JP2018038610A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シミングを効率的に行う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。【解決手段】実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、収集部と、第１算出部と、第２算出部とを備える。収集部は、静磁場磁石に第１の電流値を持つ電流が流れているときの第１の磁束密度に関する第１のデータを収集する。第１算出部は、前記第１のデータに基づいて、前記静磁場磁石に前記第１の電流値より大きい第２の電流値を持つ電流が流れているときの第２の磁束密度を算出する。第２算出部は、前記第２の磁束密度の値に基づいて、前記静磁場磁石により発生する静磁場の均一性を補正するシムの配置を算出する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置におけるパッシブシミングの方法としては、定格磁場の中に鉄片等のシム部材を持ち込み、持ち込んだシム部材を、磁石ボアチューブ等の内筒壁面へ、接着剤や、ネジなどの機械的な締結部材で固定する方法がある。また、別の方法として、定格磁場での磁場測定を実施した後にいったん消磁し、磁場のない状態でシムの着脱及び固定を行い、シムの着脱及び固定後に、再び定格磁場まで励磁する方法がある。

しかしながら、前者の例の場合、シム部材が定格磁場中で静磁場発生装置から磁場吸引力を受けるので、例えば調整に時間がかかる場合がある。また、例えば接着剤を用いてシミングを行う場合、接着剤が硬化するまでの間、手で押さえつけるなどなんらかの手段でシム部材が動かないように保持する必要がある場合がある。また、後者の例の場合、例えば冷媒の消費量が増大する。また、後者の例の場合、消磁を行う作業が含まれることにより、例えば作業時間が増大する。

特許第５６２７４１５号明細書

本発明が解決しようとする課題は、シミングを効率的に行う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。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、収集部と、第１算出部と、第２算出部とを備える。収集部は、静磁場磁石に第１の電流値を持つ電流が流れているときの第１の磁束密度に関する第１のデータを収集する。第１算出部は、前記第１のデータに基づいて、前記静磁場磁石に前記第１の電流値より大きい第２の電流値を持つ電流が流れているときの第２の磁束密度を算出する。第２算出部は、前記第２の磁束密度の値に基づいて、前記静磁場磁石により発生する静磁場の均一性を補正するシムの配置を算出する。

図１は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置を示した図である。 図２は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の行うシミング処理の手順を示したフローチャートである。 図３は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の行うシミング処理の手順である図２のＳ１５０の部分の詳細を示したフローチャートである。 図４は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の行うシミング処理で使用する鉄シムのＢ−Ｈ曲線について説明した図である。 図５は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の行うシミング処理について、測定点における磁束密度の構成要素について説明した図である。 図６は、実施形態に係る画像処理装置の別の例を示した図である。

以下、添付図面を用いて、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置を詳細に説明する。

（実施形態）
図１は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１００を示すブロック図である。図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置１００は、静磁場磁石１０１と、傾斜磁場コイル１０３と、傾斜磁場電源１０４と、寝台１０５と、寝台制御回路１０６と、送信コイル１０７と、送信回路１０８と、受信コイル１０９と、受信回路１１０と、シーケンス制御回路１２０と、画像処理装置１３０とを備える。なお、磁気共鳴イメージング装置１００に、被検体Ｐ（例えば、人体）は含まれない。また、図１に示す構成は一例に過ぎない。例えば、シーケンス制御回路１２０及び画像処理装置１３０内の各部は、適宜統合若しくは分離して構成されてもよい。

静磁場磁石１０１は、中空の略円筒形状に形成された磁石であり、内部の空間に静磁場を発生する。静磁場磁石１０１は、例えば、超伝導磁石等であり、静磁場電源（図示されていない）から電流の供給を受けて励磁する。かかる静磁場電源は、静磁場磁石１０１に電流を供給する。

なお、静磁場磁石１０１の代わりに、永久磁石が、磁石として用いられてもよく、この場合、磁気共鳴イメージング装置１００は、静磁場電源を備えなくてもよい。また、静磁場電源は、磁気共鳴イメージング装置１００とは別に備えられてもよい。

傾斜磁場コイル１０３は、中空の略円筒形状に形成されたコイルであり、静磁場磁石１０１の内側に配置される。傾斜磁場コイル１０３は、互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺの各軸に対応する３つのコイルが組み合わされて形成されており、これら３つのコイルは、傾斜磁場電源１０４から個別に電流の供給を受けて、Ｘ、Ｙ、及びＺの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生する。傾斜磁場コイル１０３によって発生するＸ、Ｙ、及びＺの各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス用傾斜磁場Ｇs、位相エンコード用傾斜磁場Ｇe、及びリードアウト用傾斜磁場Ｇrである。傾斜磁場電源１０４は、傾斜磁場コイル１０３に電流を供給する。

寝台１０５は、被検体Ｐが載置される天板１０５ａを備え、寝台制御回路１０６による制御の下、天板１０５ａを、被検体Ｐが載置された状態で、傾斜磁場コイル１０３の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、寝台１０５は、長手方向が静磁場磁石１０１の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御回路１０６は、画像処理装置１３０による制御の下、寝台１０５を駆動して天板１０５ａを長手方向及び上下方向へ移動する。

送信コイル１０７は、傾斜磁場コイル１０３の内側に配置され、送信回路１０８からＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。送信回路１０８は、対象とする原子の種類及び磁場強度で定まるラーモア（Larmor）周波数に対応するＲＦパルスを送信コイル１０７に供給する。

受信コイル１０９は、傾斜磁場コイル１０３の内側に配置され、高周波磁場の影響によって被検体Ｐから発せられる磁気共鳴信号を受信する。受信コイル１０９は、磁気共鳴信号を受信すると、受信した磁気共鳴信号を受信回路１１０へ出力する。

なお、上述した送信コイル１０７及び受信コイル１０９は一例に過ぎない。送信機能のみを備えたコイル、受信機能のみを備えたコイル、若しくは送受信機能を備えたコイルのうち、１つ若しくは複数を組み合わせることによって構成されればよい。

受信回路１１０は、受信コイル１０９から出力される磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴データを生成する。具体的には、受信回路１１０は、受信コイル１０９から出力される磁気共鳴信号をデジタル変換することによって磁気共鳴データを生成する。また、受信回路１１０は、生成した磁気共鳴データをシーケンス制御回路１２０へ送信する。なお、受信回路１１０は、静磁場磁石１０１や傾斜磁場コイル１０３等を備える架台装置側に備えられてもよい。

シーケンス制御回路１２０は、画像処理装置１３０から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源１０４、送信回路１０８及び受信回路１１０を駆動することによって、被検体Ｐの撮像を行う。ここで、シーケンス情報は、撮像を行うための手順を定義した情報である。シーケンス情報には、傾斜磁場電源１０４が傾斜磁場コイル１０３に供給する電流の強さや電流を供給するタイミング、送信回路１０８が送信コイル１０７に供給するＲＦパルスの強さやＲＦパルスを印加するタイミング、受信回路１１０が磁気共鳴信号を検出するタイミング等が定義される。例えば、シーケンス制御回路１２０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路である。

なお、シーケンス制御回路１２０は、傾斜磁場電源１０４、送信回路１０８及び受信回路１１０を駆動して被検体Ｐを撮像した結果、受信回路１１０から磁気共鳴データを受信すると、受信した磁気共鳴データを画像処理装置１３０へ転送する。

