JP2547745B2 - 磁気共鳴イメ−ジング装置 - Google Patents

磁気共鳴イメ−ジング装置

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JP2547745B2
JP2547745B2 JP61233466A JP23346686A JP2547745B2 JP 2547745 B2 JP2547745 B2 JP 2547745B2 JP 61233466 A JP61233466 A JP 61233466A JP 23346686 A JP23346686 A JP 23346686A JP 2547745 B2 JP2547745 B2 JP 2547745B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、静磁場内に置かれた被検体に対して矩形状
の傾斜磁場を加える傾斜磁場発生用コイルを備えた磁気
共鳴イメージング装置に関する。
(従来の技術) 静磁場内の被検体を置きこの静磁場と直角方向に高周
波磁場を加えて磁気共鳴(MR)現象を発生させると共
に、静磁場に重畳されるようにX軸,Y軸Z軸の3方向に
傾斜磁場を加えて被検体から得られるMR信号を画像化す
るようにした磁気共鳴イメージング(MRI)装置が知ら
れている。
このMRI装置において良質な画像を得るためには、前
記X軸,Y軸,Z軸の3方向に加える傾斜磁場の波形を共に
第12図(a)の実線のように矩形にすることが望まし
い。これは矩形状のパルス電流を傾斜磁場発生用コイル
に供給することによって得られる。
しかしながら、実際においては傾斜磁場発生用コイル
の周辺に配置されている導電体例えば超電導マグネット
用シールド材、フレーム,各種コイル等に流れる渦電流
の影響によって、傾斜磁場波形は第12図(a)の点線の
ように歪んだものとる。このため加えられる傾斜磁場の
強度が一定にならず、常に変化した状態になるので良質
な画像が得られなくなる。このような欠点を除くために
は、予めその波形の歪分を見込んで第12図(b)の実線
のようにオーバーシュートさせた電流を供給してやれ
ば、第12図(b)の点線のように矩形に修整することが
可能となる。
ところが前記導電体と傾斜磁場発生用コイル例えばY
軸方向コイル(以下Y軸方向コイルに例をあげるがX,Z
軸方向コイルに対しても同様である)との配置関係が、
このY軸方向に沿って第14図のように非対称になってい
る場合には、すなわち導電体1とY軸方向コイル2の上
部コイル2A及び下部コイル2Bとの距離L1,L2がL1>L2
ような関係に配置されている場合には次のような不都合
が生ずる。
それはY軸方向に沿った傾斜磁場の中心と、導電体に
流れる渦電流によって形成される磁場の中心とがずれて
きて一致しなくなることである。
第15図はこの様子を示す特性図で縦軸は磁場強度、横
軸はY軸方向の距離を示し、各直線(a)乃至(f)は
図示のような特性を表している。同図から明らかなよう
に(a)直線と(b)直線との合成によって形成される
(c)直線の表している傾斜磁場中心は0を通過してい
る。一方(c)直線と(d)直線との合成によって形成
される(f)直線の表している渦電流磁場の中心はO点
を通過せず、これからyeだけずれた位置を通過してい
る。
従って両磁場の中心が一致しないので、渦電流の影響
が場所ごとに異なるようになり、この結果第12図(b)
の実線のようにY軸方向コイルにオーバーシュートさせ
た電流を供給したとしても、第12図(b)の点線のよう
な矩形は得られなくなる。
なおここでY軸方向コイルは第13図(a)のように、
被検体を配置すべき空間3を挟んで上下位置に各々2個
ずつ設けられた4個の鞍型コイルセグメント2A,2B,2C,2
Dから構成され、第13図(b)のように信号源4からア
ンプ5を介して供給された傾斜磁場発生用電流が4個の
コイルセグメント2A乃至2Dに直列に加えられるようにな
っている。
(発明が解決しようとする問題点) このように従来のMRI装置においては、傾斜磁場発生
用コイルとこの周辺に配置された導電体との配置関係が
非対称になっている場合には、傾斜磁場発生用コイルに
オーバーシュートさせた電流を供給したとしても傾斜磁
場波形が矩形にならないという問題がある。
本発明は以上の問題に対処してなされたもので、傾斜
磁場発生用コイルと導電体との配置関係が非対称になっ
ている場合でも、矩形の傾斜磁場波形が得られるMRI装
置を提供することを目的とするものである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明は、静磁場内に置か
れた被検体に対して高周波磁場を加える高周波磁場発生
用コイル及び傾斜磁場を加える傾斜磁場発生用コイルを
備え、被検体から得られる磁気共鳴信号を画像化する磁
気共鳴イメージング装置において、前記傾斜磁場発生用
コイルに近接して渦電流補償用コイルが前記傾斜磁場の
中心に対して非対称に配置され、各々のコイルに対して
独立して傾斜磁場発生用電流を供給する電流供給手段を
備えたことを特徴としている。
