JP3377822B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
磁気共鳴イメージング装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴イメージング
装置（以下、ＭＲＩ装置と略称）に係り、特に、傾斜磁
場発生手段によって磁気回路に含まれる導電体に誘導さ
れる渦電流を抑制する手段を有するＭＲＩ装置に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】ＭＲＩ装置は、ＮＭＲ（核磁気共鳴）現
象を利用して計測した信号を演算処理することで、被検
体中の核スピンの密度分布，緩和時間分布等を断層像と
して画像表示するものである。このＮＭＲ現象を発生さ
せるためには、空間的，時間的に一様な強度と方向を持
った静磁場が必要である。具体的には、直径３００〜５
００mm程度の球状測定空間に、０.０４ 〜２テスラ
（Ｔ）の強度と、前記測定空間内において数十ppm程度
以下の均一度を持った静磁場が要求される。静磁場を発
生させるための静磁場発生装置としては、永久磁石を用
いたもの、あるいは、超伝導磁石や常電導磁石を用いた
ものがある。永久磁石を用いたＭＲＩ装置用の静磁場発
生装置としては、例えば特開昭60−88407 号公報などに
示されている。この構成について、図７の斜視図と、図
８の一部断面化した正面図に基づいて説明する。 【０００３】この構成例では、被検体６０を挿入する測
定空間５０を介して相対させた円板状の磁極片１０ａ，
１０ｂを配置している。この磁極片１０ａ，１０ｂの相
対する面の周縁部には環状突起部１２ａ，１２ｂを設け
ており、磁束が測定空間５０の周辺部に漏洩するのを抑
制し、測定空間５０内部における磁場の均一度を良好に
することが可能である。 【０００４】磁極片１０ａ，１０ｂの外側には極性を異
らせて対向した一対の永久磁石２ａ，２ｂがそれぞれ磁
極片１０ａ，１０ｂへ密着状態に当接してある。この永
久磁石２ａ，２ｂから磁束が発生し、磁極片１０ａ，１
０ｂを介して測定空間５０内に静磁場を発生させる。ま
た、永久磁石２ａ，２ｂを保持するために、１対の矩形
状の継鉄板３ａ，３ｂが永久磁石２ａ，２ｂに当接して
ある。更に、継鉄板３ａ，３ｂの間を所定の距離に保持
するために、継鉄板３ａ，３ｂの４隅を継鉄棒４で機械
的に接続している。継鉄板３ａ，３ｂ及び継鉄棒４は磁
極片１０ａ，１０ｂ及び永久磁石２ａ，２ｂと共に、磁
気的に結合して磁束の通路となる。以上の要素により、
測定空間５０に静磁場を発生させる静磁場発生装置が構
成されている。 【０００５】一方、ＭＲＩ装置では信号に位置情報を付
与するために、位置によって強度が変化する磁場（傾斜
磁場）を発生するための傾斜磁場コイルが必要である。
この構成については、例えば、特開昭63−65848 号公報
などに示されている。前記公報によれば、被検体６０を
挿入する空間を狭くしないために、傾斜磁場コイルは前
記環状突起部１２ａ，１２ｂで囲まれる空間内に収まる
ように取り付けられる。図では明示していないが、空間
の３次元に対応させるために、傾斜磁場コイルは各々直
交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸に対応した３つの独立したコイ
ルから構成される。パルス電流を各傾斜磁場コイルに印
加することで、時間的には、ほぼ台形の形状をした傾斜
磁場を発生させることができる。 【０００６】傾斜磁場を発生させるときには、磁極片１
０ａ，１０ｂの付近にも当然、強い磁場が発生する。し
かも、この磁場は時間的に台形形状のように変化するの
で、磁極片１０ａ，１０ｂが導電体である場合には、電
磁誘導によって磁極片１０ａ，１０ｂに誘導電流、すな
わち渦電流が発生する。 【０００７】この渦電流は、測定空間５０内に傾斜磁場
コイルによって作られる磁場と逆向きの磁場を発生す
る。このため、測定空間５０内の傾斜磁場が所定の強度
に達するまでの時間（立上り時間）を延長させるという
悪影響を及ぼす。撮影時間の短縮及び、受信信号強度を
高め、画質を向上させることを考えると、傾斜磁場の立
上り時間はできるだけ短いことが好ましい。この時間を
短縮するためには、傾斜磁場コイルを駆動する電流の立
上り，立下がりの部分で流す電流量を短時間だけ増加
（オーバーシュート）させる方法があるが、電源の負担
が大きく、経済的でない。また、渦電流の発生量は、傾
斜磁場コイル２０が発生する磁場の時間変化量に比例す
るから、傾斜磁場コイル２０に流す電流を急峻にするほ
ど、渦電流が傾斜磁場状の立上りに影響する割合が増加
するという問題も生じる。 【０００８】そこで、この問題の解決策として、特開平
2−218343 号公報などに記載されているように、磁極片
１０を実質的に電気の不良導体である材質から構成する
ことが提案されている。これらの公報にはいくつかの実
施例が含まれているが、実際に磁気回路としての性能を
考えた場合には、磁極片１０の周縁部に設けられる環状
突起部１２は、厚板の磁性板で構成する方策が最も実用
