JP3814184B2

JP3814184B2 - Ｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP3814184B2
Application number: JP2001328451A
Authority: JP
Inventors: 隆男後藤; 昭栄宮本
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: JP2003135419A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、勾配磁界調整方法およびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置に関し、さらに詳しくは、折り返りアーチファクト（artifact）を抑制することができる勾配磁界調整方法およびＭＲＩ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のＭＲＩ装置の一例を示す要部断面図である。
このＭＲＩ装置５００は、垂直方向に静磁界Ｂｏを発生させるオープン型ＭＲＩ装置である。
均一空間ＤＳＶ（Diameter of Spherical Volume）は、静磁界Ｂｏが均一な領域であり、撮像空間となる。
【０００３】
静磁界発生用マグネットは、上下に対向して設置された永久磁石１Ｍ１，１Ｍ２と、ベースヨークＹＢと、支柱ヨークＹＰと、整磁板５２，５４と、Ｘ方向についての勾配磁界を発生する勾配コイル３ｘ１，３ｘ２と、Ｙ方向についての勾配磁界を発生する勾配コイル３ｙ１，３ｙ２と、送信コイル５，６とにより構成されている。
【０００４】
図７は、均一空間ＤＳＶの中心を通るＸ方向軸に沿った磁界強度分布を示すグラフである。
静磁界Ｂｏの磁界強度と勾配磁界強度ｇの合成磁界Ｓｇ（＝Ｂｏ＋ｇ）が、被検体に加わる磁界強度となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７の均一空間ＤＳＶ外の点Ｐｓは均一空間ＤＳＶの近傍にあるため、被検体の一部が点Ｐｓに存在する場合がある。この場合、点ＰｓからもＭＲ（Magnetic
Resonance）信号が発生する。
しかし、点Ｐｓでの合成磁界Ｓｇの強度は、均一空間ＤＳＶ内の点Ｐの合成磁界Ｓｇの強度と等しくなっているため、点Ｐｓから発生したＭＲ信号も点Ｐから発生したＭＲ信号として処理される不都合を生じ、いわゆる折り返しアーチファクトが生じる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、折り返りアーチファクトを抑制することができる勾配磁界調整方法およびＭＲＩ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、勾配磁界を調整するための補助コイルを設け、該補助コイルに電流を流すことによって静磁界の均一空間外での勾配磁界の落ち込みを緩和することを特徴とする勾配磁界調整方法を提供する。
上記第１の観点による勾配磁界調整方法では、補助コイルに電流を流すことによって静磁界の均一空間外での勾配磁界の落ち込みを緩和する。このため、均一空間外で均一空間内と等しい合成磁界の強度となる点を均一空間から離すことが可能となる。これによって、その点に被検体の一部が存在する確率が低くなると共に送受信コイルの感度領域からも遠くなるため、その点からのＭＲ信号が発生しないか又は発生しても影響が小さくなり、折り返りアーチファクトを抑制することが出来る。
【０００７】
第２の観点では、本発明は、複数のセグメントに分割された整磁板に補助コイルを巻回し、前記補助コイルに電流を流すことによって静磁界の均一空間外での勾配磁界の落ち込みを緩和することを特徴とする勾配磁界調整方法を提供する。
上記第２の観点による勾配磁界調整方法では、整磁板のセグメント（segment）に巻回した補助コイルに電流を流すことによって静磁界の均一空間外での勾配磁界の落ち込みを緩和する。このため、均一空間外で均一空間内と等しい合成磁界の強度となる点を均一空間から離すことが可能となる。これによって、その点に被検体の一部が存在する確率が低くなると共に送受信コイルの感度領域からも遠くなるため、その点からのＭＲ信号が発生しないか又は発生しても影響が小さくなり、折り返りアーチファクトを抑制することが出来る。また、整磁板を補助コイルのコアとして利用できる。
【０００８】