画像処理装置１３０は、磁気共鳴イメージング装置１００の全体制御や、画像の生成等を行う。画像処理装置１３０は、記憶回路１３２、入力装置１３４、ディスプレイ１３５、処理回路１５０を備える。処理回路１５０は、インタフェース機能１５０ａ、制御機能１５０ｂ、生成機能１５０ｃ、収集機能１５０ｄ、第１算出機能１５０ｅ及び第２算出機能１５０ｆを備える。

実施形態では、インタフェース機能１５０ａ、制御機能１５０ｂ、生成機能１５０ｃ、収集機能１５０ｄ、第１算出機能１５０ｅ及び第２算出機能１５０ｆにて行われる各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１３２へ記憶されている。処理回路１５０はプログラムを記憶回路１３２から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読みだした状態の処理回路１５０は、図１の処理回路１５０内に示された各機能を有することになる。なお、図１においては単一の処理回路１５０にて、インタフェース機能１５０ａ、制御機能１５０ｂ、生成機能１５０ｃ、収集機能１５０ｄ、第１算出機能１５０ｅ及び第２算出機能１５０ｆにて行われる処理機能が実現されるものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路１５０を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。

換言すると、上述のそれぞれの機能がプログラムとして構成され、１つの処理回路が各プログラムを実行する場合であってもよいし、特定の機能が専用の独立したプログラム実行回路に実装される場合であってもよい。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）或いは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ），及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路１３２に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。

なお、収集機能１５０ｄ、第１算出機能１５０ｅ、第２算出機能１５０ｆは、収集部、第１算出部、第２算出部の一例である。

なお、記憶回路１３２にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、寝台制御回路１０６、送信回路１０８、受信回路１１０等も同様に、上記のプロセッサ等の電子回路により構成される。

処理回路１５０は、インタフェース機能１５０ａにより、シーケンス情報をシーケンス制御回路１２０へ送信し、シーケンス制御回路１２０から磁気共鳴データを受信する。また、インタフェース機能１５０ａを有する処理回路１５０は、磁気共鳴データを受信すると、受信した磁気共鳴データを記憶回路１３２に格納する。記憶回路１３２に格納された磁気共鳴データは、制御機能１５０ｂによってｋ空間に配置される。この結果、記憶回路１３２は、ｋ空間データを記憶する。

記憶回路１３２は、インタフェース機能１５０ａを有する処理回路１５０によって受信された磁気共鳴データや、制御機能１５０ｂを有する処理回路１５０によってｋ空間に配置されたｋ空間データ、生成機能１５０ｃを有する処理回路１５０によって生成された画像データ等を記憶する。例えば、記憶回路１３２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等である。

入力装置１３４は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。入力装置１３４は、例えば、マウスやトラックボール等のポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスである。ディスプレイ１３５は、制御機能１５０ｂを有する処理回路１５０による制御の下、撮像条件の入力を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、生成機能１５０ｃを有する処理回路１５０によって生成された画像等を表示する。ディスプレイ１３５は、例えば、液晶表示器等の表示デバイスである。

処理回路１５０は、制御機能１５０ｂにより、磁気共鳴イメージング装置１００の全体制御を行い、撮像や画像の生成、画像の表示等を制御する。例えば、制御機能１５０ｂを有する処理回路１５０は、撮像条件（撮像パラメータ等）の入力をＧＵＩ上で受け付け、受け付けた撮像条件に従ってシーケンス情報を生成する。また、制御機能１５０ｂを有する処理回路１５０は、生成したシーケンス情報をシーケンス制御回路１２０へ送信する。

処理回路１５０は、生成機能１５０ｃにより、ｋ空間データを記憶回路１３２から読み出し、読み出したｋ空間データにフーリエ変換等の再構成処理を施すことで、画像を生成する。

また、処理回路１５０は、収集機能１５０ｄ、第１算出機能１５０ｅ、第２算出機能１５０ｆといった各種機能を備える。これらの機能については後述する。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１００には、シミングが行われる。シミングとは、磁気共鳴イメージング装置１００の有する静磁場磁石１０１等により発生する静磁場の空間的な不均一性を補正し、均一性を向上させるための調整操作である。シミングは、典型的には、磁気共鳴イメージング装置１００の据え付け時に行われる。ここで、磁気共鳴イメージング装置１００は、例えばパッシブシミングを行ってシミングを行う。ここで、パッシブシミングとは、例えば、静磁場磁石１０１等が発生する静磁場中にシム（鉄片）などを配置することによって、撮像領域における静磁場を均一化するシミングのことである。パッシブシミングの例としては、図示しない鉄片などの微小なパッシブシム部材を、磁石等の内筒壁面へ、接着剤や、ネジ等の機械的な締結部材で固定する方法がある。また、パッシブシミングの別の例としては、パッシブシムを取り付けるためのシム固定部品（例えば、シムを決まった位置へ固定するためのシムトレイ（図示しない）等）の中に、パッシブシム部材を挿入することにより、パッシブシム部材の固定を行う方法がある。また、別の例として、磁気共鳴イメージング装置１００は、例えばアクティブシミングを行ってシミングを行う。ここで、アクティブシミングとは、例えば、図示しないシムコイルに電流を流し、シムコイルに電流が流れることにより発生する磁場を用いて、撮像領域における静磁場を均一化するシミングのことである。

続いて、実施形態に係る背景について、簡単に説明する。

磁気共鳴イメージング装置におけるパッシブシミングの方法としては、定格磁場の中に、鉄片等のシム部材を持ち込み、持ち込んだシム部材を、磁石ボアチューブ等の内筒壁面へ、接着剤や、ネジなどの機械的な締結部材で固定する方法がある。また、別の方法として、定格磁場での磁場測定を実施した後にいったん消磁し、磁場のない状態でシムの着脱及び固定を行い、シムの着脱及び固定後に、再び定格磁場まで励磁する方法がある。

しかしながら、前者の例の場合、シム部材が、定格磁場中で、静磁場派生装置から磁場吸引力等を受けるので、例えば調整に時間がかかる場合がある。また、例えば接着剤を用いてシミングを行う場合、接着剤が硬化するまでの間、手で押さえつける等の手段で、シム部材が動かないように保持する必要がある場合がある。また、後者の例の場合、例えば冷媒の消費量が増大する。また、後者の例の場合、消磁を行う作業が含まれることにより、例えば作業時間が増大する。

従って、定格磁場より低い磁場である低磁場において、シミングが行われるのが望ましい。かかる背景のもと、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１００は、収集機能１５０ｄと、第１算出機能１５０ｅと、第２算出機能１５０ｆとを備える。この時、処理回路１５０は、収集機能１５０ｄにより、低磁場における磁束密度を測定する。処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、低磁場における磁束密度に基づいて定格磁場における磁束密度を算出し、第２算出機能１５０ｆにより、算出した磁束密度に基づいて、シムの配置を算出する。

なお、シムのＢ−Ｈ曲線が非線形な振る舞いを示す場合には、前述の第１算出部が、低磁場における磁束密度に基づいて定格磁場における磁束密度を算出するステップは、シムのＢ−Ｈ曲線の非線形を考慮して実行されるのが望ましい。かかる場合、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１００は、図３で後述する処理を行うことにより、シムのＢ−Ｈ曲線が非線形な振る舞いを示す場合でも、低磁場における磁束密度に基づいて、定格磁場における磁束密度の推定値を算出することができる。