的である。 【０００９】その理由は、環状突起部１２には最も磁束
が集中するために、飽和磁束密度の高い材質を用いる必
要があるからである。もし、環状突起部に飽和磁束密度
の低い材質を用いると、この部分で磁束の飽和が生じ、
測定空間５０内に均一な磁場を発生させるという環状突
起部の機能が発揮できなくなる。ただし、飽和磁束密度
が低い材質を用いた場合でも、環状突起部１２の寸法を
大きくすれば磁束密度を下げる工夫はできるが、この場
合には、静磁場発生装置全体の寸法が大きくなり、ま
た、磁石材も多く必要になるために経済的でない。従っ
て、渦電流を抑制するための材料として提案されてきた
ソフトフェライトや磁性複合部材などは飽和磁束密度が
低いために、環状突起部１２の構成部品には適さない。 【００１０】一方、ケイ素鋼板や、特開平2−246927 号
公報に記載されているような磁性針状材料と電気絶縁材
料とを複合成型したものなどは、比較的飽和磁束密度が
高いので、環状突起部１２の構成部品として使用可能で
ある。しかし、この場合には一体物で製作する場合に比
べて、材料費，加工費共に高額になり、経済的でない。
このため、経済的、且つ、磁場均一度の良好な静磁場
発生装置を実現するためには、加工が容易で飽和磁束密
度の高い電磁軟鉄が最適の材料である。 【００１１】しかし、電磁軟鉄は電気の良導体であるた
め、これを環状突起１２に採用すると、傾斜磁場コイル
２０を駆動した時に、この部分に渦電流が発生する。も
ちろん、磁極片１０の中央部分では導電性の低い材質を
選択することができるから、渦電流の発生は抑制でき
る。従って、通常の撮影では、電磁軟鉄を環状突起１２
に採用したMRI装置でも良好な画像を得ることができ
る。しかし、近年開発が進められてきた高速スピンエコ
ー法などのように、核スピンの位相を精密に制御する撮
影方法では、非常にわずかな渦電流の存在が核スピンの
位相を乱し、画像に大きな影響を与える。このため、環
状突起１２に発生する少量の渦電流であっても、画質を
悪化させていた。 【００１２】そこで、本発明は上記した問題点を解決
し、傾斜磁場コイルを駆動する際に導電性部材に発生す
る渦電流を抑制したＭＲＩ装置を提供することを目的と
する。 【００１３】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、被検体を挿入する空間を挟んで対向配置
され前記空間に静磁場を発生する一対の静磁場発生手段
と、この一対の静磁場発生手段の前記空間側にそれぞれ
配置され、周縁部に前記空間側へ向けて環状突起を形成
された磁極片と、前記各磁極片の環状突起によって形成
された凹部内へ配置され前記空間へ傾斜磁場を発生する
一対の傾斜磁場発生手段とを備えた磁気共鳴イメージン
グ装置において、前記傾斜磁場発生手段を駆動した時に
前記磁極片の環状突起に発生する渦電流を実質的に打ち
消すための電流を流される渦電流打ち消しコイルを前記
環状突起の近傍にまたは前記環状突起の内周と外周とを
囲むように配置したものである。 【００１４】 【００１５】 【作用】上記のように装置を構成することで、渦電流打
ち消しコイルへ電流を流すことによって、傾斜磁場発生
手段を駆動した時に磁極片の環状突起に生ずる渦電流を
実質的に打ち消すことができる。 【００１６】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に沿って具体
的に説明する。図１は、本発明によるＭＲＩ装置の実施
例を説明するために、磁極片と傾斜磁場コイルを含む永
久磁石方式静磁場発生装置の一部分を取り出して示した
斜視図である。また、図２はその中央部横断面図であ
る。これらの図には示されていない本発明に係わる静磁
場発生装置の全体構成は、図７，図８に示す従来例と同
様に構成されている。説明を簡略にするために、図１お
よび図２では全体の構成のうち下側半分だけを示す。 【００１７】まず、図示していない継鉄板上に固着した
永久磁石２ｂにより、磁束を発生させている。さらにそ
の上に固着した磁極片１０ｂにより磁束の流れを制御す
ることによって、測定空間５０を均一な静磁場とする。
磁極片１０ｂは、３つの構成要素に分けられる。まず、
永久磁石２ｂに密着して、ベース１４ｂが固着される。
このベース１４ｂは、永久磁石２ｂが発生する磁束を効
率良く通過させることが大事なので、飽和磁束密度の高
いことが要求される。また、この部分では、導電率が高
くても以下に記す理由によって問題は無いので、飽和磁
束密度が高く、低廉な電磁軟鉄を使っている。 【００１８】このベース１４ｂの上に、傾斜磁場コイル
２０ｂを駆動した時にベース１４部分に発生する渦電流
を抑制するための渦電流抑制材１６ｂを固着する。これ
に使う材質としては、ソフトフェライト，ケイ素鋼板，
磁性複合部材などのように、導電率が低く、比透磁率が
高いものから選択できる。さらに、渦電流抑制材１６ｂ
の上には円環形状をした環状突起１２ｂを固着する。こ
の、環状突起１２ｂは、ベース１４ｂ及び／または渦電
流抑制材１６ｂを経由してきた永久磁石２ｂからの磁束
