JP2866080B2 - 磁気共鳴検査方法および装置 - Google Patents
磁気共鳴検査方法および装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、検査空間内に静磁
場が形成され、該静磁場に少なくとも１つの勾配磁場が
重畳され、これにより交番する不所望な電磁力が発生す
る、磁気共鳴検査方法たとえば核スピン断層撮影方法、
ならびに静磁場のための第１の発生装置と、少なくとも
１つの勾配磁場のための第２の発生装置と、該第２の発
生装置のための保持装置とを有する磁気共鳴検査装置た
とえば核スピン断層撮影装置に関する。
場が形成され、該静磁場に少なくとも１つの勾配磁場が
重畳され、これにより交番する不所望な電磁力が発生す
る、磁気共鳴検査方法たとえば核スピン断層撮影方法、
ならびに静磁場のための第１の発生装置と、少なくとも
１つの勾配磁場のための第２の発生装置と、該第２の発
生装置のための保持装置とを有する磁気共鳴検査装置た
とえば核スピン断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気共鳴検査により、固体、液体または
ガス状の試料を調べることができる。核スピン共鳴分光
法とも呼ばれる検査方法の場合、試料中に含まれる特定
の原子核が静磁場内で励起される。この場合、核スピン
は（古典的にみれば）静磁場の方向を中心に歳差運動す
る。核磁気共鳴は、強い磁場に核がおかれてスピンが無
線周波数レンジの電磁波の形態のエネルギーを吸収した
り放出したりすることが可能であるという、原子核の特
性に基づくものである。この作用において、常に特定の
原子形式が考察される。共鳴周波数は、核の場所におけ
る磁場強度に比例し、その際、磁気回転比γは核物理的
な自然定数である。最も強い共鳴効果（最大の感度）を
もつのは水素の核であり、その共鳴周波数はたとえば
０．５Ｔで２１．３ＭＨｚ付近であり、１．０Ｔで４
２．６ＭＨｚ付近、相応に１．５Ｔでは６４ＭＨｚ付近
にある。核スピン共鳴は、ｘ，ｙ，ｚ方向における高い
周波数の交番磁場により励起される。共鳴周波数と外部
磁場の周波数が一致すると、試料ないし組織の核の磁化
が磁場からずれて回転する。変位の大きさは励起パルス
の特徴を示すものである。
ガス状の試料を調べることができる。核スピン共鳴分光
法とも呼ばれる検査方法の場合、試料中に含まれる特定
の原子核が静磁場内で励起される。この場合、核スピン
は（古典的にみれば）静磁場の方向を中心に歳差運動す
る。核磁気共鳴は、強い磁場に核がおかれてスピンが無
線周波数レンジの電磁波の形態のエネルギーを吸収した
り放出したりすることが可能であるという、原子核の特
性に基づくものである。この作用において、常に特定の
原子形式が考察される。共鳴周波数は、核の場所におけ
る磁場強度に比例し、その際、磁気回転比γは核物理的
な自然定数である。最も強い共鳴効果（最大の感度）を
もつのは水素の核であり、その共鳴周波数はたとえば
０．５Ｔで２１．３ＭＨｚ付近であり、１．０Ｔで４
２．６ＭＨｚ付近、相応に１．５Ｔでは６４ＭＨｚ付近
にある。核スピン共鳴は、ｘ，ｙ，ｚ方向における高い
周波数の交番磁場により励起される。共鳴周波数と外部
磁場の周波数が一致すると、試料ないし組織の核の磁化
が磁場からずれて回転する。変位の大きさは励起パルス
の特徴を示すものである。
【０００３】種々の作用（磁化、縦緩和および横緩和）
を考慮しながら、画像形成のための高周波信号を物体に
空間的に対応づけなければならない。したがって基本的
に、信号の励起ないし読み出しのつど、”磁場勾配”が
加えられる。この磁場勾配は、空間方向における定義さ
れた直線的な磁場強度変化に対応する。この場合、共鳴
周波数ωは座標の関数となり、たとえばω（ｘ）＝γ・
Ｇｘ・Ｘ（勾配Ｇｘによるラーモアの公式）となる。
を考慮しながら、画像形成のための高周波信号を物体に
空間的に対応づけなければならない。したがって基本的
に、信号の励起ないし読み出しのつど、”磁場勾配”が
加えられる。この磁場勾配は、空間方向における定義さ
れた直線的な磁場強度変化に対応する。この場合、共鳴
周波数ωは座標の関数となり、たとえばω（ｘ）＝γ・
Ｇｘ・Ｘ（勾配Ｇｘによるラーモアの公式）となる。
【０００４】この種の磁気共鳴検査方法は主として医療
技術において使用される。核スピン共鳴分光法により、
人体における物質代謝を非侵襲的に調べることができ
る。さらにこのような磁気共鳴検査方法は、原子物理学
や核物理学ならびに固体物理学の分野において利用され
る。
技術において使用される。核スピン共鳴分光法により、
人体における物質代謝を非侵襲的に調べることができ
る。さらにこのような磁気共鳴検査方法は、原子物理学
や核物理学ならびに固体物理学の分野において利用され
る。
【０００５】臨床における磁気共鳴分光法の場合、所定
の組織中の物質代謝に関する情報が最適化されていなけ
ればならず、つまり磁気共鳴装置の空間的分解能が最適
化されていなければならない。したがって適用事例に応
じて、種々の局所化技術（スライス選択励起、位相コー
ディング、表面コイルの制限された感度範囲およびそれ
らの組み合わせ）が利用される。この場合にすぐにわか
るのは、分解能は勾配コイルを給電する信号シーケンス
に決定的に依存することである。パルスの大きさと上昇
時間との比が大きくなればなるほど、分解能がいっそう
改善される。したがって、大きい振幅を短い上昇時間で
使用するのが有利である。
の組織中の物質代謝に関する情報が最適化されていなけ
ればならず、つまり磁気共鳴装置の空間的分解能が最適
