、支持材374から天板372に伝わる振動の伝搬経路が非常に長くなる構造をしている。また上側傾斜磁場発生装置210と上側RFパルス照射コイル214に間に空隙212が形成されている。なお以下で述べる下側傾斜磁場発生装置211が発生する振動に対しても上側傾斜磁場発生装置210の振動に対する作用効果と同様の作用効果が生じている。
In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the vibration generated by the upper gradient
上側傾斜磁場発生装置210と上側RFパルス照射コイル214との間には空隙212が形成されている。なお空隙212は作用効果の点で空間213に対応している。上側傾斜磁場発生装置210の内部の傾斜磁場コイルが発生した振動は、上側傾斜磁場発生装置210の表面から空隙212に伝えられ、空隙212から上側RFパルス照射コイル214に伝えられ上側RFパルス照射コイル214により開口202の空気を振動させることによって騒音を発生するが、上側傾斜磁場発生装置210から空隙212の空気振動を介して再び上側RFパルス照射コイル214を振動させる伝達経路において振動の減衰が大きくなる。このため上側RFパルス照射コイル214に伝達された振動による騒音は小さく、影響が小さくなる。以下で説明する如く空間213が形成された構造に対しても同様の作用効果がある。
A
また上側傾斜磁場発生装置210から上側鉄心318を介して上側支持部370へ振動が伝達される伝達径路では、支持材374のZ方向の長さが長い形状となっている。上側傾斜磁場発生装置210が発生する振動は広い帯域幅を有するため弾性体を利用して振動を減衰させようとしても減衰させることが難しい。しかしこの実施例では、支持材374は長い伝達経路を有するため、特定の狭い帯域以外の振動の伝達を大きく抑制する特性を有する。このため上側鉄心318と支持材374の接続部や支持材374と天板372の接続部、あるいは天板372と支持材273や天板372と真空容器天板354の接続部で、特定の狭い帯域の振動を抑制するようにすれば、上側RFパルス照射コイル214や壁352が発生する騒音を大幅に低減できる。支持材374や天板372、真空容器天板354その他真空容器350の壁に、制振材を貼り付けることも可能であるし、支持材374や天板372、真空容器天板354その他真空容器350の材料として制振材を用いることも可能となる。
In the transmission path through which vibration is transmitted from the upper gradient
上述したように下側傾斜磁場発生装置211が有する傾斜磁場コイルも広い帯域幅の振動を発生するが、空隙212と同様に下側傾斜磁場発生装置211と下側RFパルス照射コイル215との間に空間213が形成されている。この構造により、下側傾斜磁場発生装置211から下側RFパルス照射コイル215への振動の伝達を大幅に低減できる。また支持材374で説明した如く、支持材474により長い振動の伝達経路が形成される。この結果特定の周波数の振動を残して他の周波数の振動が大きく減衰する。このため上述したように下側鉄心418と支持材474や支持材474と下側支持部470や底板472と支持材277や底板472と真空容器450の壁との接続において、特定の周波数の振動を抑制することにより、下側RFパルス照射コイル215や壁452が発生する騒音を大幅に低減することが可能となる。さらに伝達経路を構成する板材に上述した制振材を貼り付けても良いし、伝達経路を構成する板材そのものを、制振材を使用した構成とすることも可能となる。
As described above, the gradient magnetic field coil included in the lower gradient
また支持材374が伝達する振動の帯域幅と支持材273や真空容器350が伝達する振動の帯域幅が異なるように、支持材374や支持材273や真空容器350を作ることにより、上側傾斜磁場発生装置210の振動が上側RFパルス照射コイル214や壁352へ伝達するのを抑制することが可能となる。支持材374がZ軸方向に長い板で作られており、支持材272や支持材273および真空容器350が同様にZ軸方向に長い板で作られていることにより、このような作用効果を得ることができる。このことは下側傾斜磁場発生装置211が発生する振動に対しても同様であり、支持材474や支持材276や支持材277真空容器450が、Z軸方向に長い板で作られていることが重要である。
Further, by forming the
支持材374あるいは下側鉄心418のZ軸方向の長さは、図8や図9からわかるように上側鉄心318あるいは下側鉄心418のZ軸方向の長さに対して2倍以上、約3倍程度の長さがある。支持材272や支持材273あるいは支持材276や支持材277のZ軸方向の長さは、上側鉄心318あるいは下側鉄心418のZ軸方向の長さに対して2倍以上、約3倍程度の長さがある。また真空容器350や真空容器450のZ軸方向の長さは、上側鉄心318あるいは下側鉄心418のZ軸方向の長さに対して2倍以上、約3倍程度の長さがある。このような構造を有することにより、上述した効果を得ることができる。
The length of the