かかる構成を備えることにより、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１００は、励消磁を繰り返す工程に代えて、低磁場への励磁及び定格磁場への励磁の２ステップの工程で例えばシミングを行うことができる場合は、ユーザの作業時間等を低減させることができる。また、これに伴い、例えば液体ヘリウムなど冷媒の消費量を低減することができる。

例えば、冷媒の消費量の改善効果は、（低磁場の磁場強度／定格磁場の磁場強度）^２に比例するので、例えば定格磁場の５０％である低磁場で励磁をした場合、冷媒消費量は、定格励磁の場合と比較して２５％となる。また、例えば、ユーザの作業時間は、（低磁場の磁場強度／定格磁場の磁場強度）に比例するので、例えば定格磁場の５０％である低磁場で励磁をした場合、ユーザの作業時間は、定格励磁の場合と比較して５０％となる。

続いて、図２〜図５を用いて、実施形態に係る処理の詳細について説明する。図２及び図３は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１００の行う処理のシミング手順を示したフローチャートである。図２は、磁気共鳴イメージング装置１００の行うシミング処理の全体を示したフローチャートである。これに対して、図３は、図２のステップＳ１５０について詳しく説明したフローチャートである。図４及び図５は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の行う処理について説明した図である。

はじめに、処理回路１５０は、制御機能１５０ｂにより、ステップＳ１３０で印加する低磁場の強度を設定する（ステップＳ１００）。例えば、処理回路１５０は、入力装置１３４を通じて、ステップＳ１３０において静磁場電源が印加する静磁場の強度に関する入力を受け付け、受け付けた値を、ステップＳ１３０において静磁場電源が印加する静磁場の強度のおおよその値として設定する。ここで、静磁場電源が印加する静磁場の強度は、静磁場電源が静磁場磁石１０１に流す電流値と対応付けられている。従って、静磁場電源が印加する静磁場の強度の値を設定する、とは、例えば、静磁場電源が静磁場磁石１０１に流す電流の値を設定することを意味する。

なお、以下、物質中など、必要がある時には、磁界Ｈ（あるいは磁場）と、磁束密度Ｂを区別して扱う。ここで、磁束密度Ｂとは、電場Ｅ（あるいは電界）と共に、真空中のマックスウェル方程式を構成する変数のことを指す。これに対して、磁界Ｈとは、電束密度Ｄと共に、物質中のマックスウェル方程式を構成する変数のことを指す。

ここで、真空中では、磁束密度Ｂは、磁界Ｈと、定数である真空の透磁率μ_０を用いて、Ｂ＝μ_０Ｈで表される。一方、シムなどの物質中では、磁束密度Ｂは、磁界Ｈと、物質固有の透磁率μとを用いて、例えば、式（１）で表される。

ここで、磁気モーメントＭは、磁界Ｈによって物質中に生じた磁気モーメントの大きさを表す。鉄片などの強磁性体以外の物質の場合、磁気モーメントＭは、小さな値になるが、シムの鉄片など強磁性体の物質の場合、磁気モーメントＭは、大きな値になる。この磁気モーメントＭが生じることにより、系の外部に新たな磁界が生じる。

なお、磁気モーメントＭは、式（１）を変形することにより、以下の式（２）で表される。

式（１）は、外部から印加された外部磁場による磁界Ｈによって、物質中に磁気モーメントＭが誘起された結果、系の外部に新たに生じた磁界（内部磁界）と、もともと外部から印加された外部磁場による磁界Ｈとの合計が、磁束密度Ｂであることを示している。磁束密度Ｂと、磁界Ｈとは、物質中では比例関係になるので、この比例定数であるμを透磁率と呼ぶ。透磁率μは、例えばＢ−Ｈ曲線が非線形な場合、磁界Ｈに依存する。

すなわち、以下の文章では、シム中など物質中においては、磁束密度Ｂと磁界Ｈ（磁場）を区別する。一方、真空中では、磁束密度Ｂの測定と磁界Ｈ（磁場）の測定とは実質的に同等であることから、磁束密度Ｂの測定及び磁界Ｈの測定の両方を、単に「磁場を測定する」と呼ぶ。

すなわち、例えばステップＳ１００における、低磁場の「強度」とは、一般的な「磁場の強度」を意味し、これは例えば磁束密度Ｂの大きさを意味する。しかしながら、実施形態はこれに限られず、磁界Ｈの強度を意味すると解釈してもよい。

続いて、処理回路１５０は、ステップＳ１００で設定された低磁場の強度（磁束密度Ｂ_０Ｌ）におけるパッシブシムの磁場吸引力Ｆ（Ｂ_０Ｌ）の値を計算する（ステップＳ１１０）。ここで、低磁場とは、定格磁場より低い磁場のことを意味する。続いて、処理回路１５０は、ステップＳ１１０において計算された磁場吸引力Ｆ（Ｂ_０Ｌ）が、安全基準を満たしているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。処理回路１５０が、ステップＳ１１０において計算された磁場吸引力Ｆ（Ｂ_０Ｌ）が、安全基準を満たしていると判断した場合（ステップＳ１２０ Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１３０に進む。一方、処理回路１５０が、ステップＳ１１０において計算された磁場吸引力Ｆ（Ｂ_０Ｌ）が、安全基準を満たしていないと判断した場合（ステップＳ１２０ Ｎｏ）、処理はステップＳ１００に戻り、ステップＳ１３０において印加される低磁場の強度の設定の再検討が行われる。具体的には、処理回路１５０は、かかる場合、最初に設定した磁場の強度の値より低い磁場の強度の値を、低磁場の強度として設定し、この値が、安全基準を満たしているか否か、再度検討が行われる。

続いて、静磁場電源は、ステップＳ１００で設定された値の低磁場を印加する（ステップＳ１３０）。具体的には、静磁場電源は、静磁場磁石１０１に、低磁場に対応する電流値である第１の電流値Ｉ_Ｌの電流を流す。以下、シムが、例えば所定の配置である第１の配置に配置されている場合で説明する。ここで、第１の配置とは、例えば磁気共鳴イメージング装置１００の据え付け時において設定した初期配置のことである。

続いて、磁気共鳴イメージング装置１００は、例えば受信回路１１０や、所定のコイル及び電子回路により構成される、図示しない測定装置により、低磁場における磁束密度である第１の磁束密度Ｂ_Ｌの値を測定する（ステップＳ１４０）。換言すると、処理回路１５０は、収集機能１５０ｄにより、第１の磁束密度Ｂ_Ｌに関する第１のデータを収集する。第１の磁束密度Ｂ_Ｌは、低磁場に対応する第１の電流値Ｉ_Ｌを持つ電流が静磁場磁石１０１に流れ、シムが所定の配置である第１の配置に配置されているときの磁束密度である。

ここで、ステップＳ１４０において収集される第１の磁束密度Ｂ_Ｌは、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌが流れることにより直接的に発生した磁束密度Ｂ_０Ｌに概ね等しい。しかし、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌが流れることによりシムが有することになった磁気モーメントＭ_Ｌが周囲に作る磁束密度Ｂ_１Ｌの分だけ、磁束密度Ｂ_０Ｌと異なる値になる。具体的には、第１の磁束密度Ｂ_Ｌの測定位置をｙとすると、測定位置ｙにおける第１の磁束密度Ｂ_Ｌの値は、以下の式（３）で与えられる。