化されていなければならない。したがって適用事例に応
じて、種々の局所化技術（スライス選択励起、位相コー
ディング、表面コイルの制限された感度範囲およびそれ
らの組み合わせ）が利用される。この場合にすぐにわか
るのは、分解能は勾配コイルを給電する信号シーケンス
に決定的に依存することである。パルスの大きさと上昇
時間との比が大きくなればなるほど、分解能がいっそう
改善される。したがって、大きい振幅を短い上昇時間で
使用するのが有利である。
【０００６】典型的な磁気共鳴設備は管状のシステムを
有しており、その中心に患者が送り込まれる。その際、
磁場はこの管状のシステム内に統合されているコイルシ
ステムにより電気的に形成される。
有しており、その中心に患者が送り込まれる。その際、
磁場はこの管状のシステム内に統合されているコイルシ
ステムにより電気的に形成される。
【０００７】電流Ｉにより磁気誘導Ｂの磁場が引き起こ
される。磁場内の電荷が動くことに起因して、電磁的な
力すなわちローレンツ力Ｆが生じ、その大きさは磁場方
向および電流方向に垂直なところで最大である。導体つ
まりここではコイルはローレンツ力Ｆを受け、その際、
コイルの方は構造的な振動つまり管状システムの固有変
形を生じさせる可能性がある。このような振動は常に、
無視することのできない空中音響放射を伴って現れるも
のである。この場合、管状のシステム全体は（音響的に
みると）スピーカのダイヤフラムとして作用する。コイ
ルを流れる極めて高い電流により力が大きくなり、それ
に伴い音圧も高まる。１２０ｄＢあるいはそれ以上のこ
のような音圧により、患者に不安な気持ちをいだかせた
り脅えさせたりするだけでなく、生命を脅かすおそれさ
えある。
される。磁場内の電荷が動くことに起因して、電磁的な
力すなわちローレンツ力Ｆが生じ、その大きさは磁場方
向および電流方向に垂直なところで最大である。導体つ
まりここではコイルはローレンツ力Ｆを受け、その際、
コイルの方は構造的な振動つまり管状システムの固有変
形を生じさせる可能性がある。このような振動は常に、
無視することのできない空中音響放射を伴って現れるも
のである。この場合、管状のシステム全体は（音響的に
みると）スピーカのダイヤフラムとして作用する。コイ
ルを流れる極めて高い電流により力が大きくなり、それ
に伴い音圧も高まる。１２０ｄＢあるいはそれ以上のこ
のような音圧により、患者に不安な気持ちをいだかせた
り脅えさせたりするだけでなく、生命を脅かすおそれさ
えある。
【０００８】したがって、人体の耳にじかに用いる受動
的な聴覚保護ではもはやはるかに不十分である。さらに
別の受動的な対策として提案されているのは、勾配コイ
ルを保持する管状のシステムを機械的に補強することで
ある。しかしこれまでの成果では不十分である。
的な聴覚保護ではもはやはるかに不十分である。さらに
別の受動的な対策として提案されているのは、勾配コイ
ルを保持する管状のシステムを機械的に補強することで
ある。しかしこれまでの成果では不十分である。
【０００９】このためドイツ連邦共和国特許出願公開第
４４３２７４７号公報によれば、能動的なノイズ減衰を
行う核スピン断層撮影のための装置および方法が提案さ
れている。この場合、勾配磁場コイルを支持する保持部
材のところに減衰なく取り付けられた圧電式のコンポー
ネントを用いることで変形を阻止する力が加えられ、こ
れは圧電式コンポーネントに印加される電圧を適切に制
御することによって行われる。そしてこの圧電式コンポ
ーネントは、設定された所定の勾配コイル励起信号シー
ケンスに対し経験的に整合されて記憶された制御特性曲
線に応じて、あるいは保持部材における変形測定装置の
測定結果に基づいて制御される。ここで欠点となるの
は、圧電式コンポーネントの制御に関する制御の複雑さ
である。したがってこのシステムは非常にコストがかか
る。
４４３２７４７号公報によれば、能動的なノイズ減衰を
行う核スピン断層撮影のための装置および方法が提案さ
れている。この場合、勾配磁場コイルを支持する保持部
材のところに減衰なく取り付けられた圧電式のコンポー
ネントを用いることで変形を阻止する力が加えられ、こ
れは圧電式コンポーネントに印加される電圧を適切に制
御することによって行われる。そしてこの圧電式コンポ
ーネントは、設定された所定の勾配コイル励起信号シー
ケンスに対し経験的に整合されて記憶された制御特性曲
線に応じて、あるいは保持部材における変形測定装置の
測定結果に基づいて制御される。ここで欠点となるの
は、圧電式コンポーネントの制御に関する制御の複雑さ
である。したがってこのシステムは非常にコストがかか
る。
【００１０】さらに Qui,J. および Tani, J 著の論文
"Vibration Control of a Cylindrical Shell Used in
MRI Equipment", Smart Materials and Structures, V
ol.4,A75 - A81 頁、１９９５年刊、により、磁気共鳴
装置におけるシリンダ状中空体の能動的な振動減衰につ
いて知られている。これによれば、中空シリンダの固有
振動を減衰するために、適切な位置に多数の圧電式アク
チュエータを設けるように構成されている。この場合も
欠点も、装置構成および制御技術がやはり著しく複雑な
ことである。
"Vibration Control of a Cylindrical Shell Used in
MRI Equipment", Smart Materials and Structures, V
ol.4,A75 - A81 頁、１９９５年刊、により、磁気共鳴