またこのような構造を可能とした背景として、上側超伝導磁石装置300の一部である上側鉄心318や下側超伝導電磁石400の一部である下側鉄心418を真空容器350や真空容器450の外に出す構造としたことが挙げられる。上側鉄心318や下側鉄心418を真空容器350や真空容器450の外に配置したことにより、上側鉄心318を支持する支持材374のZ軸方向の長さを長くすることが可能となった。また上側傾斜磁場発生装置210や下側傾斜磁場発生装置211で発生した振動が、真空容器連結管250の真空容器天板254真空容器底板262に固定する天板372や底板472を経由して上側RFパルス照射コイル214や下側RFパルス照射コイル215に伝達される構造とすることができた。このような構成により、上側RFパルス照射コイル214や下側RFパルス照射コイル215が発生する騒音、および壁352や壁452が発生する騒音を大幅に低減することが可能となった。
In addition, as a background enabling such a structure, the
図11は図8および図9に示す実施例の他の実施例を示す。また図12は図11の実施例における振動の伝達状態及び騒音の発生状態を示すブロック図である。図12において図8と共通する構成についての説明は省略する。図8では上側RFパルス照射コイル214や下側RFパルス照射コイル215が、支持材272や支持材273あるいは支持材276や支持材277によって支持されていた。このため図10に示す振動の伝達経路では、天板372や底板472へ伝わった振動が、支持材272や支持材273あるいは支持材276や支持材277を介して上側RFパルス照射コイル214や下側RFパルス照射コイル215へ伝わった。図11に示す他の実施例では、上側RFパルス照射コイル214を真空容器350の壁352や真空容器連結管250の真空容器内壁256の凹部258により支持し固定している。また同様に下側RFパルス照射コイル215を真空容器450の壁452や真空容器内壁256の凹部258により支持し固定している。この構造では、振動の伝達経路は上側傾斜磁場発生装置210から天板372あるいは下側傾斜磁場発生装置211から底板472の部分は同じである。また上側傾斜磁場発生装置210と上側RFパルス照射コイル214との間に空隙212が形成されている。下側傾斜磁場発生装置211と下側RFパルス照射コイル215との間に空間213が形成されるので、上側傾斜磁場発生装置210から空隙212を介して上側RFパルス照射コイル214へ振動が伝達するのが抑制され、下側傾斜磁場発生装置211と下側RFパルス照射コイル215との間に空間213が形成されるので、下側傾斜磁場発生装置211から空間213を介して下側RFパルス照射コイル215へ振動が伝達するのが抑制される。
FIG. 11 shows another embodiment of the embodiment shown in FIGS. FIG. 12 is a block diagram showing a vibration transmission state and noise generation state in the embodiment of FIG. In FIG. 12, the description of the configuration common to FIG. 8 is omitted. In FIG. 8, the upper RF
天板372や底板472へ伝わった振動は、真空容器連結管250の真空容器内壁256を介して上側RFパルス照射コイル214や下側RFパルス照射コイル215へ伝達されるが、真空容器内壁256のZ方向の伝達経路が長いので、既に図8において説明した作用効果により、上側RFパルス照射コイル214や下側RFパルス照射コイル215が発生する騒音を大幅に低減することができる。
The vibration transmitted to the
天板372へ伝わった振動は、真空容器350を介して壁352へ伝えられ壁352において騒音が発生したり、あるいは壁352からさらに上側RFパルス照射コイル214へ伝達されて上側RFパルス照射コイル214で騒音が発生したりする。しかし既に図8において説明した作用効果により、壁352への振動の伝達を大幅に抑制することができ、壁352や上側RFパルス照射コイル214で発生する騒音を大幅に抑制できる。
The vibration transmitted to the
同様に下側傾斜磁場発生装置211から底板472へ伝わった振動は、真空容器450を介して壁452へ伝えられ壁452において騒音が発生したり、あるいは壁452からさらに下側RFパルス照射コイル215へ伝達されて下側RFパルス照射コイル215騒音が発生したりする。しかし既に図8において説明した作用効果により、壁452の振動の伝達を大幅に抑制することができ、壁452から下側RFパルス照射コイル215へ伝達されてそこで発生する騒音を大幅に抑制できる。
Similarly, the vibration transmitted from the lower gradient
8.騒音発生の低減に関するさらに他の実施例の説明
図8に記載の実施例や図11に記載の実施例について説明したが、図8に記載の実施例では、上側RFパルス照射コイル214を支持材272や支持材273を使用して上側RFパルス照射コイル214を固定しているので、真空容器350に負担がかからない利点がある。真空容器350は内部が高度の真空状態であり、機械的な負担を掛けないことが望ましい。図11に記載の構造では、真空容器350の壁352に上側RFパルス照射コイル214を固定する構造であり、壁352に上側RFパルス照射コイル214を固定するための機械的な加工を施すことが必要となる。一方真空容器350の内部は高度な真空状態なので、上記の機械的な加工を施すとなると壁352を厚くするなどの特別な配慮が必要となる。図8や図9に示す支持構造では、上側RFパルス照射コイル214を支持材272や支持材273で吊り下げる状態となり、支持材272や支持材273の引張強度を利用することとなる。支持材272や支持材273を構成する金属板の引張強度を利用することとなるが、金属板は引張強度が強いので比較的薄い状態であっても十分な強度が得られ易い効果がある。
