JP2857888B2 - 永久磁石方式mri装置 - Google Patents

永久磁石方式mri装置

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JP2857888B2
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茂 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、永久磁石方式MRI装置、特にその磁気回路
の温度制御を行う断熱構造に関する。
〔従来の技術〕
核磁気共鳴イメージング装置(以下MRI装置と称す
る)において永久磁石を使用した磁気回路は、周囲温度
の変化により磁場強度が変化するとの欠点がある。一般
にその温度係数は、−1000ppm/℃、即ち、温度が1℃上
がると、磁場強度は1000ppm弱くなる。MRI装置では、静
磁場界に傾斜磁界を加えて、位置を磁界の大きさに対応
させ、位置に応じた共鳴周波数を発生させる。この共鳴
周波数を持つNMR信号を検出し、位置の特定を行う。
然るに、静磁界の大きが温度の影響を受けて変化する
と、結局、位置の特定に誤差を含むこととなる。更に位
置検出のずれは、面像の歪み、ぼけをも生む。
一般に、磁界の変化によつて画像に影響を与える制限
値は、5ppm/時間であるとされる。この基準でゆくと、
温度変化は、1時間に5/1000℃以内に抑えることが必要
となる。
この一つの方法として、先に本発明者らは、特願昭61
−185277及び特願昭62−112358に記したように、磁気回
路の周囲を断熱材でおおい、内部に、温度調整用ヒータ
を設け、ヒータへの電流を制御して、磁気回路温度を一
定に保つ制御方法を提案している。
また、このとき用いる傾斜磁場コイルとしては種々の
ものが提案されているが、本発明者らが、先に出願し
た、特願昭61−207930に記載したものが適している。
ところで、最近のMRI装置には、高速撮像患者スルー
プツトの向上が要求されており、これに伴ない、グラジ
エントエコー法など、新しい高速シーケンスが用いられ
るようになつた。このシーケンスは、従来のスピンエコ
ー法と異なり、スピンの結像に180゜RFパルスを用い
ず、傾斜磁場の反転を利用するものである。従つて、傾
斜磁場コイルに印加される電流も大きく、使用頻度(デ
ユテイ)も高くなつてきた。傾斜磁場コイルは、基本的
には、銅線から構成されているので、有限の電気抵抗値
を持つている。従つて、傾斜磁場を形成するためコイル
に電流を流すと、そこで熱が電流の二乗に比例して発生
する。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術(特願昭61−185277)は、傾斜磁場コイ
ルの発熱の点には配慮しておらず、後述する断熱材でお
おつて形成する断熱部の内部に配置していた。従つて、
コイルで発生した熱が、近傍の磁極片を介して永久磁石
に伝わり、永久磁石の温度を上昇させ、結果的に核磁気
共鳴周波数を変化させる要因となつていた。
本発明の目的は、傾斜磁場コイルが大電流、高デユテ
イで使用されたときにおいても、その熱が、永久磁石に
伝わりにくい構成とすることにより、磁気回路の温度を
目標とする温度に常に制御することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記課題を解決するために、磁極片と永久磁
石と第1の継鉄とから成る一対の積層体を第2の継鉄に
よって測定空間を挟んで対向して支持した静磁場発生用
磁石装置と、この静磁場発生用磁石装置が発生する均一
磁界に加算する傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、
前記測定空間に置かれた被検体に核磁気共鳴を起こさせ
る周波数の電磁波を印加する照射コイルと、前記被検体
からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、前記静
磁場発生用磁石装置の周囲を覆って前記永久磁石と外気
とを熱的に遮断する断熱構造体と、この断熱構造体の内
部に設けられた前記永久磁石の温度調整用ヒータと、こ
の温度調整用ヒータへの電流を制御して前記永久磁石の
温度を目標温度に制御する温度制御手段とを有した永久
磁石方式MRI装置において、前記傾斜磁場コイルを、前
記断熱構造体の外部に配置するとともに熱を伝導しにく
い部材を介して前記磁極片へ固定したことを特徴として
いる。
〔作用〕
上記の如く、傾斜磁場コイルを断熱構造体の外部に配
置することにより、傾斜磁場コイルが発生する熱は、断
熱構造体によって永久磁石へ伝導されることはなくな
り、外気へ放出される。また傾斜磁場コイルは熱を伝導
しにくい部材を介して磁極片へ固定するので、傾斜磁場
コイルの固定部分からも永久磁石へ熱が伝導されること
がなくなる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明
する。
第1図は、本発明に係るMRI装置の静磁場発生装置を
含む磁石ガントリ部全体の構成を示す斜視図であり、分
かりやすくするため内部を一部開示している。まず、静
磁界発生装置である永久磁石を用いた磁気回路について
説明する。すなわち、第1図において、一対の永久磁石
1a,1bは、両者間に被検体が入り得る空隙Aを形成して
上下に対向配置されている。これらの永久磁石1a,1b
は、上記空隙A内に静磁場を発生するためのもので、例
えば、形状が円盤に形成されており、それぞれ上下の継
鉄2a,2bによつて支持されている。これらの継鉄2a,2b
は、上記永久磁石1a,1b及び後述の磁極片5a,5bを所定の
間隔をあけて対向配置すると共に磁路を形成するもの
で、例えば横幅よりも奥行きの方が短い長方形に形成さ
れている。
上記上下の継鉄2a,2bは、複数の縦の継鉄3,3…によつ
て対向支持されている。これらの縦の継鉄3は、上下の
継鉄2a,2bを所定の間隔をあけて対向配置すると共に上
記永久磁石1a,1bによる磁路を閉じさせるもので、内部
に磁束を通しやすい部材で形成され、例えば上下の継鉄