装置におけるシリンダ状中空体の能動的な振動減衰につ
いて知られている。これによれば、中空シリンダの固有
振動を減衰するために、適切な位置に多数の圧電式アク
チュエータを設けるように構成されている。この場合も
欠点も、装置構成および制御技術がやはり著しく複雑な
ことである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、磁気共鳴検査において生じる音圧を是認できるコ
ストで効果的に低減することである。
題は、磁気共鳴検査において生じる音圧を是認できるコ
ストで効果的に低減することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、磁気ひずみにより前記電磁力とは逆の成分を有する
力を発生させ、この力を同じ勾配磁場によって生じさせ
ることを特徴とする磁気共鳴検査方法により解決され
る。
は、磁気ひずみにより前記電磁力とは逆の成分を有する
力を発生させ、この力を同じ勾配磁場によって生じさせ
ることを特徴とする磁気共鳴検査方法により解決され
る。
【００１３】さらに本発明の課題は、保持装置に磁歪性
材料部材が設けられていることを特徴とする磁気共鳴検
査装置により解決される。
材料部材が設けられていることを特徴とする磁気共鳴検
査装置により解決される。
【００１４】
【発明の実施の形態】迅速に変化する交番磁場（勾配磁
場）により発生する電磁力によって不所望な音響放射が
引き起こされるので、本発明によればこの電磁力とは逆
の力を生じさせるように構成されている。そしてこれ
は、勾配磁場の交番磁場により生じる磁気ひずみにより
行われる。有利には、上記の逆の力は磁歪性材料におけ
る寸法変化により形成される。磁歪性材料の適切な構成
ならびに殊にその方向づけによって、逆の力の大きさお
よび方向を用途に合わせて精確に整合させることができ
る。しかもこの場合、磁歪性材料の機械的または電磁的
なバイアスにより逆の力を調整することもできる。
場）により発生する電磁力によって不所望な音響放射が
引き起こされるので、本発明によればこの電磁力とは逆
の力を生じさせるように構成されている。そしてこれ
は、勾配磁場の交番磁場により生じる磁気ひずみにより
行われる。有利には、上記の逆の力は磁歪性材料におけ
る寸法変化により形成される。磁歪性材料の適切な構成
ならびに殊にその方向づけによって、逆の力の大きさお
よび方向を用途に合わせて精確に整合させることができ
る。しかもこの場合、磁歪性材料の機械的または電磁的
なバイアスにより逆の力を調整することもできる。
【００１５】磁気共鳴検査装置において、勾配磁場を発
生させるコイルのための保持装置に磁歪性材料部材が設
けられている。この磁歪性材料部材は、交番磁場により
電流の流されるコイル導体にはたらく最初に作用するロ
ーレンツ力に対し逆に作用するよう、保持装置に取り付
けられている。保持装置に磁歪性材料部材を組み込むこ
とにより、最初に生じる振動ひいては音響放射が減衰な
いし低減される。この場合、磁歪性材料部材は既存の静
磁場たとえば勾配磁場によりいっしょに作動される。そ
の際、交番磁場内の磁歪性材料に生じる寸法変化により
逆方向の機械的な力が発生し、これによって装置がダイ
ナミックないし能動的に安定化される。
生させるコイルのための保持装置に磁歪性材料部材が設
けられている。この磁歪性材料部材は、交番磁場により
電流の流されるコイル導体にはたらく最初に作用するロ
ーレンツ力に対し逆に作用するよう、保持装置に取り付
けられている。保持装置に磁歪性材料部材を組み込むこ
とにより、最初に生じる振動ひいては音響放射が減衰な
いし低減される。この場合、磁歪性材料部材は既存の静
磁場たとえば勾配磁場によりいっしょに作動される。そ
の際、交番磁場内の磁歪性材料に生じる寸法変化により
逆方向の機械的な力が発生し、これによって装置がダイ
ナミックないし能動的に安定化される。
【００１６】磁歪性材料は、生じる力がローレンツ力に
対し逆方向に配向されるように配置するのがよい。しか
し、磁歪性材料を正確でも最適でもない斜めの向きにす
ることも可能であるし、このことを特別な適用事例のた
めに状況に応じて考慮に入れることもできる。磁歪性材
料部材を平坦なまたはストライプ状の磁歪性構成部材に
より形成すれば、大きさおよび方向に関して逆の力の簡
単な調節具合を選び出すことができる。
対し逆方向に配向されるように配置するのがよい。しか
し、磁歪性材料を正確でも最適でもない斜めの向きにす
ることも可能であるし、このことを特別な適用事例のた
めに状況に応じて考慮に入れることもできる。磁歪性材
料部材を平坦なまたはストライプ状の磁歪性構成部材に
より形成すれば、大きさおよび方向に関して逆の力の簡
単な調節具合を選び出すことができる。
【００１７】勾配コイルとして構成された第２の磁場発
生装置のために、保持装置をシリンダ状に形成するのが
有利である。このような保持装置であれば、シリンダ表
面に軸平行で長手方向に取り付けられた磁歪性構成部材
は、殊にシリンダ軸に沿った撓み力を受容する。このよ
うな長手方向の補強を優先的に行う必要がある。それと
いうのも、軸線方向の固有変形の振動振幅いわゆるバナ
ナ状モード（banana-mode）は著しく大きいからであ
る。
生装置のために、保持装置をシリンダ状に形成するのが
有利である。このような保持装置であれば、シリンダ表
面に軸平行で長手方向に取り付けられた磁歪性構成部材
は、殊にシリンダ軸に沿った撓み力を受容する。このよ
うな長手方向の補強を優先的に行う必要がある。それと