第３の観点では、本発明は、上記構成の勾配磁界調整方法において、磁界分布に応じて、前記補助コイルの巻き数を変えることを特徴とする勾配磁界調整方法を提供する。
上記第３の観点による勾配磁界調整方法では、補助コイルの巻き数を変えることで、勾配磁界分布に適合した調整を行えるようになる。
【０００９】
第４の観点では、本発明は、上記構成の勾配磁界調整方法において、磁界分布に応じて、前記補助コイルのリターンパスと前記整磁板との距離を変えることを特徴とする勾配磁界調整方法を提供する。
上記第４の観点による勾配磁界調整方法では、補助コイルのリターンパスと整磁板との距離を変えることで、勾配磁界分布に適合した調整を行えるようになる。
【００１０】
第５の観点では、本発明は、静磁界を発生させる静磁界発生手段と、勾配磁界を発生させる勾配コイルと、静磁界の均一空間外での勾配磁界の落ち込みを緩和する補助磁界を発生するための補助コイルとを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第５の観点によるＭＲＩ装置では、上記第１の観点による勾配磁界調整方法を好適に実施することが出来る。
【００１１】
第６の観点では、本発明は、静磁界を発生させる静磁界発生手段と、複数のセグメントに分割された整磁板と、勾配磁界を発生させる勾配コイルと、前記整磁板に巻回され且つ静磁界の均一空間外での勾配磁界の落ち込みを緩和する補助磁界を発生するための補助コイルとを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第６の観点によるＭＲＩ装置では、上記第２の観点による勾配磁界調整方法を好適に実施することが出来る。
【００１２】
第７の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記勾配コイルと前記補助コイルとを直列に接続したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。上記第７の観点によるＭＲＩ装置では、単一の電源から、勾配コイルと補助コイルとに電流を供給することが可能なので、構成を簡単に出来る。また、勾配コイルと補助コイルに流す電流を個々に制御する必要がなくなる。
【００１３】
第８の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、磁界分布に応じて、前記勾配コイルの巻き数と前記補助コイルの巻き数との比を変えることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第８の観点によるＭＲＩ装置では、勾配コイルの巻き数と補助コイルの巻き数との比を変えることで、勾配磁界分布に適合した調整を行えるようになる。
【００１４】
第９の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、磁界分布に応じて、前記補助コイルのリターンパスと前記整磁板との距離を変えることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第９の観点によるＭＲＩ装置では、補助コイルのリターンパスと整磁板との距離を変えることで、勾配磁界分布に適合した調整を行えるようになる。
【００１５】
第１０の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、静磁界の方向に対して垂直な面内で直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とするとき、前記Ｘ方向についての勾配磁界を調整するＸ方向補助コイルと、前記Ｙ方向についての勾配磁界を調整するＹ方向補助コイルとを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１０の観点によるＭＲＩ装置では、Ｘ方向とＹ方向の一方または両方についての勾配磁界を必要に応じて調整することが出来る。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明を詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態にかかるＭＲＩ装置を示す要部断面図である。
【００１８】
このＭＲＩ装置１００は、上下に対向して設置された永久磁石すなわち永久磁石１Ｍ１，１Ｍ２により垂直方向に静磁界Ｂｏを発生させるオープン型ＭＲＩ装置である。