の一部を測定空間５０の外周部へ放出する。この働きに
よって、測定空間５０内の磁場均一度を向上させてい
る。この材質については、先述したように比透磁率の高
いものが必要となるため、ベース１４ｂと同じ電磁軟鉄
を用いるため、導電率は高くなる。 【００１９】なお、以上に説明した磁極片１０ｂについ
ては、前述の特開平2−218343 号公報等に述べられてい
る構造と基本的に同じである。環状突起１２ｂが作る空
間の中に、傾斜磁場コイル２０ｂを配置する。傾斜磁場
コイル２０ｂは、Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向に対応して３種類
のものが必要である。傾斜磁場コイル２０ｂの形状の一
例について、図９，図１０でもう少し詳しく説明する。
図９は、Ｚ方向の傾斜磁場コイル２２ａ，２２ｂの斜視
図を、図１０はＸ方向の傾斜磁場コイル２４の平面図を
示す。図１０では、上下一対の傾斜磁場コイルのうち、
片側だけを示している。実際の使用時には、これと同じ
形状のものを対向させて、Ｘ方向の傾斜磁場を発生させ
る。また、ここには示さなかったＹ方向の傾斜磁場コイ
ル２６は、Ｘ方向の傾斜磁場コイル２４を９０°だけ回
転した形状の物を用いることができる。Ｚ方向の傾斜磁
場コイル２２は、円形のコイルを複数回巻いただけでＭ
ＲＩ装置に必要な特性（磁場の発生効率、空間的な直線
性）を持ったものが得られる。従って、被覆平角銅線な
どを用いて容易に製作できる。 【００２０】一方、Ｘ方向の傾斜磁場コイル２４ではＭ
ＲＩ装置に必要な特性を得るために、図１０に示すよう
に円弧と曲線を組み合わせた複雑なパターンのものが必
要となる。このため、このコイルの製作では、非導電性
のコイル取付け板２８にパターンとなる溝を堀り、この
溝の中に導線２９を挿入後、エポキシ樹脂などで固定す
るなどの方法を取っている。図中の矢印は、導線２９に
流す電流の方向を示している。 【００２１】図１では、図を見やすくするために、構造
の簡単なZ方向傾斜磁場コイル２２ｂだけを示し、X方向
とY方向の傾斜磁場コイル２４，２６は割愛した。図５
に、Z方向傾斜磁場コイル２２によって作られる磁場を
模式的に白抜きの矢印で示す。Z方向傾斜磁場コイル２
２は、測定空間５０に、撮影に必要な傾斜磁場４０を発
生させると同時に、環状突起１２の付近にも磁場４２を
発生させる。この本来は不要な磁場４２によって、導電
率の高い環状突起１２には渦電流が発生し、画像に悪影
響を与える。 【００２２】本実施例では、この環状突起１２の近傍に
発生する不要な磁場４２を低減させることで、環状突起
１２に発生する渦電流を実質的に抑制する。これは、Z
方向傾斜磁場コイル２２よりも大きな同心円の打ち消し
コイル３０を巻き、Z方向傾斜磁場コイル２２に流すの
と同じ電流を同じタイミングで逆方向に流すことで実現
できる。図５に、この打ち消しコイル３０により発生す
る磁場を黒い矢印で示す。打ち消しコイル３０の巻き数
と直径を適切に選ぶことで、打ち消しコイル３０が環状
突起１２の付近に発生する磁場４６の強度を、Z方向傾
斜磁場コイル２２が発生する磁場４６の強度とほぼ等し
くすることができる。Z方向傾斜磁場コイル２２より
も、打ち消しコイル３０を環状突起１２の近くに配置す
れば、当然、打ち消しコイル３０の方がコイルの巻き数
は少なくて良い。従って、測定空間５０においては、打
ち消しコイル３０の影響はZ方向傾斜磁場コイル２２よ
りも相対的に少なく、本来必要な測定空間５０内の傾斜
磁場に与える影響は少ない。 【００２３】この関係を図６を用いて、もう少し詳しく
説明する。この図６は、打ち消しコイル３０と環状突起
１２との距離（Ｌ）と、環状突起１２の付近に打ち消し
コイル３０が発生させる磁場４６の強度の関係を示して
いる。図６（ｂ）のグラフは横軸に距離（Ｌ）を、縦軸
に磁場強度４６を取っている。また、パラメータとし
て、打ち消しコイル３０の巻き数を１から４まで変えて
いる。この図６（ｂ）から分かるように、距離（Ｌ）が
小さくなるにつれて、磁場強度４６は急激に大きくなっ
ている。また、コイルの巻き数に比例して磁場強度も増
加している。 【００２４】一方、Ｚ方向傾斜磁場コイル２２が、環状
突起１２の付近に発生させる磁場４２の強度を破線で示
す。すなわち、各曲線がこの破線と交わる距離（Ｌ）
で、打ち消しコイル３０とＺ方向傾斜磁場コイル２２が
環状突起１２の付近に発生する磁場強度の絶対値が、ほ
ぼ等しくなる。このようにして、Ｚ方向傾斜磁場コイル
２２が環状突起１２の付近に発生する磁場４２を打ち消
すのに必要な、打ち消しコイル３０の巻き数と環状突起
１２からの距離（Ｌ）を求めることができる。 【００２５】また、図２では、打ち消しコイル３０をＺ
方向傾斜磁場コイル２２と同じ平面上に配置している
が、実施に際してはこの例に限定する必要はない。例え
ば、環状突起１２の内周面に沿って貼付けたり、渦電流
抑制材１６の上に固定したりするなど、自由に選択でき
る。 【００２６】図３に本発明の別の実施例として、Ｘ方向
傾斜磁場コイル２４に対して打ち消しコイルを適用した