ここで、Ｂ_Ｌ（ｙ）は、測定位置ｙにおける第１の磁束密度Ｂ_Ｌであり、測定値である。また、Ｂ_０Ｌ（ｙ）は、測定位置ｙにおける、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌが流れることにより直接的に発生したと考えられる磁束密度Ｂ_０Ｌである。また、Ｂ_１Ｌ（ｙ）は、測定位置ｙにおける、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌが流れることによりシムが有することになった磁気モーメントＭ_Ｌが周囲に作る磁束密度Ｂ_１Ｌである。処理回路１５０は、シムがない場合を仮定し、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌが流れることにより直接的に発生したと考えられる磁束密度Ｂ_０Ｌの値を推定する。後述するように、磁束密度Ｂ_０Ｌの値は、測定したＢ_Ｌ（ｙ）から、計算により求めるＢ_１Ｌ（ｙ）を減算する処理を行うことにより求める。処理回路１５０は、推定された磁束密度Ｂ_０Ｌの値に基づいて、静磁場磁石１０１に第２の電流値Ｉ_Ｒが流れることにより直接的に発生したと考えられる磁束密度Ｂ_ＯＲの値を推定し、推定した磁束密度Ｂ_ＯＲの値の値に基づいて、定格磁場における磁束密度である第２の磁束密度Ｂ_Ｒの値を算出する。なお、測定位置ｙは、例えば３次元位置の位置ベクトルをシンボリックに表したものであり、例えば、磁場中心を原点とした極座標（ｒ、θ、φ）の組で特徴づけられる。

続いて、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、定格磁場における磁束密度である第２の磁束密度Ｂ_Ｒの値を算出する（ステップＳ１５０）。具体的には、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、第１のデータに基づいて、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌより大きい第２の電流値Ｉ_Ｒを持つ電流が流れ、シムが第１の配置に配置されているときの第２の磁束密度Ｂ_Ｒの値を算出する。

ここで、シムのＢ−Ｈ曲線が線形な特性である場合には、磁束密度と電流とは比例するから、処理回路１５０は、第２の磁束密度Ｂ_Ｒの値を容易に算出することができる。かかる場合、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、第１のデータに基づいて、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌより大きい第２の電流値Ｉ_Ｒを持つ電流が流れているときの第２の磁束密度Ｂ_Ｒの値を、例えばＢ_Ｒ＝Ｉ_Ｒ／Ｉ_Ｌ×Ｂ_Ｌにより算出する。

しかしながら、シムのＢ−Ｈ曲線が非線形な特性である場合には、トータルの磁束密度と電流とは単純には比例しないから、第２の磁束密度Ｂ_Ｒの値の算出に工夫が必要となる。かかる背景に鑑みて、処理回路１５０は、ステップＳ１５０において、第１算出機能１５０ｅにより、第１のデータと、シムの磁気的特性とに基づいて、第２の磁束密度Ｂ_Ｒの値を算出する。ここで、シムの磁気的特性とは、例えば、シムに印加される磁界Ｈの大きさと、シムに生じる磁束密度Ｂの大きさとの対応関係である。

かかる処理の詳細を、図３のフローチャート及び、図４、図５を用いて説明する。図３のフローチャートとは、図２のステップＳ１５０の処理をより詳細に説明したフローチャートである。

はじめに、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、第１の電流値Ｉ_Ｌに基づいて、低磁場において静磁場磁石１０１によりシム内に作られる磁界Ｈ_Ｌ；シムを算出する（ステップＳ１５０ａ）。具体的には、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、第１の電流値Ｉ_Ｌに基づいて、アンペールの法則やビオ・サバールの法則等を用いてシム内に作られる磁界Ｈ_Ｌ；シムを算出する。

続いて、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、シムの磁気的特性及びステップＳ１５０ａにおいて算出されたシム内に作られる磁界Ｈ_Ｌ；シムに基づいて、シム内における磁束密度Ｂ_Ｌ；シムを算出する（ステップＳ１５０ｂ）。ここで、シムの磁気的特性とは、例えば、シムに印加される磁界Ｈの大きさと、シムに生じる磁束密度Ｂの大きさとの対応関係、いわゆるＢ−Ｈ曲線である。Ｂ−Ｈ曲線は、物質に固有の曲線であり、例えばシムの材質等が同じであれば、同一の曲線を描く。従って、処理回路１５０は、例えば所定の測定を事前に行うことにより、シムのＢ−Ｈ曲線を事前に取得することができる。また、別の例として、処理回路１５０は、例えば所定のデータベースを参照することにより、シムのＢ−Ｈ曲線を事前に取得することができる。画像処理装置１３０は、このようにして事前に取得したシムのＢ−Ｈ曲線を、例えば記憶回路１３２に記憶してもよい。かかる場合、処理回路１５０は、記憶回路１３２に記憶されたシムのＢ−Ｈ曲線を、例えば収集機能１５０ｄを用いて収集する。

図４に、シムのＢ−Ｈ曲線の例が示されている。横軸は、シム内に印加された磁界Ｈを表す。縦軸は、シムに生じる磁束密度Ｂを表す。Ｂ−Ｈ曲線３０は、シムのＢ−Ｈ曲線を表す。点３１は、低磁場におけるＢ−Ｈ曲線３０上の位置を表す。点３２は、定格磁場におけるＢ−Ｈ曲線３０上の位置を表す。図４において、磁界Ｈ_Ｌは、低磁場において、シム内に作られる磁界を表し、ステップＳ１５０ａにおいて算出された磁界Ｈ_Ｌ；シムを表す。第１の磁束密度Ｂ_Ｌは、低磁場における、シム内における磁束密度を表し、ステップＳ１５０ｂにおいて算出される磁束密度Ｂ_Ｌ；シムに対応する。磁界Ｈ_Ｒは、定格磁場において、シム内に作られる磁界を表し、ステップＳ１５０ｇにおいて算出される磁界Ｈ_Ｒ；シムを表す。磁束密度Ｂ_Ｒは、定格磁場における、シム内における磁束密度を表し、ステップＳ１５０ｈにおいて算出される磁束密度Ｂ_Ｒ；シムに対応する。

このように、ステップＳ１５０ｂにおいて、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、ステップＳ１５０ａにおいて算出されたシム内に作られる磁界Ｈ_Ｌ；シムの値（Ｈ_Ｌ）と、記憶回路１３２から取得したＢ−Ｈ曲線３０との交点である点３１を算出し、算出した点３１の縦軸の値Ｂ_Ｌに基づいて、シム内における磁束密度Ｂ_Ｌ；シムを算出する。

なお、シムの磁気的特性の例としては、上述した例に限られない。例えば、シムの磁気的特性は、磁界Ｈまたは磁束密度Ｂのうち少なくとも一方の関数として表されたシムの透磁率μであってもよい。処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、式（１）の右辺を評価することにより、シム内における磁束密度Ｂ_Ｌ；シムを、シム内における磁界Ｈ_Ｌ：シム及び透磁率μ（Ｈ）（又はμ（Ｂ））に基づいて算出することができる。