2a,2bの四隅に一本ずつ合計四本立設されており、上記
空隙A内に設定された計測空間を通る磁束の戻り回路を
それぞれ形成している。上記一対の永久磁石1a,1bの空
隙A側の対向面には、それぞれ磁極片5a,5bが磁気的及
び機械的に固着されている。これらの磁極片5a,5bは、
上記空隙A内の所定の領域に設定されると共に、被検体
の検査部位が入る計測空間における静磁場の均一性を高
めるものであり、略円盤状に形成され、その周縁部に環
状突起を設けて構成されている。(第2図も参照) 本実施例では、前記磁気回路全体を断熱材、たとえば
発泡スチロールやスポンジ体など60でおおつて断熱部
(断熱カバー)6を形成する。ただし、被検体が均一空
間に入るような、中央部は開口された形の断熱部として
いる。さらに第1図には、MRI装置として必要なガント
リカバー70a〜dを示しているが、これらガントリカバ
ーは、前面用70a,後面用70b,側面用70c,上面用70dより
構成され、上記断熱カバー6の外側に配置される。
次に、断熱部の詳細及び、傾斜磁場コイル、照射コイ
ル、受信コイルについて、第1図の断熱部をより詳細に
示した、第2図及び第3図を用いて説明する。第2図の
実施例の断熱部の断面を含む斜視図であり、第3図は、
同縦断面図である。
断熱部6の内側には、空隙A面に面する面を除いてア
ルミ板8が貼りつけてある。アルミ板8の内側には、絶
縁物でおおわれた保温用の面状ヒーター7が固定されて
いる。被検体が入る空隙A側の断熱材61a,61bは、傾斜
磁場コイル31a,31bと、磁極片5a,5bとの間に配置してあ
る。これにより、傾斜磁場コイルで発生する熱は、磁極
片及び、永久磁石1a,1bに伝わらない。なお、傾斜磁コ
イル31a,31bは被熱伝導体のネジ80により磁極片5a,5bに
取付けられる。本実施例で用いる傾斜磁場コイルとして
は、たとえば本発明者らが提案した特願昭61−207930に
記載した、例えばナイロン、エポキシ樹脂より成るコイ
ル取付板を形成し、その溝の中へコイルとなる銅線を埋
め込み一体成形したものが使用できる。このようにする
ことによって、コイル自体が発生する熱が傾斜磁場コイ
ルの取付固定部から永久磁石へ伝わりにくくすることが
できる。傾斜磁場コイル31a,31bの内側には、被検体にN
MR現象を起こさせるための照射コイル32が配置されてい
る。さらにその内側には、被検体からのNMR信号を受信
する受信コイル33を設けてある。
磁気回路を目標温度に一定に保つ方法については、複
数の温度調整用ヒータ7と温度センサ(図示せず)、保
温用電源(図示せず)を用いて、断熱部6内を一定とす
るが、その詳細は、本発明者らが出願した特願昭61−18
5277に記載した方法と同じものを用いている。
次に傾斜磁場コイル31の発熱について述べる。実施例
の傾斜磁場コイル31は、第2図に示すように一対の配置
されるが、これは直交するΧ,Y,Z3方向のコイルより構
成されている。これらのコイルの電気抵抗値は、たとえ
ば0.1〜1Ω程度である。ここでの発熱は、前述の使用
するパルスシーケンスにより決められるが、最近は、高
速撮像法の一つであるグラジエントエコー法が多用され
るが、電流値として十数アンペア、パルスのデユーテイ
も50%前後と高いものであるので、傾斜磁場コイル31で
の発熱は数十ワツト程度となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、上記傾斜磁場コイルで発生した熱
は、断熱部内にこもることがなく、ガントリ外部へ放熱
される。従つて、 (1)MRI撮像のためのパルスシーケンスにより、傾斜
磁場コイルに印加される電流によつて発生する熱が、断
熱部6内に局所的に発生することがなくなり、磁気回路
の保温制御がより高精度で実現できるようになつた。
(2)よつて、永久磁石方式MRI装置において、グラジ
エントエコー法など高速撮像で、良好な画像を提供でき
るようになつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の斜視図、第2図は、第1図
の断熱部を詳細に示した斜視図、第3図は、第2図の縦
断面図である。 1……永久磁石、2……継鉄、3……縦の継鉄、5……
磁極片、6……断熱部、7……温度調整用ヒータ、60…
…断熱材、61a,61b……空隙A面側断熱材、31……傾斜
磁場コイル、32……照射コイル、33……受信コイル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−70544(JP,A) 特開 昭63−43649(JP,A) 特開 昭63−278310(JP,A) 実開 平1−121906(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 5/055

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁極片と永久磁石と第1の継鉄とから成る
    一対の積層体を第2の継鉄によって測定空間を挟んで対
    向して支持した静磁場発生用磁石装置と、この静磁場発
    生用磁石装置が発生する均一磁界に加算する傾斜磁場を
    発生する傾斜磁場コイルと、前記測定空間に置かれた被
    検体に核磁気共鳴を起こさせる周波数の電磁波を印加す
    る照射コイルと、前記被検体からの核磁気共鳴信号を受
    信する受信コイルと、前記静磁場発生用磁石装置の周囲
    を覆って前記永久磁石と外気とを熱的に遮断する断熱構
    造体と、この断熱構造体の内部に設けられた前記永久磁
    石の温度調整用ヒータと、この温度調整用ヒータへの電
    流を制御して前記永久磁石の温度を目標温度に制御する
    温度制御手段とを有した永久磁石方式MRI装置におい
    て、 前記傾斜磁場コイルを、前記断熱構造体の外部に配置す
    るとともに、熱を伝導しにくい部材を介して前記磁極片
    へ固定したことを特徴とする永久磁石方式MRI装置。
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