場合を示す。図３（ａ）は、上から見たＸＹ平面図を、
図３（ｂ）は中央断面図を示す。簡略のため、Ｚ方向傾
斜磁場コイルは省略した。図１０で示したように、Ｘ方
向傾斜磁場コイル２４はＸ＝０に対して対称な構造をし
ている。また、図１０のパターンから推察できるよう
に、コイルの外周部に沿って見たときの磁場強度の絶対
値は、Ｙ＝０（図９の右端と左端）の点で最も大きく、
Ｘ＝０（図９の上端と下端）の点で最小になる。以上の
ことから、図３（ａ）に示すように、打ち消しコイル３
２を、Ｘ＞０の部分３２ａと、Ｘ＜０の部分３２ｂに分
けて構成し、傾斜磁場コイル２４の作る磁場が強い部分
に配置しても良い。Ｘ方向の位置の正負で、Ｘ方向傾斜
磁場コイル２４の作る磁場も極性が反対になるので、打
ち消しコイル３２ａ，３２ｂを流す電流もそれに合わせ
て逆にする。 【００２７】発明者の行った実験によれば、環状突起１
２のＺ方向の高さの中ほどに打ち消しコイル３２を巻い
た場合が、最も渦電流を抑制する効果が大きかった。こ
の場合には、図３（ｂ）に示すように、環状突起１２を
挾んで打ち消しコイル３２を巻く必要がある。このた
め、図４（ａ）に示すように、環状突起１２の上面をま
たいで、コイルをつなぐ必要がある。あるいは図４
（ｂ）のように、環状突起１２の一部に小孔を設けて、
その孔を経由してコイルをつなぐ必要がある。 【００２８】なお、以上では、磁極片の周縁部に設けた
環状突起を例として、本発明を説明したきた。しかし、
本発明の趣旨は、傾斜磁場コイルによって導電体に誘導
される渦電流を低減することにある。従って、打ち消し
コイルの適用対象となるのは、本実施例に述べた環状突
起だけに限らず、傾斜磁場コイルの近傍に配置された導
電性を示す全ての構成要素に渡る。当然、打ち消しコイ
ルの形状，巻き数，配置位置などは、個々の実情に合わ
せて最適となるものを選ぶ必要がある。 【００２９】また、以上の説明は図７の対向型永久磁石
方式の静磁場発生装置を例として用いてきたが、勿論、
本発明はこの磁気回路方式に限ることなく、更に広い範
囲に応用が可能である。すなわち、導電体を含む静磁場
発生装置ならば、どの方式にも適用されることは当然で
ある。また、磁場の発生源としては、永久磁石の代わり
に常電導磁石や超電導磁石を用いることができる。 【００３０】 【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
打ち消しコイルの発生する磁場により傾斜磁場コイルが
導電体付近に発生する磁場を実質的に打ち消すこと、つ
まり渦電流を実質的に打ち消すことができる。従って、
傾斜磁場コイルを駆動したときに、導電体に発生する渦
電流を抑制できるので、良好な画像を得ることができ
る。
装置（以下、ＭＲＩ装置と略称）に係り、特に、傾斜磁
場発生手段によって磁気回路に含まれる導電体に誘導さ
れる渦電流を抑制する手段を有するＭＲＩ装置に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】ＭＲＩ装置は、ＮＭＲ（核磁気共鳴）現
象を利用して計測した信号を演算処理することで、被検
体中の核スピンの密度分布，緩和時間分布等を断層像と
して画像表示するものである。このＮＭＲ現象を発生さ
せるためには、空間的，時間的に一様な強度と方向を持
った静磁場が必要である。具体的には、直径３００〜５
００mm程度の球状測定空間に、０.０４ 〜２テスラ
（Ｔ）の強度と、前記測定空間内において数十ppm程度
以下の均一度を持った静磁場が要求される。静磁場を発
生させるための静磁場発生装置としては、永久磁石を用
いたもの、あるいは、超伝導磁石や常電導磁石を用いた
ものがある。永久磁石を用いたＭＲＩ装置用の静磁場発
生装置としては、例えば特開昭60−88407 号公報などに
示されている。この構成について、図７の斜視図と、図
８の一部断面化した正面図に基づいて説明する。 【０００３】この構成例では、被検体６０を挿入する測
定空間５０を介して相対させた円板状の磁極片１０ａ，
１０ｂを配置している。この磁極片１０ａ，１０ｂの相
対する面の周縁部には環状突起部１２ａ，１２ｂを設け
ており、磁束が測定空間５０の周辺部に漏洩するのを抑
制し、測定空間５０内部における磁場の均一度を良好に
することが可能である。 【０００４】磁極片１０ａ，１０ｂの外側には極性を異
らせて対向した一対の永久磁石２ａ，２ｂがそれぞれ磁
極片１０ａ，１０ｂへ密着状態に当接してある。この永
久磁石２ａ，２ｂから磁束が発生し、磁極片１０ａ，１
０ｂを介して測定空間５０内に静磁場を発生させる。ま
た、永久磁石２ａ，２ｂを保持するために、１対の矩形
状の継鉄板３ａ，３ｂが永久磁石２ａ，２ｂに当接して
ある。更に、継鉄板３ａ，３ｂの間を所定の距離に保持
するために、継鉄板３ａ，３ｂの４隅を継鉄棒４で機械
的に接続している。継鉄板３ａ，３ｂ及び継鉄棒４は磁
極片１０ａ，１０ｂ及び永久磁石２ａ，２ｂと共に、磁
気的に結合して磁束の通路となる。以上の要素により、
測定空間５０に静磁場を発生させる静磁場発生装置が構
成されている。 【０００５】一方、ＭＲＩ装置では信号に位置情報を付