続いて、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、シム内に作られる磁界Ｈ_Ｌ；シムと、シム内における磁束密度Ｂ_Ｌ；シムとに基づいて、低磁場におけるシムの磁気モーメントＭ_Ｌを算出する（ステップＳ１５０ｃ）。例えば、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｃにより、式（２）を用いて、Ｍ_Ｌ＝Ｂ_Ｌ−μ_０Ｈ_Ｌにより、低磁場におけるシムの磁気モーメントＭ_Ｌを算出する。

ところで、与えられた磁気モーメントｍが、所定の位置ｒに作る磁束密度Ｂの算出方法は既知である。実際、磁束密度Ｂは、所定の定数倍を除くと、−ｇｒａｄ（ｍ・ｒ／ｒ_０ ^３）で与えられる。ここで、ｍは磁気モーメントを表す３次元ベクトルであり、ｒは、磁気モーメントがある位置を原点としたときの３次元位置ベクトルであり、ｒ_０はｒの大きさを表すスカラー量である。

換言すると、処理回路１５０は、ステップＳ１５０ｃで算出された低磁場におけるシムの磁気モーメントＭ_Ｌの値に基づいて、磁束密度の測定位置における、磁気モーメントＭ_Ｌにより生じる磁束密度Ｂ_１Ｌの値を算出する（ステップＳ１５０ｄ）。

かかる状況は、例えば式（４）に示されている。

ここで、ｙは測定位置を表す。また、ｘは、シムの位置を表す。Ｂ_１Ｌ（ｙ）は、測定位置ｙにおける、ステップＳ１５０ｄで算出される磁束密度の値を表す。Ｍ_Ｌ（ｘ）は、位置ｘにおける、ステップＳ１５０ｃで算出された磁気モーメントＭ_Ｌの値を表す。係数Ｒ（ｘ、ｙ）は、位置ｘにおける磁気モーメントＭ_Ｌ（ｘ）が、測定位置ｙにおける磁束密度Ｂ_１Ｌ（ｙ）に対して持つ寄与の大きさを表す情報である。

図５は、式（３）及び式（４）の状況を、図示化したものである。コイル１０ａ及びコイル１０ｂは、静磁場磁石１０１を表している。シムトレイ１１ａは、シムが配置されるシムトレイを示している。測定位置１２は、ステップＳ１４０において第１の磁束密度Ｂ_Ｌが測定される測定位置を示している。シム２０ａ、シム２０ｂ、シム２０ｃ、シム２０ｄ、シム２０ｅ、シム２０ｆは、シム部材である強磁性体が挿入されたシムトレイ１１ａの領域を表している。これに対して、領域２１ａ、領域２１ｂ、領域２１ｃ、領域２１ｄ、領域２１ｅは、シム部材である強磁性体が挿入されていないシムトレイ１１ａの領域を表している。直線２２ａは、シム２０ａと測定位置１２とを結んだ直線である。同様に、直線２２ｂ、直線２２ｃ、直線２２ｄ、直線２２ｅ、直線２２ｆは、それぞれシム２０ｂ、シム２０ｃ、シム２０ｄ、シム２０ｅ、シム２０ｆと測定位置１２とを結んだ直線である。

図５の左図は、式（３）におけるＢ_Ｌ（ｙ）、すなわち測定位置ｙにおける第１の磁束密度Ｂ_Ｌを表している。図５の中央の図は、式（３）における、Ｂ_０Ｌ（ｙ）、すなわち、測定位置ｙにおける、コイル１０ａ及びコイル１０ｂに第１の電流値Ｉ_Ｌが流れることにより直接的に発生した磁束密度である第３の磁束密度Ｂ_０Ｌを表している。図５の右の図は、式（３）における、磁束密度Ｂ_１Ｌ（ｙ）、すなわち、測定位置ｙにおける、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌが流れることによりシム２０ａ、シム２０ｂ、シム２０ｃ、シム２０ｄ、シム２０ｅ、シム２０ｆが有することになった磁気モーメントＭ_Ｌが周囲に作る磁束密度Ｂ_１Ｌを表している。

式（４）に示されているように、磁束密度Ｂ_１Ｌ（ｙ）は、シムが有することになった磁気モーメントＭ_Ｌ（ｘ）の項と、シムの配置に関する情報Ｒ（ｘ、ｙ）との積を、シムの位置ｘに対して積分したものになる。図５の右図の例では、例えば、測定位置１２における磁束密度Ｂ_１Ｌは、シム２０ａの有する磁気モーメントに、直線２２ａの長さ及び向きに基づいて算出された係数を乗じたものと、シム２０ｂの有する磁気モーメントに、直線２２ｂの長さ及び向きに基づいて算出された係数を乗じたものと、シム２０ｃの有する磁気モーメントに、直線２２ｃの長さ及び向きに基づいて算出された係数を乗じたものと、シム２０ｄの有する磁気モーメントに、直線２２ｄの長さ及び向きに基づいて算出された係数を乗じたものと、シム２０ｅの有する磁気モーメントに、直線２２ｅの長さ及び向きに基づいて算出された係数を乗じたものと、シム２０ｆの有する磁気モーメントに、直線２２ｆの長さ及び向きに基づいて算出された係数を乗じたものとの和になる。なお、領域２１ａ、領域２１ｂ、領域２１ｃ、領域２１ｄ、領域２１ｅは、シム部材である強磁性体が挿入されていない領域のため、これらの領域の磁気モーメントは略ゼロとなり、従って、これらの領域の磁束密度Ｂ_１Ｌへの寄与は略ゼロとなる。

続いて、処理回路１５０は、測定値である低磁場における磁束密度Ｂ_Ｌ（ｙ）と、計算値である低磁場においてシムの磁化により生じる磁束密度Ｂ_１Ｌ（ｙ）とを用いて、低磁場において、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌが流れることにより直接的に発生したと考えられる磁束密度Ｂ_０Ｌの値を算出する（ステップＳ１５０ｅ）。換言すると、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、第１のデータと、シムの磁気的特性とに基づいて、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌが流れ、シムがなかったと仮定した場合の磁束密度である第３の磁束密度Ｂ_０Ｌを算出する。具体的には、処理回路は、式（３）を用いて、Ｂ_０Ｌ（ｙ）＝Ｂ_Ｌ（ｙ）−Ｂ_１Ｌ（ｙ）により第３の磁束密度Ｂ_０Ｌの値を算出する。

ここで、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌが流れ、シムがなかったと仮定した場合の磁束密度である第３の磁束密度Ｂ_0Ｌ（ｙ）について説明する。第３の磁束密度Ｂ_０Ｌ（ｙ）は、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌが流れ、シムがなかったと仮定した場合の磁束密度である。一見すると、第３の磁束密度Ｂ_０Ｌ（ｙ）は、第１の電流値Ｉ_Ｌの値と、静磁場磁石１０１と測定位置との関係とから、例えばビオ・サバールの法則等により単純に計算可能のように見えるが、現実の静磁場磁石１０１は複雑な形状をしており、また例えば磁場により静磁場磁石１０１自身がわずかに変形してしまう場合があるので、第３の磁束密度Ｂ_０Ｌ（ｙ）の値は、例えば、ビオ・サバールの法則等の理論計算による理論値のみでは、十分な精度が得られない。