8). Description of Still Another Embodiment Regarding Reduction of Noise Generation Although the embodiment shown in FIG. 8 and the embodiment shown in FIG. 11 have been described, the upper RF
一方図8の構造では、下側RFパルス照射コイル215を支える支持材276や支持材277には圧縮方向の力が作用する。さらに下側RFパルス照射コイル215の上には被検体20の体重がかかる可能性があり、支持材276や支持材277で下側RFパルス照射コイル215を支えるには、支持材276や支持材277の強度を得るためにより厚くすることが必要となる。この観点から図8に記載の下側RFパルス照射コイル215を支持材276や支持材277で支えるより、図11で示すように下側RFパルス照射コイル215を真空容器450の壁452や真空容器連結管250の凹部258で支える構造の方が好ましい。従って上側RFパルス照射コイル214を図8の構造で支え、下側RFパルス照射コイル215を図11の構造で支える、図8と図11の構造を組み合わせて使用することがより効果的である。
On the other hand, in the structure of FIG. 8, a force in the compression direction acts on the
100・・・MRI装置、110・・・制御装置、120・・・入出力装置、122・・・表示装置、124・・・入力装置、130・・・演算処理装置、140・・・撮像制御装置、142・・・シーケンサ、144・・・RF電流供給装置、146・・・傾斜磁場電源、148・・・信号処理装置、150・・・寝台、152・・・天板、200・・・MRI本体、202・・・開口、204・・・観測領域、210・・・上側傾斜磁場発生装置、211・・・下側傾斜磁場発生装置、214・・・上側RFパルス照射コイル、215・・・下側RFパルス照射コイル、230・・・冷媒、232・・・コイル容器、240・・・支持部材、250・・・真空容器連結管、252・・・真空容器外壁、254・・・真空容器天板、256・・・真空容器内壁、258・・・凹部、262・・・真空容器底板、272・・・支持材、273・・・支持材、276・・・支持材、277・・・支持材、300・・・上側超伝導磁石装置、318・・・上側鉄心、320・・・超伝導コイル、322・・・超伝導コイル、332・・・コイル容器、334・・・熱シールド、350・・・真空容器、352・・・壁、354・・・真空容器天板、370・・・上側支持部、372・・・天板、374・・・支持材、400・・・下側超伝導電磁石、418・・・下側鉄心、420・・・超伝導コイル、422・・・超伝導コイル、432・・・コイル容器、434・・・熱シールド、450・・・真空容器、452・・・壁、462・・・真空容器底板、470・・・下側支持部、472・・・底板、474・・・底板支持材、512・・・断熱材、514・・・断熱材、522・・・外側ヒータ、524・・・内側ヒータ、526・・・ヒータ、527・・・ヒータ、530・・・温度センサ、532・・・温度センサ、534・・・基準温度設定部、540・・・制御システム、550・・・ヒータ制御装置、552・・・記録装置。560・・・位置センサ、562・・・基準位置設定部、554・・・記録装置、572・・・ヒータ、・・・573、574・・・ヒータ、575・・・ヒータ。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
上記MRI本体は、観測領域に静磁場を発生する静磁場発生装置と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生装置と、RFパルス照射コイルと、を有し、
上記静磁場発生装置は磁束を発生するコイルと磁束の均一化を図るための磁性材を有し、
上記磁性材の支持機構の一部に発熱体を設け、上記発熱体の発熱量を制御することにより、上記磁性材の位置関係を制御するようにした、ことを特徴とするMRI装置。 An MRI main body, a control device for controlling the operation of the MRI main body, and a bed for placing a subject;
The MRI main body includes a static magnetic field generator that generates a static magnetic field in an observation region, a gradient magnetic field generator that generates a gradient magnetic field, and an RF pulse irradiation coil.