与するために、位置によって強度が変化する磁場（傾斜
磁場）を発生するための傾斜磁場コイルが必要である。
この構成については、例えば、特開昭63−65848 号公報
などに示されている。前記公報によれば、被検体６０を
挿入する空間を狭くしないために、傾斜磁場コイルは前
記環状突起部１２ａ，１２ｂで囲まれる空間内に収まる
ように取り付けられる。図では明示していないが、空間
の３次元に対応させるために、傾斜磁場コイルは各々直
交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸に対応した３つの独立したコイ
ルから構成される。パルス電流を各傾斜磁場コイルに印
加することで、時間的には、ほぼ台形の形状をした傾斜
磁場を発生させることができる。 【０００６】傾斜磁場を発生させるときには、磁極片１
０ａ，１０ｂの付近にも当然、強い磁場が発生する。し
かも、この磁場は時間的に台形形状のように変化するの
で、磁極片１０ａ，１０ｂが導電体である場合には、電
磁誘導によって磁極片１０ａ，１０ｂに誘導電流、すな
わち渦電流が発生する。 【０００７】この渦電流は、測定空間５０内に傾斜磁場
コイルによって作られる磁場と逆向きの磁場を発生す
る。このため、測定空間５０内の傾斜磁場が所定の強度
に達するまでの時間（立上り時間）を延長させるという
悪影響を及ぼす。撮影時間の短縮及び、受信信号強度を
高め、画質を向上させることを考えると、傾斜磁場の立
上り時間はできるだけ短いことが好ましい。この時間を
短縮するためには、傾斜磁場コイルを駆動する電流の立
上り，立下がりの部分で流す電流量を短時間だけ増加
（オーバーシュート）させる方法があるが、電源の負担
が大きく、経済的でない。また、渦電流の発生量は、傾
斜磁場コイル２０が発生する磁場の時間変化量に比例す
るから、傾斜磁場コイル２０に流す電流を急峻にするほ
ど、渦電流が傾斜磁場状の立上りに影響する割合が増加
するという問題も生じる。 【０００８】そこで、この問題の解決策として、特開平
2−218343 号公報などに記載されているように、磁極片
１０を実質的に電気の不良導体である材質から構成する
ことが提案されている。これらの公報にはいくつかの実
施例が含まれているが、実際に磁気回路としての性能を
考えた場合には、磁極片１０の周縁部に設けられる環状
突起部１２は、厚板の磁性板で構成する方策が最も実用
的である。 【０００９】その理由は、環状突起部１２には最も磁束
が集中するために、飽和磁束密度の高い材質を用いる必
要があるからである。もし、環状突起部に飽和磁束密度
の低い材質を用いると、この部分で磁束の飽和が生じ、
測定空間５０内に均一な磁場を発生させるという環状突
起部の機能が発揮できなくなる。ただし、飽和磁束密度
が低い材質を用いた場合でも、環状突起部１２の寸法を
大きくすれば磁束密度を下げる工夫はできるが、この場
合には、静磁場発生装置全体の寸法が大きくなり、ま
た、磁石材も多く必要になるために経済的でない。従っ
て、渦電流を抑制するための材料として提案されてきた
ソフトフェライトや磁性複合部材などは飽和磁束密度が
低いために、環状突起部１２の構成部品には適さない。 【００１０】一方、ケイ素鋼板や、特開平2−246927 号
公報に記載されているような磁性針状材料と電気絶縁材
料とを複合成型したものなどは、比較的飽和磁束密度が
高いので、環状突起部１２の構成部品として使用可能で
ある。しかし、この場合には一体物で製作する場合に比
べて、材料費，加工費共に高額になり、経済的でない。
このため、経済的、且つ、磁場均一度の良好な静磁場
発生装置を実現するためには、加工が容易で飽和磁束密
度の高い電磁軟鉄が最適の材料である。 【００１１】しかし、電磁軟鉄は電気の良導体であるた
め、これを環状突起１２に採用すると、傾斜磁場コイル
２０を駆動した時に、この部分に渦電流が発生する。も
ちろん、磁極片１０の中央部分では導電性の低い材質を
選択することができるから、渦電流の発生は抑制でき
る。従って、通常の撮影では、電磁軟鉄を環状突起１２
に採用したMRI装置でも良好な画像を得ることができ
る。しかし、近年開発が進められてきた高速スピンエコ
ー法などのように、核スピンの位相を精密に制御する撮
影方法では、非常にわずかな渦電流の存在が核スピンの
位相を乱し、画像に大きな影響を与える。このため、環
状突起１２に発生する少量の渦電流であっても、画質を
悪化させていた。 【００１２】そこで、本発明は上記した問題点を解決
し、傾斜磁場コイルを駆動する際に導電性部材に発生す
る渦電流を抑制したＭＲＩ装置を提供することを目的と
する。 【００１３】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、被検体を挿入する空間を挟んで対向配置
され前記空間に静磁場を発生する一対の静磁場発生手段
と、この一対の静磁場発生手段の前記空間側にそれぞれ
配置され、周縁部に前記空間側へ向けて環状突起を形成
された磁極片と、前記各磁極片の環状突起によって形成
された凹部内へ配置され前記空間へ傾斜磁場を発生する