均一空間ＤＳＶは、静磁界Ｂｏが均一な領域であり、撮像空間となる。
【００１９】
永久磁石１Ｍ１，１Ｍ２の表面には、静磁界Ｂｏの均一性を高めるための整磁板２および整磁板４がそれぞれ設置されている。
永久磁石１Ｍ１，１Ｍ２と、整磁板２，４と、ベースヨークＹＢおよび支柱ヨークＹＰとにより、磁気回路が構成される。
【００２０】
また、永久磁石１Ｍ１の表面には、Ｘ方向についての勾配磁界を発生させる勾配コイル３ｘ１およびＹ方向についての勾配磁界を発生させる勾配コイル３ｙ１が設置されている。
同様に、永久磁石１Ｍ２の表面には、Ｘ方向についての勾配磁界を発生させる勾配コイル３ｘ２およびＹ方向についての勾配磁界を発生させる勾配コイル３ｙ２が設置されている。
勾配コイル３ｘ１，３ｙ１，３ｘ２，３ｙ２には、それらに勾配電流Ｉを供給する勾配電源１１が接続されている。
【００２１】
勾配コイル３ｘ１，３ｙ１の表面には、被検体に励起用のＲＦ（Radio Frequency）パルスを照射する送信コイル５が設置されている。
同様に、勾配コイル３ｘ２，３ｙ２の表面にも、送信コイル６が設置されている。
【００２２】
整磁板２には、補助コイル１０ｘ１が巻回されている。また、整磁板４には、補助コイル１０ｘ２が巻回されている。
補助コイル１０ｘ１，１０ｘ２には、それらに補助電流ｉを供給する勾配電源１２が接続されている。
【００２３】
図２は、図１のＫ−Ｋ’断面図である。
整磁板２は、渦電流を抑制するために、複数のセグメント２−１，２−２，…，２−２０に分割されている。
補助コイル１０ｘ１−１は、整磁板２のセグメント２−３〜２−９に跨って巻回されている。
補助コイル１０ｘ１−２は、整磁板２のセグメント２−１３〜２−１９に跨ってが巻回されている。
補助コイル１０ｘ１−１，１０ｘ１−２の巻き数は、勾配磁界分布に応じて決められる。
【００２４】
補助コイル１０ｘ１−１，１０ｘ１−２は、直列に接続されている。
補助コイル１０ｘ１−１，１０ｘ１−２の直列回路には、補助電源１２から補助電流ｉが供給される。
【００２５】
また、上記と同様に、整磁板４も複数のセグメントに分割されており、整磁板４のセグメントにも補助コイル１０ｘ２が巻回されており、その補助コイル１０ｘ２にも補助電源１２から補助電流ｉが供給される。
【００２６】
図３は、均一空間ＤＳＶの中心を通るＸ方向軸に沿った、無調整の勾配磁界ｇの磁界強度分布および調整後の勾配磁界ｇ’の磁界強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
調整後の勾配磁界ｇ’は、無調整の勾配磁界ｇに補助コイル１０ｘ１，１０ｘ２による補正磁界ｂｙを加えたものである。
図３から判るように、勾配磁界の線形部分にはほとんど影響を与えずに、線形部分外の落ち込みを緩和することが可能である。
【００２７】
図４は、均一空間ＤＳＶの中心を通るＸ方向軸に沿った磁界強度分布を示すグラフである。
静磁界Ｂｏの磁界強度と勾配磁界強度ｇ’の合成磁界Ｓｇ’（＝Ｂｏ＋ｇ’）が、被検体に加わる磁界強度となる。
【００２８】
図５は、本発明と従来技術の比較説明図である。
ＰＳ’は、本発明において、均一空間ＤＳＶ内の点Ｐと磁界強度が等しくなる均一空間ＤＳＶ外の点である。
一方、ＰＳは、従来技術において、均一空間ＤＳＶ内の点Ｐと磁界強度が等しくなる均一空間ＤＳＶ外の点である。
本発明では、勾配磁界の線形部分外の落ち込みを緩和しているため、点Ｐｓ’は、点Ｐｓよりも、均一空間ＤＳＶから離れている。この結果、点Ｐｓに被検体の一部が存在する確率よりも、点Ｐｓ’に被検体の一部が存在する確率の方が低くなる。また、点Ｐｓよりも、点Ｐｓ’の方が、送受信コイルの感度領域から遠くなる。このため、点Ｐｓ’からのＭＲ信号が発生しないか、又は、発生しても影響が小さくなり、折り返りアーチファクトを抑制することが出来る。
【００２９】
なお、折り返りアーチファクトは、勾配磁界ｇと静磁界Ｂｏとが同極性になる側でのみ生じるため、図４，図５に示す例では、補助コイル１０ｘ１−１は無用であり、補助コイル１０ｘ１−２のみ有用である。しかし、パルスシーケンスにより勾配磁界ｇの極性が反転した場合には、補助コイル１０ｘ１−１が有用になり、補助コイル１０ｘ１−２が無用になる。
【００３０】
−他の実施形態−
（１）補助コイル１０ｘ１−１または１０ｘ１−２のうち、勾配磁界ｇと静磁界Ｂｏとが同極性になる側のみを選択して補助電流ｉを流すように切換スイッチを設けるか、別電源にしてもよい（補助コイル１０ｘ２についても同じ）。これにより、消費電力を節約できる。