いうのも、軸線方向の固有変形の振動振幅いわゆるバナ
ナ状モード（banana-mode）は著しく大きいからであ
る。
【００１８】横断方向における剛性を高めるのに有利で
あるのは、シリンダ状に構成された保持装置において磁
歪性構成部材をシリンダ表面に周方向でリング状に取り
付けることである。このような横断方向における補強に
よって、シリンダ状保持装置の放射状の固有変形が減衰
される。
あるのは、シリンダ状に構成された保持装置において磁
歪性構成部材をシリンダ表面に周方向でリング状に取り
付けることである。このような横断方向における補強に
よって、シリンダ状保持装置の放射状の固有変形が減衰
される。
【００１９】本発明によるダイナミックな補強にとって
重要なことは、保持装置と磁歪性材料部材との接続技術
であり、これによって力束を個々の方向へと伝えていか
なければならない。このため所望の逆の力を調整するた
めに有利であるのは、磁歪性材料部材を機械的にバイア
スして保持装置に取り付けること、および／または磁歪
性材料部材を静磁場によりバイアスして保持装置に配置
することである。さらに、磁歪性材料部材において機械
的にはたらく逆の力を変位および／または力を伝動する
ユニットにより増強することもできる。
重要なことは、保持装置と磁歪性材料部材との接続技術
であり、これによって力束を個々の方向へと伝えていか
なければならない。このため所望の逆の力を調整するた
めに有利であるのは、磁歪性材料部材を機械的にバイア
スして保持装置に取り付けること、および／または磁歪
性材料部材を静磁場によりバイアスして保持装置に配置
することである。さらに、磁歪性材料部材において機械
的にはたらく逆の力を変位および／または力を伝動する
ユニットにより増強することもできる。
【００２０】したがって全体として、逆に作用する力の
大きさも方向も装置の既存の振動に合わせて調節可能で
ある。
大きさも方向も装置の既存の振動に合わせて調節可能で
ある。
【００２１】有利には磁歪性材料は、金属 Fe（鉄）、N
i（ニッケル）、Co（コバルト）および／またはランタ
ニドつまり希土類 Sm（サマリウム）、Tb（テルビウ
ム）、Ho（ホルミウム)、Dy（ジスプロシウム）、Er
（エルビウム）および／または Tm（ツリウム）の合金
から成る。
i（ニッケル）、Co（コバルト）および／またはランタ
ニドつまり希土類 Sm（サマリウム）、Tb（テルビウ
ム）、Ho（ホルミウム)、Dy（ジスプロシウム）、Er
（エルビウム）および／または Tm（ツリウム）の合金
から成る。
【００２２】磁歪性の合金は強磁性であり、したがって
それらは装置の設計にあたり磁場算出において考慮する
必要がある。補正コイルの形状を相応に変化させる必要
がある。このような材料部材を、磁気ひずみがただ１つ
の成分または複数の成分だけしか成さないように構成す
ることができる。そしてこのことは、変位およびまたは
力を伝動するユニットにより磁歪性材料からアクチュエ
ータシステムが形成される場合に殊に有利である。
それらは装置の設計にあたり磁場算出において考慮する
必要がある。補正コイルの形状を相応に変化させる必要
がある。このような材料部材を、磁気ひずみがただ１つ
の成分または複数の成分だけしか成さないように構成す
ることができる。そしてこのことは、変位およびまたは
力を伝動するユニットにより磁歪性材料からアクチュエ
ータシステムが形成される場合に殊に有利である。
【００２３】次に、図面を参照しながら実施例に基づき
本発明を詳細に説明する。
本発明を詳細に説明する。
【００２４】
【実施例】公知の磁気共鳴断層撮影の場合、勾配磁場を
発生させるためコイルが特別な配置でシリンダ状保持装
置に設けられている。図２には、勾配コイル対２０が立
体的に略示されている。勾配コイル対２０は、図２の右
上部に描かれている座標系によればＹ方向に勾配磁場を
発生させる。Ｘ方向の勾配磁場を発生させる相応の勾配
コイル対は、シリンダ軸と一致するＺ軸を中心に９０゜
旋回されて保持装置の外面に同じ配置で設けられてい
る。Ｘ方向およびＹ方向の勾配コイルはこの実施例の場
合、両方とも鞍型コイルであり、それらは対を成してそ
れぞれ向き合っている。しかし、典型的に用いられるこ
のような鞍型コイルのほかに、別のコイル形式を使用す
ることもできる。
発生させるためコイルが特別な配置でシリンダ状保持装
置に設けられている。図２には、勾配コイル対２０が立
体的に略示されている。勾配コイル対２０は、図２の右
上部に描かれている座標系によればＹ方向に勾配磁場を
発生させる。Ｘ方向の勾配磁場を発生させる相応の勾配
コイル対は、シリンダ軸と一致するＺ軸を中心に９０゜
旋回されて保持装置の外面に同じ配置で設けられてい
る。Ｘ方向およびＹ方向の勾配コイルはこの実施例の場
合、両方とも鞍型コイルであり、それらは対を成してそ
れぞれ向き合っている。しかし、典型的に用いられるこ
のような鞍型コイルのほかに、別のコイル形式を使用す
ることもできる。
【００２５】みやすくするため、図２にはＺ−勾配コイ
ルも描かれていない。Ｚ−勾配コイルはシリンダ状保持
装置１０のまわりに巻回されている。Ｚ＞０であるコイ
ル半部ではコイルの導体は一方の方向に巻回されてお
り、他方のコイル半部では逆方向に巻回されている。こ
れら２つのコイル半部がいっしょになって、Ｚ軸に沿っ
て直線的な勾配磁場が形成される。
ルも描かれていない。Ｚ−勾配コイルはシリンダ状保持
装置１０のまわりに巻回されている。Ｚ＞０であるコイ
ル半部ではコイルの導体は一方の方向に巻回されてお
り、他方のコイル半部では逆方向に巻回されている。こ