一対の傾斜磁場発生手段とを備えた磁気共鳴イメージン
グ装置において、前記傾斜磁場発生手段を駆動した時に
前記磁極片の環状突起に発生する渦電流を実質的に打ち
消すための電流を流される渦電流打ち消しコイルを前記
環状突起の近傍にまたは前記環状突起の内周と外周とを
囲むように配置したものである。 【００１４】 【００１５】 【作用】上記のように装置を構成することで、渦電流打
ち消しコイルへ電流を流すことによって、傾斜磁場発生
手段を駆動した時に磁極片の環状突起に生ずる渦電流を
実質的に打ち消すことができる。 【００１６】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に沿って具体
的に説明する。図１は、本発明によるＭＲＩ装置の実施
例を説明するために、磁極片と傾斜磁場コイルを含む永
久磁石方式静磁場発生装置の一部分を取り出して示した
斜視図である。また、図２はその中央部横断面図であ
る。これらの図には示されていない本発明に係わる静磁
場発生装置の全体構成は、図７，図８に示す従来例と同
様に構成されている。説明を簡略にするために、図１お
よび図２では全体の構成のうち下側半分だけを示す。 【００１７】まず、図示していない継鉄板上に固着した
永久磁石２ｂにより、磁束を発生させている。さらにそ
の上に固着した磁極片１０ｂにより磁束の流れを制御す
ることによって、測定空間５０を均一な静磁場とする。
磁極片１０ｂは、３つの構成要素に分けられる。まず、
永久磁石２ｂに密着して、ベース１４ｂが固着される。
このベース１４ｂは、永久磁石２ｂが発生する磁束を効
率良く通過させることが大事なので、飽和磁束密度の高
いことが要求される。また、この部分では、導電率が高
くても以下に記す理由によって問題は無いので、飽和磁
束密度が高く、低廉な電磁軟鉄を使っている。 【００１８】このベース１４ｂの上に、傾斜磁場コイル
２０ｂを駆動した時にベース１４部分に発生する渦電流
を抑制するための渦電流抑制材１６ｂを固着する。これ
に使う材質としては、ソフトフェライト，ケイ素鋼板，
磁性複合部材などのように、導電率が低く、比透磁率が
高いものから選択できる。さらに、渦電流抑制材１６ｂ
の上には円環形状をした環状突起１２ｂを固着する。こ
の、環状突起１２ｂは、ベース１４ｂ及び／または渦電
流抑制材１６ｂを経由してきた永久磁石２ｂからの磁束
の一部を測定空間５０の外周部へ放出する。この働きに
よって、測定空間５０内の磁場均一度を向上させてい
る。この材質については、先述したように比透磁率の高
いものが必要となるため、ベース１４ｂと同じ電磁軟鉄
を用いるため、導電率は高くなる。 【００１９】なお、以上に説明した磁極片１０ｂについ
ては、前述の特開平2−218343 号公報等に述べられてい
る構造と基本的に同じである。環状突起１２ｂが作る空
間の中に、傾斜磁場コイル２０ｂを配置する。傾斜磁場
コイル２０ｂは、Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向に対応して３種類
のものが必要である。傾斜磁場コイル２０ｂの形状の一
例について、図９，図１０でもう少し詳しく説明する。
図９は、Ｚ方向の傾斜磁場コイル２２ａ，２２ｂの斜視
図を、図１０はＸ方向の傾斜磁場コイル２４の平面図を
示す。図１０では、上下一対の傾斜磁場コイルのうち、
片側だけを示している。実際の使用時には、これと同じ
形状のものを対向させて、Ｘ方向の傾斜磁場を発生させ
る。また、ここには示さなかったＹ方向の傾斜磁場コイ
ル２６は、Ｘ方向の傾斜磁場コイル２４を９０°だけ回
転した形状の物を用いることができる。Ｚ方向の傾斜磁
場コイル２２は、円形のコイルを複数回巻いただけでＭ
ＲＩ装置に必要な特性（磁場の発生効率、空間的な直線
性）を持ったものが得られる。従って、被覆平角銅線な
どを用いて容易に製作できる。 【００２０】一方、Ｘ方向の傾斜磁場コイル２４ではＭ
ＲＩ装置に必要な特性を得るために、図１０に示すよう
に円弧と曲線を組み合わせた複雑なパターンのものが必
要となる。このため、このコイルの製作では、非導電性
のコイル取付け板２８にパターンとなる溝を堀り、この
溝の中に導線２９を挿入後、エポキシ樹脂などで固定す
るなどの方法を取っている。図中の矢印は、導線２９に
流す電流の方向を示している。 【００２１】図１では、図を見やすくするために、構造
の簡単なZ方向傾斜磁場コイル２２ｂだけを示し、X方向
とY方向の傾斜磁場コイル２４，２６は割愛した。図５
に、Z方向傾斜磁場コイル２２によって作られる磁場を
模式的に白抜きの矢印で示す。Z方向傾斜磁場コイル２
２は、測定空間５０に、撮影に必要な傾斜磁場４０を発
生させると同時に、環状突起１２の付近にも磁場４２を
発生させる。この本来は不要な磁場４２によって、導電
率の高い環状突起１２には渦電流が発生し、画像に悪影
響を与える。 【００２２】本実施例では、この環状突起１２の近傍に
発生する不要な磁場４２を低減させることで、環状突起
１２に発生する渦電流を実質的に抑制する。これは、Z