The static magnetic field generator has a coil for generating magnetic flux and a magnetic material for equalizing the magnetic flux,
An MRI apparatus characterized in that a heating element is provided in a part of the support mechanism of the magnetic material, and the positional relationship of the magnetic material is controlled by controlling the amount of heat generated by the heating element.
上記真空容器は上記観測領域を挟んで上下に配置された上側真空容器と下側真空容器を有しており、
上記超伝導コイルは上記観測領域を挟んで上下に配置された上側超伝導コイルと下側超伝導コイルを有していて、上記上側超伝導コイルは上記上側真空容器の内部に設けられ、上記下側超伝導コイルは上記下側真空容器の内部に設けられ、
上記磁性材は上記観測領域を挟んで上下に配置されると共に上記上側真空容器や上記下側真空容器の外に配置された上側磁性材と下側磁性材を有しており、
上記上側超伝導コイルと上記上側磁性材により上側超伝導磁石装置が作られ、さらに上記下側超伝導コイルと上記下側磁性材により下側超伝導電磁石が作られ、
上記支持機構により上記上側磁性材と上記下側磁性材が支持され、
上記支持機構は上記上側真空容器と上記下側真空容器を繋ぐ真空容器連結管と上記真空容器連結管に対して上記上側磁性材を固定する上側支持部と上記真空容器連結管に対して上記下側磁性材を固定する下側支持部とを有し、
上記真空容器連結管に上記発熱体を設けた、ことを特徴とするMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 2,
The vacuum vessel has an upper vacuum vessel and a lower vacuum vessel arranged above and below the observation region,
The superconducting coil has an upper superconducting coil and a lower superconducting coil arranged above and below the observation region. The upper superconducting coil is provided inside the upper vacuum vessel, and The side superconducting coil is provided inside the lower vacuum vessel,
The magnetic material has an upper magnetic material and a lower magnetic material which are arranged above and below the observation region and arranged outside the upper vacuum vessel or the lower vacuum vessel,
An upper superconducting magnet device is made by the upper superconducting coil and the upper magnetic material, and a lower superconducting electromagnet is made by the lower superconducting coil and the lower magnetic material,
The upper magnetic material and the lower magnetic material are supported by the support mechanism,
The support mechanism includes a vacuum vessel connecting tube that connects the upper vacuum vessel and the lower vacuum vessel, an upper support portion that fixes the upper magnetic material to the vacuum vessel connecting tube, and the lower support for the vacuum vessel connecting tube. A lower support portion for fixing the side magnetic material,
An MRI apparatus, wherein the heating element is provided in the vacuum vessel connecting pipe.
上記磁性材の状態を検出する検出手段を設け、上記検出手段の検出結果に基づいて上記発熱体へ供給される電流が制御される、ことを特徴とするMRI装置。 The MRI apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An MRI apparatus comprising a detecting means for detecting a state of the magnetic material, and a current supplied to the heating element is controlled based on a detection result of the detecting means.
上記検出手段は温度センサであり、さらに上記MRI装置が置かれている室温より高い温度を基準温度として設定するための基準温度設定部が設けられ、上記温度センサの検出結果と上記基準温度設定部によって設定された上記基準温度とに基づいて、上記発熱体へ供給される電流が制御される、ことを特徴とするMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 4, wherein
The detection means is a temperature sensor, and further includes a reference temperature setting unit for setting a temperature higher than the room temperature where the MRI apparatus is placed as a reference temperature. The detection result of the temperature sensor and the reference temperature setting unit The MRI apparatus is characterized in that the current supplied to the heating element is controlled based on the reference temperature set by.