れら２つのコイル半部がいっしょになって、Ｚ軸に沿っ
て直線的な勾配磁場が形成される。
【００２６】さらに図２には、磁気誘導Ｂの勾配磁場を
引き起こす電流ＩがＹ−勾配コイル２０のところに描か
れている。電流Ｉつまり導体中を移動する電荷により、
磁場と電流方向に対し垂直に配向されたローレンツ力Ｆ
が磁場内に形成される。コイルに作用する力Ｆにより生
じる変形が、シリンダ状保持装置１０の軸線方向におけ
る固有変形の実例として図３に略示されている。このよ
うにして壁の薄いシリンダとしてはたらく保持装置１０
は、勾配コイル２０に印加される信号シーケンスに依存
してシリンダの固有変形で振動する。
引き起こす電流ＩがＹ−勾配コイル２０のところに描か
れている。電流Ｉつまり導体中を移動する電荷により、
磁場と電流方向に対し垂直に配向されたローレンツ力Ｆ
が磁場内に形成される。コイルに作用する力Ｆにより生
じる変形が、シリンダ状保持装置１０の軸線方向におけ
る固有変形の実例として図３に略示されている。このよ
うにして壁の薄いシリンダとしてはたらく保持装置１０
は、勾配コイル２０に印加される信号シーケンスに依存
してシリンダの固有変形で振動する。
【００２７】図２には示されていないＺ−勾配コイルは
保持装置１０のシリンダ軸（Ｚ軸）方向で力を発生させ
るが、この方向では保持装置は著しく堅牢であり、した
がってこれは音響放射にほとんど寄与していない。これ
に対し、それぞれ直線的な放射状の勾配磁場の存在する
Ｘ方向とＹ方向ではシリンダ状保持装置１０の堅牢性が
それよりも僅かであり、その結果、優先的にこれらのコ
イル対により極端な音響レベルが形成されることにな
る。
保持装置１０のシリンダ軸（Ｚ軸）方向で力を発生させ
るが、この方向では保持装置は著しく堅牢であり、した
がってこれは音響放射にほとんど寄与していない。これ
に対し、それぞれ直線的な放射状の勾配磁場の存在する
Ｘ方向とＹ方向ではシリンダ状保持装置１０の堅牢性が
それよりも僅かであり、その結果、優先的にこれらのコ
イル対により極端な音響レベルが形成されることにな
る。
【００２８】発生するこのような力により公知の装置の
場合には図３に略示したようなたとえば１５０μｍの振
れがＸ方向とＹ方向で生じ、最大変位個所では約１ＫＨ
ｚであり、その個所はコイルの端部である。本発明によ
れば、音響放射を低減するためこのような変位に対し逆
の力で対抗させる目的で、磁場方向で長手方向の広がり
を生じさせる磁歪部材ないし磁気ひずみ部材を設けるよ
うに構成されている。
場合には図３に略示したようなたとえば１５０μｍの振
れがＸ方向とＹ方向で生じ、最大変位個所では約１ＫＨ
ｚであり、その個所はコイルの端部である。本発明によ
れば、音響放射を低減するためこのような変位に対し逆
の力で対抗させる目的で、磁場方向で長手方向の広がり
を生じさせる磁歪部材ないし磁気ひずみ部材を設けるよ
うに構成されている。
【００２９】図１の場合、このような磁歪部材は磁歪性
の材料から成る長手方向ストライプ１１として構成され
ており、これはシリンダ軸（Ｚ軸）に対し平行に保持装
置１０のシリンダ表面に配置されている。このような磁
歪性の長手方向部材１１は保持装置１０におけるシリン
ダ壁の外側にも取り付けることができるし、有利にはそ
の内側にも取り付けることができる。さらに有利である
のは、ストライプ状の４本の長手方向部材１１を周方向
において等間隔で保持装置１０に取り付けることであ
る。その際に考慮しなければならない点は、向き合った
部材１１が同相で応答するようにし、したがってそれ相
応の極性で組み込まなければならないことである。
の材料から成る長手方向ストライプ１１として構成され
ており、これはシリンダ軸（Ｚ軸）に対し平行に保持装
置１０のシリンダ表面に配置されている。このような磁
歪性の長手方向部材１１は保持装置１０におけるシリン
ダ壁の外側にも取り付けることができるし、有利にはそ
の内側にも取り付けることができる。さらに有利である
のは、ストライプ状の４本の長手方向部材１１を周方向
において等間隔で保持装置１０に取り付けることであ
る。その際に考慮しなければならない点は、向き合った
部材１１が同相で応答するようにし、したがってそれ相
応の極性で組み込まなければならないことである。
【００３０】ダイナミックな動作のために、磁歪部材１
１にバイアスを加えるのが有利である。このバイアス
は、断層撮影における静磁場を介してまたは機械的なバ
イアス装置を介して達成することができる。
１にバイアスを加えるのが有利である。このバイアス
は、断層撮影における静磁場を介してまたは機械的なバ
イアス装置を介して達成することができる。
【００３１】さらに、周方向においてリング状に形成さ
れた磁歪部材１２により、横断方向での保持装置１０の
能動的な補強を達成することができる。これにより、放
射状の固有変形に対するシリンダ状保持装置１０のダイ
ナミックな補強が行われる。
れた磁歪部材１２により、横断方向での保持装置１０の
能動的な補強を達成することができる。これにより、放
射状の固有変形に対するシリンダ状保持装置１０のダイ
ナミックな補強が行われる。
【００３２】また、長手方向および横断方向に配置され
た磁歪部材１１，１２を、対応する方向において力が生
じるよう受動的な補強構成と組み合わせるのが有利であ
る。
た磁歪部材１１，１２を、対応する方向において力が生
じるよう受動的な補強構成と組み合わせるのが有利であ
る。
【００３３】能動的な補強部材１１，１２のための材料
として、ヒステリシス曲線を成すＢ（Ｈ）ダイアグラム
つまりは非線形の磁気特性を有する磁歪性材料が用いら