(作 用) 電気的に分離している渦電流補償用コイル及び傾斜磁
場発生用コイルに独立して電流供給手段から、渦電流磁
場のずれを打消す補正電流を重畳した傾斜磁場発生用電
流が供給されるので、渦電流磁場の中心と傾斜磁場の中
心とを一致させることができる。
従って矩形の傾斜磁場波形が得られるので、良質な画
像を得ることができる。
(実施例) 第1図は本発明実施例のMRI装置に用いられる傾斜磁
場発生用コイル例えばY軸方向コイルの配置を示す斜視
図で、被検体を配置すべき空間13を挟んだ上下位置に各
々2個ずつ設けられた4個の鞍型コイルセグメント12A,
12B,12C,12Dから構成された第1Y軸方向コイル12と、空
間13の上方位置に第1Y軸方向コイル12と電気的に分割さ
れかつ接近して設けられた2個の鞍型コイルセグメント
14A,14Bから構成された第2Y軸方向コイル(渦電流補償
用コイル)14とからY軸方向コイルが構成されている。
第2図は第1Y軸方向コイル12及び第2Y軸方向コイル14
から構成されるY軸方向コイルに対する傾斜磁場発生用
電流の供給回路を示すブロック図で、信号源15から発生
された傾斜磁場発生用電流補償回路16及び第1傾斜磁場
アンプ17を介して第1Y軸方向コイル12に供給される。一
方渦電流補償回路16から分岐された電流は能動渦電流駆
動回路18及び第2傾斜磁場アンプ19を介して第2Y軸方向
コイル14に供給される。(a),(b),(c)は各通
過時点での信号波形を示している。
第3図及び第4図は前記渦電流補償回路16及び能動渦
電流駆動回路18の具体的構成を示す回路図である。第3
図においてA1乃至A4はオペアンプ(演算増幅器)、R1
至R3、R6乃至R8は抵抗、R4,R5は可変抵抗、C1はコンデ
ンサである。また第4図においてA1乃至A8はオペアン
プ、R1乃至R3、R6乃至R8、R11乃至R16は抵抗、R4,R5,
R9,R10は可変抵抗、C1,C2はコンデンサ、S1,S2は切換ス
イッチである。
以下第3図の渦電流補償回路16の動作について説明す
る。オペアンプA1の入力信号レベルをV1、出力信号レベ
ルをV2、オペアンプA3の出力信号レベルをV3、オペアン
プA4の出力信号レベルをV4としたとき、各出力信号レベ
ルV2,V3,V4は次式のように示される。
前記V1として第5図(a)のような段階状の入力信号
を加えた場合、出力信号レベルV4は第5図(b)のよう
に表せ、この出力信号レベルV4を渦電流補償用に利用す
ることができる。
なおここで信号VPは次式のように示される。
続いて第4図の能動渦電流駆動回路17の動作について
説明する。オペアンプA1の入力信号レベルをV1、出力信
号レベルをV2、オペアンプA3の出力信号レベルをV3、オ
ペアンプA6の出力信号レベルをV4、オペアンプA5の出力
信号レベルをV5、オペアンプA7の出力信号レベルをV6
オペアンプA8の出力信号レベルをV7としたとき、切換ス
イッチS1,S2が第4図のように下側位置に切換えられて
いるとすると、各出力信号レベルV2,V3,V4,V5,V6,V7
次式のように示される。
前記V1として第6図(a)のような段階状の入力信号
を加えた場合、出力信号レベルV7は第6図(b)のよう
に表せる。ここで信号VPは次式のように示される。
また、切換スイッチS1,S2が上側位置に切換えられる
と、各出力信号レベルV3,V6,V7は第6図(c),
(d),(e)のように表される。ここでV3p,V6pは次
式のように示される。
従って、可変抵抗R4,R5,R9,R10及び切換スイッチS1,S
2を組合せることにより、傾斜磁場発生用コイルと導電
体との配置関係が非対称になっている場合の、渦電流磁
場のずれを打消す補償電流を得ることができる。
次に本実施例の作用を説明する。
第7図のようにY軸方向に沿って導電体11の中心Cか
ら距離Lだけ下方向に中心C′がずれて第1Y軸方向コイ
ル12が配置されている。すなわち第1Y軸方向コイル12の
上部コイル12A及び下部コイル12BがY軸方向に沿って導
電体11に対して非対称に配置されているとすると、上部
コイル12Aは導電体11から離れているので導電体11に流
れる渦電流の影響を受けないが、下部コイル12Bは導電
体11に接近しているのでその渦電流の影響を受けるよう
になる。その結果第1Y軸方向コイル12の中心C′におい
て観測される渦電流はアンバランス状態となるので、第
8図(b)のように下部コイル12Bによる信号波形分が
残るようになる。このため第8図(a)のように予め第
1Y軸方向コイル12に供給された矩形信号は、(b)の分
が差引かれるので第8図(c)のように歪んだ波形とな
る。
ここで本実施例のように、アンバランスな渦電流発生
の原因となった下部コイル12Bに対応した上部コイル12A
に接近して第2Y軸方向コイル14Aを配置し、第3図の渦
電流補償回路16によって第8図(b)と逆特性の第9図
(c)のような補償電流を第9図(a)の波形に重畳す
れば、これによって得られた第9図(b)の波形の電流
が第1傾斜磁場アンプ17で増幅された後第1Y軸方向コイ
ル12に供給される。一方、渦電流補償回路16から分岐し