方向傾斜磁場コイル２２よりも大きな同心円の打ち消し
コイル３０を巻き、Z方向傾斜磁場コイル２２に流すの
と同じ電流を同じタイミングで逆方向に流すことで実現
できる。図５に、この打ち消しコイル３０により発生す
る磁場を黒い矢印で示す。打ち消しコイル３０の巻き数
と直径を適切に選ぶことで、打ち消しコイル３０が環状
突起１２の付近に発生する磁場４６の強度を、Z方向傾
斜磁場コイル２２が発生する磁場４６の強度とほぼ等し
くすることができる。Z方向傾斜磁場コイル２２より
も、打ち消しコイル３０を環状突起１２の近くに配置す
れば、当然、打ち消しコイル３０の方がコイルの巻き数
は少なくて良い。従って、測定空間５０においては、打
ち消しコイル３０の影響はZ方向傾斜磁場コイル２２よ
りも相対的に少なく、本来必要な測定空間５０内の傾斜
磁場に与える影響は少ない。 【００２３】この関係を図６を用いて、もう少し詳しく
説明する。この図６は、打ち消しコイル３０と環状突起
１２との距離（Ｌ）と、環状突起１２の付近に打ち消し
コイル３０が発生させる磁場４６の強度の関係を示して
いる。図６（ｂ）のグラフは横軸に距離（Ｌ）を、縦軸
に磁場強度４６を取っている。また、パラメータとし
て、打ち消しコイル３０の巻き数を１から４まで変えて
いる。この図６（ｂ）から分かるように、距離（Ｌ）が
小さくなるにつれて、磁場強度４６は急激に大きくなっ
ている。また、コイルの巻き数に比例して磁場強度も増
加している。 【００２４】一方、Ｚ方向傾斜磁場コイル２２が、環状
突起１２の付近に発生させる磁場４２の強度を破線で示
す。すなわち、各曲線がこの破線と交わる距離（Ｌ）
で、打ち消しコイル３０とＺ方向傾斜磁場コイル２２が
環状突起１２の付近に発生する磁場強度の絶対値が、ほ
ぼ等しくなる。このようにして、Ｚ方向傾斜磁場コイル
２２が環状突起１２の付近に発生する磁場４２を打ち消
すのに必要な、打ち消しコイル３０の巻き数と環状突起
１２からの距離（Ｌ）を求めることができる。 【００２５】また、図２では、打ち消しコイル３０をＺ
方向傾斜磁場コイル２２と同じ平面上に配置している
が、実施に際してはこの例に限定する必要はない。例え
ば、環状突起１２の内周面に沿って貼付けたり、渦電流
抑制材１６の上に固定したりするなど、自由に選択でき
る。 【００２６】図３に本発明の別の実施例として、Ｘ方向
傾斜磁場コイル２４に対して打ち消しコイルを適用した
場合を示す。図３（ａ）は、上から見たＸＹ平面図を、
図３（ｂ）は中央断面図を示す。簡略のため、Ｚ方向傾
斜磁場コイルは省略した。図１０で示したように、Ｘ方
向傾斜磁場コイル２４はＸ＝０に対して対称な構造をし
ている。また、図１０のパターンから推察できるよう
に、コイルの外周部に沿って見たときの磁場強度の絶対
値は、Ｙ＝０（図９の右端と左端）の点で最も大きく、
Ｘ＝０（図９の上端と下端）の点で最小になる。以上の
ことから、図３（ａ）に示すように、打ち消しコイル３
２を、Ｘ＞０の部分３２ａと、Ｘ＜０の部分３２ｂに分
けて構成し、傾斜磁場コイル２４の作る磁場が強い部分
に配置しても良い。Ｘ方向の位置の正負で、Ｘ方向傾斜
磁場コイル２４の作る磁場も極性が反対になるので、打
ち消しコイル３２ａ，３２ｂを流す電流もそれに合わせ
て逆にする。 【００２７】発明者の行った実験によれば、環状突起１
２のＺ方向の高さの中ほどに打ち消しコイル３２を巻い
た場合が、最も渦電流を抑制する効果が大きかった。こ
の場合には、図３（ｂ）に示すように、環状突起１２を
挾んで打ち消しコイル３２を巻く必要がある。このた
め、図４（ａ）に示すように、環状突起１２の上面をま
たいで、コイルをつなぐ必要がある。あるいは図４
（ｂ）のように、環状突起１２の一部に小孔を設けて、
その孔を経由してコイルをつなぐ必要がある。 【００２８】なお、以上では、磁極片の周縁部に設けた
環状突起を例として、本発明を説明したきた。しかし、
本発明の趣旨は、傾斜磁場コイルによって導電体に誘導
される渦電流を低減することにある。従って、打ち消し
コイルの適用対象となるのは、本実施例に述べた環状突
起だけに限らず、傾斜磁場コイルの近傍に配置された導
電性を示す全ての構成要素に渡る。当然、打ち消しコイ
ルの形状，巻き数，配置位置などは、個々の実情に合わ
せて最適となるものを選ぶ必要がある。 【００２９】また、以上の説明は図７の対向型永久磁石
方式の静磁場発生装置を例として用いてきたが、勿論、
本発明はこの磁気回路方式に限ることなく、更に広い範
囲に応用が可能である。すなわち、導電体を含む静磁場
発生装置ならば、どの方式にも適用されることは当然で
ある。また、磁場の発生源としては、永久磁石の代わり
に常電導磁石や超電導磁石を用いることができる。 【００３０】 【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
打ち消しコイルの発生する磁場により傾斜磁場コイルが
導電体付近に発生する磁場を実質的に打ち消すこと、つ
まり渦電流を実質的に打ち消すことができる。従って、
傾斜磁場コイルを駆動したときに、導電体に発生する渦