れる。このような材料の場合、外部磁場に起因して寸法
が変化する。ジュール効果として知られているこのよう
な幾何学的寸法変化は磁歪と呼ばれる： Ｓ＝Δｌ／ｌ＝ｄＨ＋ＳＨＴ Ｓ ＝伸長 ｌ ＝材料の長さ Δｌ＝長さの変化 ｄ ＝磁歪率 Ｈ ＝磁場強度 ＳＨ＝機械的弾性（弾性率の逆数） Ｔ ＝機械的応力 本発明によれば、磁歪効果を期待できるほぼすべての磁
気材料を用いることができる。それらは主要構成成分と
して、金属 Fe（鉄）、Ni（ニッケル）および／または
Co（コバルト）と、希土類 Sm（サマリウム）、Tb（テ
ルビウム）、Ho（ホルミウム)、Dy（ジスプロシウ
ム）、Er（エルビウム）および／または Tm（ツリウ
ム）の合金である。その他の元素の混合により材料特性
を変えることができる。たとえば３成分系の合金 Terfe
nol-D Tb1-x Dyx Fex (X = 0.27) は著しい長さ変化特
性を有している。また、たとえば Fe-B-Si 合金のよう
に鉄をベースとするアモルファスの合金も、再磁化損失
が僅かであり飽和磁気誘導が高く保磁力が僅かであり、
したがって著しく狭い磁化ループを有することから、有
利に用いることができる。
として、ヒステリシス曲線を成すＢ（Ｈ）ダイアグラム
つまりは非線形の磁気特性を有する磁歪性材料が用いら
れる。このような材料の場合、外部磁場に起因して寸法
が変化する。ジュール効果として知られているこのよう
な幾何学的寸法変化は磁歪と呼ばれる： Ｓ＝Δｌ／ｌ＝ｄＨ＋ＳＨＴ Ｓ ＝伸長 ｌ ＝材料の長さ Δｌ＝長さの変化 ｄ ＝磁歪率 Ｈ ＝磁場強度 ＳＨ＝機械的弾性（弾性率の逆数） Ｔ ＝機械的応力 本発明によれば、磁歪効果を期待できるほぼすべての磁
気材料を用いることができる。それらは主要構成成分と
して、金属 Fe（鉄）、Ni（ニッケル）および／または
Co（コバルト）と、希土類 Sm（サマリウム）、Tb（テ
ルビウム）、Ho（ホルミウム)、Dy（ジスプロシウ
ム）、Er（エルビウム）および／または Tm（ツリウ
ム）の合金である。その他の元素の混合により材料特性
を変えることができる。たとえば３成分系の合金 Terfe
nol-D Tb1-x Dyx Fex (X = 0.27) は著しい長さ変化特
性を有している。また、たとえば Fe-B-Si 合金のよう
に鉄をベースとするアモルファスの合金も、再磁化損失
が僅かであり飽和磁気誘導が高く保磁力が僅かであり、
したがって著しく狭い磁化ループを有することから、有
利に用いることができる。
【００３４】さらに磁歪材料の磁化の変化を介して、弾
性率の変化により材料の剛性を変化させることができ
る。このための基礎は、磁気弾性効果（ΔＥ効果）の利
用である。
性率の変化により材料の剛性を変化させることができ
る。このための基礎は、磁気弾性効果（ΔＥ効果）の利
用である。
【００３５】適切に形成された磁歪材料を用いることに
より、著しく大きな作動力を達成できる。さらに、高い
調整精度において調整変位の再現性が保証される。ま
た、電磁的な効率が高い。しかも減極作用が生じない。
より、著しく大きな作動力を達成できる。さらに、高い
調整精度において調整変位の再現性が保証される。ま
た、電磁的な効率が高い。しかも減極作用が生じない。
【００３６】磁歪材料はμｓレンジの著しく短い反応時
間を有しており、したがって僅かなむだ時間ゆえに比較
的高い周波数（＞５ＫＨｚ）においてもこの材料を使用
することができる。そしてこのような材料により高い周
囲温度が許容され、たとえばTerfenol-D の場合には３
８０゜Ｃ付近のキュリー温度である。
間を有しており、したがって僅かなむだ時間ゆえに比較
的高い周波数（＞５ＫＨｚ）においてもこの材料を使用
することができる。そしてこのような材料により高い周
囲温度が許容され、たとえばTerfenol-D の場合には３
８０゜Ｃ付近のキュリー温度である。
【００３７】このように本発明によれば、勾配コイル保
持装置における発生個所ですでに振動の効果的な能動的
減衰により音響放射が低減される。このため検査空間に
おいて騒音音響レベルが著しく低減される。この場合、
不所望な振動を検知するセンサもそれに接続される調整
ユニットや出力増幅器も不要となる。それというのも、
組み込まれた磁歪性材料システムの制御は、磁気共鳴検
査のために駆動される勾配コイルを介してダイレクトに
行われるからである。したがって、本発明による音響減
衰措置はコストがほとんどかからない。さらに考慮すべ
き点は、断層撮影装置の重量や体積を増やすことになる
がっしりとしたスタティックな補強が不要であり、それ
ゆえコスト節約が達成されることである。
持装置における発生個所ですでに振動の効果的な能動的
減衰により音響放射が低減される。このため検査空間に
おいて騒音音響レベルが著しく低減される。この場合、
不所望な振動を検知するセンサもそれに接続される調整
ユニットや出力増幅器も不要となる。それというのも、
組み込まれた磁歪性材料システムの制御は、磁気共鳴検
査のために駆動される勾配コイルを介してダイレクトに
行われるからである。したがって、本発明による音響減
衰措置はコストがほとんどかからない。さらに考慮すべ
き点は、断層撮影装置の重量や体積を増やすことになる
がっしりとしたスタティックな補強が不要であり、それ
ゆえコスト節約が達成されることである。
【００３８】短い応答時間であるということにより、勾
配コイルに印加される周知の信号シーケンスを利用する
ことができる。したがって、これまで用いられてきた核
スピン断層撮影の測定プログラムを同等の空間分解能で
