JP4084584B2 - 磁気共鳴装置用のシム装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシムエレメントを収容するための空洞を有する磁気共鳴装置用のシム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冒頭に挙げた種類のシム装置はドイツ特許出願公開第１９７２２２１１号明細書から公知である。このシム装置は勾配コイル装置に配設され、複数のポケット状空洞を含んでいる。これらの空洞は磁気共鳴装置の静的基本磁界を形成し均質化するシムエレメントを収容するために備えられている。
【０００３】
磁気共鳴法（ＭＲ）による像形成においてアーチファクトのない像作成の前提条件は像形成領域における静的基本磁界の高品質な均質性である。不均質性の原因が製造公差にある、また、据え付け位置の周囲に強磁性対象物が存在することにあるような小さな不均質性は、いわゆるシムにより除去できる。このために、ほぼ球形の均質性ボリュームの表面上に均等に分布している複数箇所の磁界がＭＲプローブを用いて測定される。次に、磁界値をコンピュータプログラムに入力し、磁石の内部空間内へ取付けるべき薄鉄板の適正な位置を算出する。取付け後にもう一度検査測定が行なわれる。このプロセスは十分なシム成果、すなわち均質性ボリューム、従って像形成領域に十分に高い均質磁界が達成されるまで通常、１〜２回反復する必要がある。
【０００４】
修正コイルによって磁界を均質化することも可能である。この種のコイルは高い位置依存性を示し、かなり複雑に構成されているので、現在はこの技術の場合、費用上の理由から程度の低い修正に限られている。シムコイルの作動にはきわめて安定的かつ再現可能に調節できる直流電流を供給するマルチチャンネル電源装置が必要である。通常、電気的シムはきわめて高い均質性が求められる場合に、精密修正に用いられている。
【０００５】
診断用磁気共鳴装置のためのアンテナは米国特許第４４３９７３３号明細書から公知である。このアンテナは、円筒面上にその軸に対して平行に配設されている多数の導体エレメントを含んでいる。この場合、導体エレメントは均等に円周方向へ互いに間隔を置いて配設されている。アンテナは診断用磁気共鳴装置の一部であり、アンテナが超伝導磁石の円筒状内部空間内へ挿入されるように形成されている。アンテナの内部空間も磁気共鳴像の作成のために患者を収容するのに十分な大きさである。
【０００６】
シム処置の効果を高めるために、均質化に必要なシムエレメントをできるだけ検査室の近くに配備することが望ましい。同時に、シムエレメントができるだけ磁気共鳴装置の他の機能装置を妨害しないようにする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題はシムエレメントに関する費用が少なくてすむ磁気共鳴装置用のシム装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は、シムエレメントを有する磁気共鳴装置用のシム装置において、磁気共鳴装置の鳥かごアンテナ（いわゆるバードケージアンテナ）を構成するアンテナ導体内に空洞を形成し、アンテナ導体の空洞内にシムエレメントを収容することにより解決される。
【０００９】
このため、シム装置はできるだけ検査室近くに配備され、それによって個々のシムエレメントの高い効率が得られる。シムエレメントを取り囲むアンテナ導体の導電性構造がシムエレメントに由来する電磁障害に対して減弱的および遮蔽的に作用することも有利である。さらに、表皮効果（導体自体の遮蔽効果）および各中空導体の場合にも存在するカットオフ中空導体効果も利用できる。この効果はカットオフ周波数以下で障害を減弱させる。というのは、カットオフ周波数より高い周波数は中空導体内ではもはや伝送されないからである。また、特に強磁性シムエレメントの使用時に生じうる、シム状態の温度に起因する変化が小さいままであることも有利である。これは特に勾配装置内へシムエレメントを配置する場合と比較して有利である。これは、送信コイルにおける許容しうる温度範囲が、患者に近いために勾配装置で許容される温度範囲よりも狭く限定されるからである。最後に、アンテナ導体はアクセスしやすいので、シム処置が後から必要となった場合にシムエレメントの配分を変えるために大きな取外しおよび取付け費用は必要ない。
【００１０】
有利な実施態様によれば、シムエレメント自体に由来する電磁障害に対する特に良好な遮蔽効果は、空洞が完全に導体内に存在することにより得られる。