た第9図(b)の波形の電流は、第3図の能動渦電流駆
動回路18によって第9図(c)のような波形にされた後
第2Y軸方向コイル14に供給される。この結果第7図の第
1Y軸方向コイル12の中心C′(被検体の中心が置かれる
位置)においては、第1Y軸方向コイル12に加えられた第
9図(b)の波形と第2Y軸方向コイル14に加えられた第
9図(c)の波形とが合成された(差引かれた)第9図
(d)の矩形波形の電流に対応した矩形の傾斜磁場波形
が得られることになる。すなわち前記第2Y軸方向コイル
14を上部コイル12Aに接近して配置し、これに下部コイ
ル12Bによる渦電流を打消すような波形の電流を供給す
ることにより、中心C′において観測される渦電流をバ
ランスさせることができる。
第10図は本実施例によって得られた傾斜磁場特性を示
すもので、第2Y軸方向コイル14による(e)直線と第1Y
軸方向コイル12による(d)直線との合成によって形成
される(f)直線の表している渦電流磁場の中心はO点
を通過することができる。従って渦電流磁場中心と傾斜
磁場中心とを一致させることができる。よって良質な画
像を得ることができる。またコイル12,14のインダクタ
ンスを小さくすることもできるので、傾斜磁場に必要な
立上り,立下り時間を速くすることができる。
本実施例において第7図を参照した説明においては第
1Y軸方向コイル12として12A,12Bのみを、また第2Y軸方
向コイル14としては14Aのみを取り上げて説明したが、
それぞれ12C,12D及び14Bも同時に作用していることは明
白である。また傾斜磁場発生用コイルとしてはY軸方向
コイルに例をあげて説明したが、他にX軸方向コイル、
Z軸コイルに対しても同様に適用することができる。
本発明の他の実施例として第2Y軸方向コイル14′を第
1Y軸方向コイル12の下部コイル12B側に接近させて配置
することができる。第11図は本実施例によって得られた
傾斜磁場特性を示すものである。本実施例によれば前記
実施例と同様な効果を得られる他に、第11図から明らか
なように特に(f)直線の傾斜を緩やかにすることがで
きるので、補償すべき電流を少なくすることができると
いう利点が得られる。
[発明の効果] 以上述べて明らかなように本発明によれば、傾斜磁場
発生用コイルに近接して渦電流補償用コイルを配置し各
コイルに独立して補償電流を供給するようにしたもの
で、傾斜磁場発生用コイルと導電体とが非対称に配置さ
れている場合でも、矩形の傾斜磁場波形を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例のMRI装置に用いられる傾斜磁場
発生用コイルを示す配置図、第2図は傾斜磁場発生用コ
イルに対する電流供給回路を示すブロック図、第3図及
び第4図は共に電流供給回路の主要部の具体的構成を示
す回路図、第5図(a)及び(b)は第3図の回路の動
作を示す波形図、第6図(a)乃至(e)は第4図の回
路の動作を示す波形図、第7図は本発明を説明するため
の概略図、第8図(a)乃至(c)及び第9図(a)乃
至(d)は共に本発明を説明するための波形図、第10図
及び第11図は共に本発明の異なった実施例によって得ら
れた傾斜磁場特性図、第12図(a)及び(b)は本発明
の背景を説明するための波形図、第13図(a)及び
(b)は従来例を示す配置図及びブロック図、第14図は
従来例を示す概略図、第15図は従来例の傾斜磁場特性図
である。 11……導電体、12,12A,12B,12C,12D……第1Y軸方向コイ
ル、14,14A,14B,14C,14D……第1Y軸方向コイル、16……
渦電流補償回路、18……能動渦電流駆動回路、A1乃至A8
……オペアンプ、R4,R5,R9,R10……可変抵抗、S1,S2
…切換スイッチ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】静磁場内に置かれた被検体に対して高周波
    磁場を加える高周波磁場発生用コイル及び傾斜磁場を加
    える傾斜磁場発生用コイルを備え、被検体から得られる
    磁気共鳴信号を画像化する磁気共鳴イメージング装置に
    おいて、前記傾斜磁場発生用コイルに近接して渦電流補
    償用コイルが前記傾斜磁場の中心に対して非対称に配置
    され、各々のコイルに対して独立して傾斜磁場発生用電
    流を供給する電流供給手段を備えたことを特徴とする磁
    気共鳴イメージング装置。
  2. 【請求項2】前記傾斜磁場コイルは、前記被検体を挾む
    位置に一対配置されており、この一対の傾斜磁場発生用
    コイルの一方に近接して前記渦電流補償用コイルが配置
    されていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の
    磁気共鳴イメージング装置。
JP61233466A 1986-09-29 1986-09-30 磁気共鳴イメ−ジング装置 Expired - Lifetime JP2547745B2 (ja)

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