従って、処理回路１５０は、低磁場における測定値である第１の磁束密度Ｂ_Ｌ（ｙ）から、シムによる効果をおおまかに見積もった磁束密度Ｂ_１Ｌ（ｙ）を減じることで、第３の磁束密度Ｂ_０Ｌを算出する。すなわち、第３の磁束密度Ｂ_０Ｌは、第１の電流値Ｉ_Ｌの値を基にビオ・サバールの法則等により単純に計算された磁束密度の値に、さまざまな現実の効果であって、シムによる非線形効果として取り除かれた効果以外の効果が取り込まれた値となる。これら様々の効果は、一般に微小量であるので、第１の電流値Ｉ_Ｌに対して線形な効果として取り扱うことができる。

続いて、処理回路１５０は、低磁場（第１の電流値Ｉ_Ｌ）においてシムがなかったと仮定した場合に、静磁場磁石１０１により直接生じる磁束密度Ｂ_０Ｌに基づいて、定格磁場（第２の電流値Ｉ_Ｒ）においてシムがなかったと仮定した場合に、静磁場磁石１０１により直接生じる磁束密度Ｂ_０Ｒを算出する（ステップＳ１５０ｆ）。具体的には、処理回路１５０は、磁束密度Ｂ_０Ｒを、例えばＢ_０Ｒ＝Ｉ_Ｒ／Ｉ_Ｌ×Ｂ_０Ｌにより算出する。

一方で、処理回路１５０は、ステップＳ１５０ｇ〜ステップＳ１５０ｊにおいて、定格磁場においてシムの磁化により生じる磁束密度Ｂ_１Ｒを算出する。ここで、式（３）と同様に考えると、以下の式（５）が成り立つ。

ここで、磁束密度Ｂ_１Ｒは、静磁場磁石１０１に第２の電流値Ｉ_Ｒを持つ電流が流れた場合にシムに生じる磁気モーメントＭ_Ｒにより生じる磁束密度である。また、磁束密度Ｂ_０Ｒは、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌより大きい第２の電流値Ｉ_Ｒを持つ電流が流れ、シムがなかったと仮定した場合の磁束密度である。

ステップＳ１５０ａと同様に、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｇにより、第２の電流値Ｉ_Ｒに基づいて、定格磁場において静磁場磁石１０１によりシム内に作られる磁界Ｈ_Ｒ；シムを算出する（ステップＳ１５０ｇ）。具体的には、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、第２の電流値Ｉ_Ｒに基づいて、アンペールの法則やビオ・サバールの法則等を用いてシム内に作られる磁界Ｈ_Ｒ；シムを算出する。

続いて、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、シムの磁気的特性に基づいて、ステップＳ１５０ｇにおいて算出されたシム内に作られる磁界Ｈ_Ｒ；シムに基づいて、シム内における磁束密度Ｂ_Ｒ；シムを算出する（ステップＳ１５０ｈ）。

具体的には、ステップＳ１５０ｈにおいて、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、図４に示されているように、ステップＳ１５０ｈにおいて算出された磁界Ｈ_Ｒ；シムの値（Ｈ_Ｒ）と、記憶回路１３２から取得したＢ−Ｈ曲線３０との交点である点３２を算出し、算出した点３２の縦軸の値Ｂ_Ｒに基づいて、シム内における磁束密度Ｂ_Ｒ；シムを算出する。

続いて、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、シム内に作られる磁界Ｈ_Ｒ；シムと、シム内における磁束密度Ｂ_Ｒ；シムとに基づいて、定格磁場におけるシムの磁気モーメントＭ_Ｒを算出する（ステップＳ１５０ｉ）。例えば、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、式（２）を用いて、Ｍ_Ｒ＝Ｂ_Ｒ−μ_０Ｈ_Ｒにより、定格磁場におけるシムの磁気モーメントＭ_Ｒを算出する。

式（４）と同様に考えて、静磁場磁石１０１に第２の電流値Ｉ_Ｒを持つ電流が流れた場合にシムに生じる磁気モーメントＭ_Ｒにより生じる磁束密度である磁束密度Ｂ_１Ｒは、式（４）におけるシムの配置に関する情報Ｒ（ｘ、ｙ）を用いて、以下の式（６）で表される。

処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、式（６）により、定格磁場におけるシムの磁気モーメントＭ_Ｒと、シムの配置に関する情報Ｒとに基づいて、定格磁場においてシムの磁化に生じる磁束密度である磁束密度Ｂ_１Ｒを算出する（ステップＳ１５０ｊ）。換言すると、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、ステップＳ１５０ｇ〜ステップＳ１５０ｊの一連の処理により、シムの配置に関する情報Ｒと、シムの磁気的特性とに基づいて、静磁場磁石１０１に第２の電流値Ｉ_Ｒを持つ電流が流れた場合にシムに生じる磁気モーメントＭ_Ｒによる磁束密度Ｂ_１Ｒを算出する。

続いて、処理回路１５０は、式（５）により、ステップＳ１５０ｆで得られた定格磁場における静磁場磁石１０１により直接生じる磁束密度Ｂ_０Ｒと、ステップＳ１５０ｊで得られた定格磁場においてシムの磁化により生じる磁束密度Ｂ_１Ｒとを加算して、定格磁場における磁束密度である第２の磁束密度Ｂ_Ｒを算出する（ステップＳ１５０ｋ）。換言すると、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、磁束密度Ｂ_１Ｒに、磁束密度Ｂ_０Ｒを加算することにより、磁束密度Ｂ_Ｒを算出する。

このように、ステップＳ１５０ａ〜ステップＳ１５０ｋの処理により、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、第１のデータと、シムの磁気的特性とに基づいて、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌが流れ、シムがなかったと仮定した場合の第３の磁束密度Ｂ_０Ｌを算出する。続いて、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、算出された第３の磁束密度Ｂ_０Ｌと、シムの磁気的特性とに基づいて、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌより大きい第２の電流値Ｉ_Ｒを持つ電流が流れ、シムが第１の配置に配置されているときの第２の磁束密度Ｂ_Ｒを、例えばＢ―Ｈ曲線が非線形な場合であっても、算出することができる。

図２に戻り、処理回路１５０は、定格磁場におけるシムの配置（シムの配置に関する情報）を算出する（ステップＳ１６０）。換言すると、処理回路１５０は、第２算出機能１５０ｆにより、ステップＳ１５０で算出された第２の磁束密度Ｂ_Ｒの値に基づいて、シムが配置される第２の配置を算出する。

第２の配置の算出方法の具体例として、処理回路１５０は、第２算出機能１５０ｆにより、例えば、望ましい磁束密度の分布と、第２の磁束密度Ｂ_Ｒとの差を算出し、算出した磁束密度の差を、所定の基底、例えば球面調和関数で展開する。処理回路１５０は、展開した球面調和関数の種類と、展開係数の大きさに基づいて、どの場所にどれだけの大きさの磁気モーメントが存在すると望ましいかを算出し、算出結果に基づいて、シムが配置される第２の配置を算出する。

なお、「シムの配置に関する情報」とは、典型的には、シムの位置に関する情報を指すが、実施形態はこれに限られない。例えば、「シムの配置に関する情報」には、シムの枚数に関する情報が含まれる。また、例えば、「シムの配置に関する情報」には、シムの磁気モーメントの大きさや向きに関する情報が含まれる。