上記検出手段は上記磁性材の位置状態を検出する位置センサであり、上記位置センサの検出結果に基づいて、上記発熱体へ供給される電流が制御される、ことを特徴とするMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 4, wherein
The MRI apparatus, wherein the detection means is a position sensor that detects a position state of the magnetic material, and a current supplied to the heating element is controlled based on a detection result of the position sensor.
上記検出手段は静磁場の状態を検出する磁場状態検出手段であって、上記磁場状態検出手段の検出結果に基づいて、上記発熱体へ供給される電流が制御される、ことを特徴とするMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 4, wherein
The detection means is a magnetic field state detection means for detecting a state of a static magnetic field, and an electric current supplied to the heating element is controlled based on a detection result of the magnetic field state detection means. apparatus.
上記静磁場発生装置は上記観測領域を挟んで上下方向に配置された上側超伝導磁石装置と下側超伝導磁石装置とを有し、
上記RFパルス照射コイルは上側RFパルス照射コイルと下側RFパルス照射コイルとを有し、
上記上側超伝導磁石装置は、上側真空容器と、上記上側真空容器の内部に設けられた上側超伝導コイルと、上側鉄心と、を有し、
上記下側超伝導磁石装置は、下側真空容器と、上記下側真空容器の内部に設けられた下側超伝導コイルと、下側鉄心と、を有し、
上記傾斜磁場発生装置は上側傾斜磁場発生装置と下側傾斜磁場発生装置とを有し、
上記上側鉄心と上記上側傾斜磁場発生装置は上側第1支持部材で支持され、上記下側鉄心と上記下側傾斜磁場発生装置は下側第1支持部材で支持されていて、
上記上側RFパルス照射コイルと下側RFパルス照射コイルとは上記上側第1支持部材および上記下側第1支持部材以外の部材により支持されている、ことを特徴とするMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 10, wherein
The static magnetic field generator has an upper superconducting magnet device and a lower superconducting magnet device arranged in the vertical direction across the observation region,
The RF pulse irradiation coil has an upper RF pulse irradiation coil and a lower RF pulse irradiation coil,
The upper superconducting magnet device includes an upper vacuum vessel, an upper superconducting coil provided inside the upper vacuum vessel, and an upper iron core,
The lower superconducting magnet device has a lower vacuum vessel, a lower superconducting coil provided inside the lower vacuum vessel, and a lower iron core,
The gradient magnetic field generator has an upper gradient magnetic field generator and a lower gradient magnetic field generator,
The upper iron core and the upper gradient magnetic field generator are supported by an upper first support member, and the lower iron core and the lower gradient magnetic field generator are supported by a lower first support member,
The MRI apparatus, wherein the upper RF pulse irradiation coil and the lower RF pulse irradiation coil are supported by a member other than the upper first support member and the lower first support member.
上記上側真空容器と上記下側真空容器とをつなぐ真空容器連結管が設けられ、
上記真空容器連結管の上部に固定された天板が設けられ、
上記上側第1支持部材が上記天板により支持されており、
上記上側RFパルス照射コイルが上側第2支持部材によって上記天板により支持されている、ことを特徴とするMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 11,
A vacuum vessel connecting pipe connecting the upper vacuum vessel and the lower vacuum vessel is provided,
A top plate fixed to the upper part of the vacuum vessel connecting pipe is provided,
The upper first support member is supported by the top plate;
The MRI apparatus, wherein the upper RF pulse irradiation coil is supported by the top plate by an upper second support member.
上記観測領域を有する開口が形成されており、
上記開口を挟んで、上記上側真空容器と上記下側真空容器とが対向して配置されており、
上記下側RFパルス照射コイルは上記下側真空容器の上記開口側に固定されている、ことを特徴とするMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 13,
An opening having the observation region is formed,
The upper vacuum vessel and the lower vacuum vessel are arranged facing each other across the opening,
The MRI apparatus, wherein the lower RF pulse irradiation coil is fixed to the opening side of the lower vacuum vessel.
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