電流を抑制できるので、良好な画像を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例を示す斜視図。
【図２】図１の中央断面図。
【図３】本発明の別の実施例を示す平面図と中央断面
図。 【図４】打ち消しコイルの環状コイルのまたぎ方を示す
図。 【図５】傾斜磁場コイル及び打ち消しコイルにより発生
する磁場を示すための概観図。 【図６】打ち消しコイルと環状突起との距離と、打ち消
しコイルにより環状突起部分に発生する磁場との関係を
示すためのグラフ。 【図７】従来例による静磁場発生装置と傾斜磁場コイル
を示すための斜視図。 【図８】図６の一部断面正面図。 【図９】Ｚ方向傾斜磁場コイルの斜視図。 【図１０】Ｘ方向傾斜磁場コイルの平面図。 【符号の説明】 ２ 永久磁石 ３ 継鉄板 ４ 継鉄棒 １０ 磁極片 １２ 環状突起 １４ ベース １６ 渦電流抑制材 ２０ 傾斜磁場コイル ２２ Ｚ方向傾斜磁場コイル ２４ Ｘ方向傾斜磁場コイル ２６ Ｙ方向傾斜磁場コイル ２８ コイル取付け板 ２９ 導線 ３０ 打ち消しコイル ３２ 打ち消しコイル ４０，４２，４４，４６ 磁場 ５０ 測定空間 ６０ 被検体
図。 【図４】打ち消しコイルの環状コイルのまたぎ方を示す
図。 【図５】傾斜磁場コイル及び打ち消しコイルにより発生
する磁場を示すための概観図。 【図６】打ち消しコイルと環状突起との距離と、打ち消
しコイルにより環状突起部分に発生する磁場との関係を
示すためのグラフ。 【図７】従来例による静磁場発生装置と傾斜磁場コイル
を示すための斜視図。 【図８】図６の一部断面正面図。 【図９】Ｚ方向傾斜磁場コイルの斜視図。 【図１０】Ｘ方向傾斜磁場コイルの平面図。 【符号の説明】 ２ 永久磁石 ３ 継鉄板 ４ 継鉄棒 １０ 磁極片 １２ 環状突起 １４ ベース １６ 渦電流抑制材 ２０ 傾斜磁場コイル ２２ Ｚ方向傾斜磁場コイル ２４ Ｘ方向傾斜磁場コイル ２６ Ｙ方向傾斜磁場コイル ２８ コイル取付け板 ２９ 導線 ３０ 打ち消しコイル ３２ 打ち消しコイル ４０，４２，４４，４６ 磁場 ５０ 測定空間 ６０ 被検体
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 被検体を挿入する空間を挟んで対向配置
され前記空間に静磁場を発生する一対の静磁場発生手段
と、この一対の静磁場発生手段の前記空間側にそれぞれ
配置され、周縁部に前記空間側へ向けて環状突起を形成
された磁極片と、前記各磁極片の環状突起によって形成
された凹部内へ配置され前記空間へ傾斜磁場を発生する
一対の傾斜磁場発生手段とを備えた磁気共鳴イメージン
グ装置において、前記傾斜磁場発生手段を駆動した時に
前記磁極片の環状突起に発生する渦電流を実質的に打ち
消すための電流を流される渦電流打ち消しコイルを前記
環状突起の近傍にまたは前記環状突起の内周と外周とを
囲むように配置したことを特徴とする磁気共鳴イメージ
ング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06918293A JP3377822B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 磁気共鳴イメージング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06918293A JP3377822B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 磁気共鳴イメージング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06254065A JPH06254065A (ja) | 1994-09-13 |
| JP3377822B2 true JP3377822B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=13395332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (4)
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| JP6943676B2 (ja) * | 2017-08-10 | 2021-10-06 | 株式会社日立製作所 | 磁気共鳴イメージング装置 |
| JP7410790B2 (ja) * | 2020-04-27 | 2024-01-10 | 富士フイルムヘルスケア株式会社 | オープン型磁気共鳴イメージング装置 |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP06918293A patent/JP3377822B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH06254065A (ja) | 1994-09-13 |
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