実行することができる一方、検査空間における厄介な騒
音が著しく低減される。
配コイルに印加される周知の信号シーケンスを利用する
ことができる。したがって、これまで用いられてきた核
スピン断層撮影の測定プログラムを同等の空間分解能で
実行することができる一方、検査空間における厄介な騒
音が著しく低減される。
【図１】シリンダ状保持装置に設けられた磁歪性コンポ
ーネントを部分的にカットして３次元で示す図である。
ーネントを部分的にカットして３次元で示す図である。
【図２】勾配コイルを３次元で示す概略図である。
【図３】図２による力が加えられたときにシリンダ状保
持装置が変形する様子を示す図である。
持装置が変形する様子を示す図である。
１０ 保持装置 １１ 長手方向の磁歪部材 １２ 横断方向の磁歪部材 ２０ 勾配コイル Ｂ 磁気誘導 Ｆ ローレンツ力 Ｉ 電流 Ｘ，Ｙ，Ｚ 空間方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−275220（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−162831（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−52638（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 5/055
Claims (13)
- 【請求項１】 検査空間内に静磁場が形成され、該静磁
場に少なくとも１つの勾配磁場が重畳され、これにより
交番する不所望な電磁力が発生する、磁気共鳴検査方法
において、 磁気ひずみにより前記電磁力とは逆の成分を有する力を
発生させ、この力を同じ勾配磁場によって生じさせるこ
とを特徴とする、磁気共鳴検査方法。 - 【請求項２】 磁気ひずみにより発生する力を電磁力に
対し実質的に逆方向に配向する、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 逆の成分を有する力を、磁気ひずみを生
じさせる磁歪性材料の寸法変化により生じさせる、請求
項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 逆の力の大きさおよび方向を磁歪性材料
の形状および方向づけにより選択する、請求項１〜３の
いずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 逆の力の大きさを磁歪性材料の機械的ま
たは電磁的なバイアスにより調節する、請求項１〜４の
いずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 静磁場のための第１の発生装置と、少な
くとも１つの勾配磁場のための第２の発生装置（２０）
と、該第２の発生装置（２０）のための保持装置（１
０）とを有する磁気共鳴検査装置において、 前記保持装置（１０）に磁歪性材料部材（１１，１２）
が設けられていることを特徴とする、磁気共鳴検査装
置。 - 【請求項７】 前記磁歪性材料部材は平坦なまたはスト
ライプ状の磁歪性構成部材（１１，１２）から成る、請
求項６記載の装置。 - 【請求項８】 シリンダ状に形成された保持装置（１
０）において前記磁歪性構成部材（１１）がシリンダ表
面に軸平行で長手方向に取り付けられている、請求項６
または７記載の装置。 - 【請求項９】 シリンダ状に形成された保持装置（１
０）において前記磁歪性構成部材（１２）がシリンダ表
面に周方向でリング状に取り付けられている、請求項６
〜８のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１０】 前記磁歪性材料部材（１１，１２）は
機械的にバイアスされて前記保持装置（１０）に取り付
けられている、請求項６〜９のいずれか１項記載の装
置。 - 【請求項１１】 前記磁歪性材料部材（１１，１２）は
静磁場によりバイアスされて前記保持装置（１０）に配
置されている、請求項６〜１０のいずれか１項記載の装
置。 - 【請求項１２】 前記磁歪性材料部材（１１，１２）に
変位およびまたは力を伝動するユニットが設けられてい
る、請求項６〜１１のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１３】 前記磁歪性材料部材（１１，１２）
は、金属 Fe（鉄）、Ni（ニッケル）、Co（コバルト）
および／または、希土類 Sm（サマリウム）、Tb（テル
ビウム）、Ho（ホルミウム)、Dy（ジスプロシウム）、E
r（エルビウム）および／または Tm（ツリウム）の合金
である、請求項６〜１２のいずれか１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19643116.6 | 1996-10-21 | ||
| DE19643116A DE19643116C2 (de) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | Verfahren und Vorrichtung zur Magnetresonanzuntersuchung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10179548A JPH10179548A (ja) | 1998-07-07 |