（２）補助コイル１０ｘ１，１０ｘ２と勾配コイル３ｘ１，３ｘ２を直列接続してもよい。これにより、電源数を減らすことが出来る。
（３）上記では、Ｘ方向の勾配磁界ｇを調整する補助コイル１０ｘ１，１０ｘ２について説明したが、補助コイル１０ｘ１，１０ｘ２の代わりに又はそれに加えて、Ｙ方向についての勾配磁界の調整を行う補助コイルを設けてもよい。このＹ方向についての勾配磁界の調整を行う補助コイルは、Ｘ方向についての勾配磁界の調整を行う補助コイル１０ｘ１，１０ｘ２をＸＹ面内で９０°回転させた配置としたものになる。
（４）上記では、永久磁石１Ｍ１，１Ｍ２により静磁界Ｂｏを発生させた場合について説明したが、永久磁石以外の静磁界発生手段、例えば超電導磁石により静磁界Ｂｏを発生させてもよい。
（５）本発明は、スピン・エコー法（spin echo method）などの基本的な撮影法に加えて、グラディエント・エコー法（gradient echo method）やエコー・プラナー法（echo planar method）などの高速撮影法にも適用できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の勾配磁界調整方法およびＭＲＩ装置によれば、補助コイルに電流を流すことによって、静磁界の均一空間外での勾配磁界の落ち込みを緩和することが可能となる。これにより、折り返りアーチファクトを低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるＭＲＩ装置を示す要部断面図である。
【図２】図１のＫ−Ｋ’断面図である。
【図３】均一空間の中心を通るＸ方向軸に沿った磁界強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】本発明にかかる、均一空間の中心を通るＸ方向軸に沿った磁界強度分布を示すグラフである。
【図５】本発明と従来技術の比較説明図である。
【図６】従来のＭＲＩ装置の一例を示す要部断面図である。
【図７】従来技術にかかる、均一空間の中心を通るＸ方向軸に沿った磁界強度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１００ＭＲＩ装置
１Ｍ１，１Ｍ２永久磁石
２，４整磁板
３ｘ１，３ｘ２勾配コイル
３ｙ１，３ｙ２勾配コイル
５，６送信コイル
１０ｘ１，１０ｘ２補助コイル
１１勾配電源
１２補助電源
Ｂｏ静磁界
ＤＳＶ均一空間
ＹＢベースヨーク
ＹＰ支柱ヨーク

Claims

上下に対向して設置された円板形状の永久磁石により前記上下方向に静磁界を発生させる静磁界発生手段と、
前記永久磁石の円板形状における互いに向き合った円表面の円周部に設置された、複数のセグメントに分割された整磁板と、
前記永久磁石の円表面において前記整磁板よりも円の中心側に設置された、勾配磁界を発生させる勾配コイルと、
前記整磁板に巻回され且つ静磁界の均一空間外での前記上下方向と垂直な方向の勾配磁界の落ち込みを緩和する補助磁界を発生するための補助コイルとを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１に記載のＭＲＩ装置において、
前記勾配コイルと前記補助コイルとを直列に接続したことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１または請求項２に記載のＭＲＩ装置において、
磁界分布に応じて、前記勾配コイルの巻き数と前記補助コイルの巻き数との比を変えることを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、
静磁界の方向に対して垂直な面内で直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とするとき、前記Ｘ方向についての勾配磁界を調整するＸ方向補助コイルと、前記Ｙ方向についての勾配磁界を調整するＹ方向補助コイルとを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、
前記永久磁石の上下方向の外側にそれぞれベースヨークを設置し、
上下に設置された前記ベースヨークに接続された支柱ヨークを設置して、前記ベースヨークと前記支柱ヨークとで磁気回路を構成し、
対向して設置された前記勾配コイルの上下方向の内側にＲＦパルスを照射する送信コイルをそれぞれ設置したことを特徴とするＭＲＩ装置。