続いて、処理回路１５０は、ステップＳ１６０で算出した第２の配置を、記憶回路１３２に送信して記憶させる（ステップＳ１７０）。記憶されたシムの第２の配置は、必要に応じて処理回路１５０によって呼び出され、例えばシムの初期配置として利用される。

続いて、ユーザは、低磁場において、シムを配置する（ステップＳ１８０）。処理回路１５０は、ユーザがシムを配置し終わるまで待機する。ステップＳ１８０は、定格磁場に比較して低い磁場において行われるので、定格磁場に比較してシムの磁場吸引力が小さく、作業効率が上昇する。

続いて、磁気共鳴イメージング装置１００は、例えば受信回路１１０や、図示しない測定装置により、シムが第２の配置に配置された状態で、低磁場における磁束密度の値を測定する（ステップＳ１９０）。換言すると、処理回路１５０は、収集機能１５０ｄにより、静磁場磁石１０１に低磁場に対応する電流値である第１の電流値Ｉ_Ｌを持つ電流が流れ、シムが第２の配置に配置されているときの磁束密度に関するデータを収集する。

続いて、処理回路１５０は、ステップＳ１９０で収集機能１５０ｄにより収集した、低磁場における、シムが第２の配置に配置された状態における磁束密度の値を基に、定格磁場における、シムが第２の配置に配置された状態における磁場均一性を計算する（ステップＳ２００）。ここで、処理回路１５０は、計算する磁場均一性として、例えば、空間的な位置各点における磁場均一性Ｅ_Ｒ（ｙ）を算出する。ここで、ｙは、例えば３次元位置の位置ベクトルをシンボリックに表したものであり、例えば、磁場中心を原点とした極座標（ｒ、θ、φ）の組で特徴づけられる。磁場均一性Ｅ_Ｒ（ｙ）は、シムの配置である第２の配置に、シムの磁気モーメントＭ_Ｒを通じて依存する。

続いて、処理回路１５０は、ステップＳ２００で計算された定格磁場における磁場均一性Ｅ_Ｒ（ｙ）が、所定の基準を満たすか否かについて判定する（ステップＳ２１０）。この判定基準としては、例えば、磁場均一性Ｅ_Ｒ（ｙ）のばらつきが、所定の値未満であるか否かである。ステップ２００で計算された磁場均一性Ｅ_Ｒ（ｙ）が所定の基準を満たさない場合（ステップＳ２１０ Ｎｏ）、すなわち、シムが第２の配置に配置された状態においては磁場均一性が不十分な場合は、配置が更新され、処理は再びステップＳ１５０に戻る。

ここで、配置が更新される、とは、例えば、ステップＳ１５０ａ〜ステップＳ１５０ｋにおいて、シムが第２の配置に配置されている状態が、前述したステップＳ１５０ａ〜ステップＳ１５０ｋの処理における、「シムが第１の配置に配置されている状態」として取り扱われることを意味する。また、例えば、ステップＳ１５０ａ〜ステップＳ１５０ｋにおいて、ステップＳ１９０で測定された磁束密度の値が、ステップＳ１４０で測定された第１の磁束密度Ｂ_Ｌの値として取り扱われることを意味する。また、ステップＳ１５０に基づいて、ステップＳ１６０において、定格磁場におけるシムの配置が新たに算出される。

このように、シムの配置が、ステップＳ２１０の条件を満たすまで、ステップＳ１５０〜ステップＳ２００の処理が繰り返され、シムの配置が更新される。

ステップＳ２００で計算された磁場均一性Ｅ_Ｒ（ｙ）が、所定の基準を満たす場合（ステップＳ２１０ Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２２０に進む。すなわち、静磁場電源は、定格磁場を印加する（ステップＳ２２０）。具体的には、静磁場電源は、静磁場磁石１０１に、定格磁場に対応する電流値である第２の電流値Ｉ_Ｒを持つ電流を流す。

続いて、磁気共鳴イメージング装置１００は、例えば受信回路１１０や、図示しない測定装置により、シムが第２の配置に配置された状態で、定格磁場における磁束密度の値を測定する（ステップＳ２３０）。換言すると、処理回路１５０は、収集機能１５０ｄにより、静磁場磁石１０１に定格磁場に対応する電流値である第２の電流値Ｉ_Ｒを持つ電流が流れ、シムが第２の配置に配置されているときの磁束密度に関するデータを収集する。

続いて、処理回路１５０は、ステップＳ２３０で収集機能１５０ｄにより収集した、定格磁場における、シムが第２の配置に配置された状態における磁束密度の値を基に、定格磁場における、シムが第２の配置に配置された状態における磁場均一性Ｅ_Ｒ（ｙ）を計算する（ステップＳ２４０）。ここで、ｙは、例えば３次元位置の位置ベクトルをシンボリックに表したものであり、例えば、磁場中心を原点とした極座標（ｒ、θ、φ）の組で特徴づけられる。

続いて、処理回路１５０は、ステップＳ２４０で計算された定格磁場における磁場均一性Ｅ_Ｒ（ｙ）が、所定の基準を満たすか否かについて判定する(ステップＳ２５０)。ステップＳ２００で計算された磁場均一性Ｅ_Ｒ（ｙ）が所定の基準を満たさない場合（ステップＳ２５０ Ｎｏ）、すなわち、理論予測された配置が実際にはうまくいっていない場合、処理はステップＳ１３０に戻り、処理は最初からやり直しになる。この際、静磁場電源は、磁場を定格磁場から低磁場まで減磁する。

一方、ステップＳ２４０で計算された磁場均一性Ｅ_Ｒ（ｙ）が、所定の基準を満たす場合（ステップＳ２５０ Ｙｅｓ）、シミング完了と判断され、処理は終了する。

実施形態は、前述の実施形態に限られない。図１においては、画像処理装置１３０が磁気共鳴イメージング装置１００の中に組み込まれている場合について説明したが、図６に示されるように、磁気共鳴イメージング装置１００と独立した画像処理装置１３０Ｘが、図１に示された画像処理装置１００と同様の処理を行っても良い。かかる場合、記憶回路１３２Ｘ、処理回路１５１、入力装置１３４Ｘ、ディスプレイ１３５Ｘは、図１の記憶回路１３２、処理回路１５０、入力装置１３４、ディスプレイ１３５と同様の処理を行い、また、収集機能１５１ａ、第１算出機能１５１ｂ、第２算出機能１５１ｃは、収集機能１５０ｄ、第１算出機能１５０ｅ、第２算出機能１５０ｆと例えば同様の機能を有する。

また、例えば、ステップＳ１１０において、処理回路１５０は、低磁場におけるパッシブシムの磁場吸引力Ｆ（Ｂ_Ｌ）の値を計算する場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、ステップＳ１１０において、処理回路１５０は、定格磁場におけるパッシブシムの磁場吸引力Ｆ（Ｂ_Ｒ）の値を計算してもよい。この場合、ステップＳ１２０において、処理回路１５０は、磁場吸引力Ｆ（Ｂ_Ｒ）が安全基準を満たしているか否かを判定し、判定した結果を基に、ステップＳ１３０以降の処理を実行するか否かを判断してもよい。