| JP2866080B2 true JP2866080B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=7809168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9288370A Expired - Fee Related JP2866080B2 (ja) | 1996-10-21 | 1997-10-21 | 磁気共鳴検査方法および装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5952829A (ja) |
| JP (1) | JP2866080B2 (ja) |
| DE (1) | DE19643116C2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10029064C2 (de) * | 2000-02-10 | 2002-10-02 | Siemens Ag | Magnetresonanzgerät mit einem Gradientenspulensystem mit magnetostriktivem Material |
| US6384604B2 (en) | 2000-02-10 | 2002-05-07 | Siemens Aktiengesellschaft | “Magnetic resonance apparatus having a gradient coil system with magnetostrictive material” |
| DE10011034C2 (de) * | 2000-03-07 | 2002-06-06 | Siemens Ag | Magnetresonanzgerät mit einem Gradientenspulensystem mit einer Spulenanordnung |
| DE10229491C2 (de) * | 2001-07-23 | 2003-05-22 | Siemens Ag | Kernspin-Tomographiegerät mit dämpfenden Schichtblechen zur Schwingungsreduktion |
| DE10147745C2 (de) * | 2001-09-27 | 2003-07-24 | Siemens Ag | Kernspin-Tomographiegerät mit Lärmunterdrückung durch Dämpfung von mechanischen Schwingungen |
| DE10200861A1 (de) * | 2002-01-11 | 2003-07-31 | Siemens Ag | Magnetresonanzgerät mit einem Wirbelstromerzeuger |
| DE10201066B4 (de) * | 2002-01-14 | 2004-07-15 | Siemens Ag | Stoßwellenquelle |
| DE10310356A1 (de) * | 2003-03-10 | 2004-10-07 | Siemens Ag | Magnetresonanzgerät mit einem Grundfeldmagneten und wenigstens einer Gradientenspulen |
| US20060022831A1 (en) * | 2004-07-27 | 2006-02-02 | Tdk Corporation | Magnetostrictive device, actuator, sensor, driving method of actuator and sensing method by sensor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4432747C2 (de) * | 1993-09-17 | 1997-03-27 | Hitachi Medical Corp | Vorrichtung und Verfahren zur Geräuschdämpfung in einem Kernspintomographen |
| US5502781A (en) * | 1995-01-25 | 1996-03-26 | At&T Corp. | Integrated optical devices utilizing magnetostrictively, electrostrictively or photostrictively induced stress |
-
1996
- 1996-10-21 DE DE19643116A patent/DE19643116C2/de not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-10-21 JP JP9288370A patent/JP2866080B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-21 US US08/954,845 patent/US5952829A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5952829A (en) | 1999-09-14 |
| DE19643116C2 (de) | 1999-06-02 |
| DE19643116A1 (de) | 1998-04-30 |
| JPH10179548A (ja) | 1998-07-07 |
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