ステップＳ１３０において、シムが、例えば所定の配置である第１の配置に配置されている場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、シムが、ステップＳ１３０においては配置されていなくてもよい。かかる場合、静磁場電源は、ステップＳ１３０において、シムが配置されていない状態で、ステップＳ１００で設定された値の低磁場（第１の磁束密度Ｂ_Ｌ）に対応する第１の電流値Ｉ_Ｌの電流を静磁場磁石１０１に印加する。処理回路１５０は、収集機能１５０ｄにより、ステップＳ１４０において、シムが配置されていない状態で、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌを持つ電流が流れているときの第１の磁束密度Ｂ_Ｌに関する第１のデータを収集する。ステップＳ１５０において、処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、静磁場磁石１０１に第１の電流値Ｉ_Ｌより大きい第２の電流値Ｉ_Ｒ（定格磁場に概ね対応する電流値）を持つ電流が流れている時の第２の磁束密度Ｂ_Ｒを算出する。ステップＳ１６０において、処理回路１５０は、第２算出機能１５０ｆにより、ステップＳ１５０で算出した第２の磁束密度Ｂ_Ｒの値に基づいて、静磁場磁石１０１により発生する静磁場の均一性を補正するシムの配置を算出する。

また、実施形態では、ステップＳ１５０ａにおいて、処理回路１５０が、第１算出機能１５０ｅにより、第１の電流値Ｉ_Ｌに基づいて、低磁場において静磁場磁石１０１により直接生じる磁束密度である第３の磁束密度Ｂ_０Ｌの値を算出する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限られない。例えば、磁気共鳴イメージング装置１００は、受信回路１１０又は図示しない測定装置により、シムが配置されていない場合における磁束密度を測定することにより、第３の磁束密度Ｂ_０Ｌの値を算出してもよい。かかる場合、処理回路１５０は、収集機能１５０ｄにより、静磁場磁石１０１に所定の電流Ｉ_ｘを流し、シムが配置されていない場合の磁束密度Ｂ_ｘに関するデータを更に収集する。処理回路１５０は、第１算出機能１５０ｅにより、第１のデータと、第２のデータと、シムの磁気的特性とに基づいて、第２の磁束密度Ｂ_Ｒの値を算出する。

ここで、所定の電流Ｉ_ｘが、第１の電流値Ｉ_Ｌと同じ場合、第３の磁束密度Ｂ_０Ｌは、磁束密度Ｂ_ｘに等しくなる。この場合、処理回路１５０は、ステップＳ１５０ｅにおいて、第３の磁束密度Ｂ_０Ｌを算出するのではなく、磁束密度Ｂ_ｘの値を、第３の磁束密度Ｂ_０Ｌの値とする。

また、所定の電流Ｉ_ｘが、第１の電流値Ｉ_Ｌと異なる場合、処理回路１５０は、ステップＳ１５０ｅにおいて、第３の磁束密度Ｂ_０Ｌの値を、Ｂ_０Ｌ＝Ｂ_ｘ×Ｉ_Ｌ／Ｉ_ｘにより算出する。

ステップＳ１５０ａ〜ステップＳ１５０ｆの処理と、ステップＳ１５０ｇ〜ステップＳ１５０ｊの処理とは、並列的に行われることが可能な処理である。従って、例えば、処理回路１５０は、例えば、ステップＳ１５０ｇ〜ステップＳ１５０ｊの処理の後、ステップＳ１５０ａ〜ステップＳ１５０ｆの処理を行ってもよい。

実施形態では、ヒステリシスが少ない場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。励磁、消磁の過程でヒステリシスが生じる場合においても、実施形態は同様に適用可能である。また、実施形態では、パッシブシミングの場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、アクティブシミングを行う場合においても、実施形態は同様に適用可能である。

（プログラム）
また、上述した実施形態の中で示した処理手順に示された指示は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行されることが可能である。汎用コンピュータが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した実施形態の磁気共鳴イメージング装置１００による効果と同様の効果を得ることも可能である。上述した実施形態で記述された指示は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷなど）、半導体メモリ、又はこれに類する記録媒体に記録される。コンピュータ又は組み込みシステムが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピュータは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば、上述した実施形態の磁気共鳴イメージング装置１００と同様の動作を実現することができる。また、コンピュータがプログラムを取得する場合又は読み込む場合は、ネットワークを通じて取得又は読み込んでもよい。

また、記憶媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（Operating System）や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のＭＷ（Middleware）等が、上述した実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。更に、記憶媒体は、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶又は一時記憶した記憶媒体も含まれる。また、記憶媒体は１つに限られず、複数の媒体から、上述した実施形態における処理が実行される場合も、実施形態における記憶媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。

なお、実施形態におけるコンピュータ又は組み込みシステムは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、上述した実施形態における各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。また、実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

以上のように、少なくとも一つの実施形態によれば、シミングを効率的に行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１５０ 処理回路
１５０ｄ 収集機能
１５０ｅ 第１算出機能
１５０ｆ 第２算出機能

Claims (9)

1. 静磁場磁石に第１の電流値を持つ電流が流れているときの第１の磁束密度に関する第１のデータを収集する収集部と、
   前記第１のデータに基づいて、前記静磁場磁石に前記第１の電流値より大きい第２の電流値を持つ電流が流れているときの第２の磁束密度を算出する第１算出部と、
   前記第２の磁束密度の値に基づいて、前記静磁場磁石により発生する静磁場の均一性を補正するシムの配置を算出する第２算出部とを
   備える磁気共鳴イメージング装置。
2. 静磁場磁石に第１の電流値を持つ電流が流れ、シムが第１の配置に配置されているときの第１の磁束密度に関する第１のデータを収集する収集部と、
   前記第１のデータに基づいて、前記静磁場磁石に前記第１の電流値より大きい第２の電流値を持つ電流が流れ、前記シムが前記第１の配置に配置されているときの第２の磁束密度の値を算出する第１算出部とを
   備える磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記第１算出部は、前記第１のデータと、前記シムの磁気的特性とに基づいて、前記第２の磁束密度の値を算出する、請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記第１算出部が算出した前記第２の磁束密度の値に基づいて、前記シムが配置される第２の配置を算出する第２算出部を更に備える、請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記磁気的特性は、前記シムに印加される磁界の大きさと前記シムに生じる磁束密度の大きさとの対応関係である、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記磁気的特性は、磁界または磁束密度のうち少なくとも一方の関数として表された前記シムの透磁率である、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記第１算出部は、前記第１のデータと、前記シムの磁気的特性とに基づいて、前記静磁場磁石に前記第１の電流値が流れ、前記シムがなかったと仮定した場合の磁束密度である第３の磁束密度を算出し、算出された前記第３の磁束密度と、前記シムの磁気的特性とに基づいて、前記第２の磁束密度の値を算出する、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記収集部は、前記静磁場磁石に所定の電流値を流し、前記シムが配置されていない場合の磁束密度に関する第２のデータを収集し、
   前記第１算出部は、前記第１のデータと、前記第２のデータと、前記シムの磁気的特性とに基づいて、前記第２の磁束密度の値を算出する、請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記第１算出部は、前記第１のデータに基づいて、前記磁気的特性を補正し、補正した磁気的特性に基づいて、前記第２の磁束密度の値を算出する、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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