【００１１】
別の有利な実施例によれば、空洞は導体の長手方向へ延び、これによって長手方向のシムエレメントの自由な配分が可能となる。
【００１２】
特に有利な実施態様によれば、シム装置は非磁性材料から成る容器を含み、この容器内に成形部品が配設され、位置も保持される。このため、シムエレメントに対する磁界力が無視し得なくもないにも拘わらず、全体的にシム装置は操作しやすい。特に、容器はシムエレメントと共にシムエレメントの配置を変えるためにアンテナ導体から取外すことができる。
【００１３】
別の有利な実施態様の特徴は従属請求項に明らかにされている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について以下に7つの図に基づき説明する。
【００１５】
図1は、鳥かごアンテナもしくは鳥かご共鳴器の名称で知られている診断用磁気共鳴装置のためのアンテナの概略斜視図を示している。このアンテナは全身アンテナとして、アンテナが超伝導基本磁界磁石の内部空間内に設置可能なように形成されている。このアンテナは、円筒面上に等間隔で配置され円筒面の対称軸4に対して平行に向けられている多数（この場合は16個）のアンテナ導体２を含んでいる。アンテナ導体２はその端部でコンデンサ６を介して隣接する各アンテナ導体２と電気的に接続されている。コンデンサ６は、個々のアンテナ導体２内の電流がそれぞれ円周方向におけるアンテナ導体の位置の立体角に互いに相当する位相角だけ互いにずれているように設定されている。
【００１６】
図２には、アンテナ導体２Ａの第1実施例の斜視図が示されている。アンテナ導体２Ａは長方形横断面を有し電気絶縁材料から成る支持管８を含んでいる。支持管８上にはアンテナ導体２Ａの本来の伝導構造を形成する、銅から成る層１０が被着されている。この銅層１０は、特に高周波電流の浸透深さが必要とする厚さに形成されている。この結果、勾配磁界が投入されることにより誘導される渦電流用に高い電気抵抗が与えられている。アンテナ導体２Ａを管状に形成することにより、その長手方向へ貫通する空洞12が形成され、その中に磁気共鳴装置における基本磁界を均質化（シム）するためのシムエレメント１４がアンテナ導体２Ａの端部から入口を通じて挿入されている。シムエレメント１４は強磁性材料から成り、板状に形成されている。シムエレメント14は、基本磁界を均質化するために必要な強磁性材料の量に応じて空洞１２内に積み重ねられる。
【００１７】
図３はアンテナ導体２Ｂの第２実施例を示している。アンテナ導体２Ｂは長方形横断面を有する全銅管１６から成る。この場合も図２に示された実施例と同様に空洞１２が存在し、その中にシムエレメント１４が挿入されている。
【００１８】
図４はアンテナ導体２Ｃの第３実施例を示している。アンテナ導体２Ｃは構造的には、すでに図２に記載されたアンテナ導体２Ａと同じであるが、空洞１２が円状横断面を有する点で異なる。この場合シムエレメント１４として、アンテナ導体２Ｃの長手方向へのシムのために相応の厚さで、必要な場合はスペーサによって間隔を置いて連続して挿入されている鉄球が用いられる。
【００１９】
図５は全銅管１６から成るアンテナ導体２Ｄの第４実施例を示している。この実施例はその他の点では図４に記載された実施例と同じであり、図４と同様に空洞１２は円状横断面を有する。
【００２０】
図６にはシム装置１８の斜視図が示されている。図解をより分かりやすくするという理由から、シム装置１８は部分的にアンテナ導体２から引き出されて示されている。シム装置１８は、連続配置された複数の室２２を有する引き出しの形をした非磁性材料から成る容器２０を含んでいる。室２２は基本磁界をシムするために、この場合は板状に形成された相当数のシムエレメント14を詰められている。室２２は空洞１２へ挿入される前に非磁性板を詰められ、その後閉鎖される（ここでは図示されていない）。
【００２１】
図７は互いに別個に駆動可能なシムコイル２４を含む電気的シム装置１８Ａを示している。シムコイル２４はアンテナ導体２の空洞１２内に配設され、外側で電源２６と電気的に接続されている。電源２６は基本磁界を均質化するために必要なきわめて安定性の高い直流電流を供給する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により形成されたアンテナ導体を有するアンテナの概略図。
【図２】電気絶縁材料から成る支持管を含み長方形横断面を有するアンテナ導体の第1実施例の斜視図。
【図３】金属管として形成され長方形横断面を有するアンテナ導体の第２実施例の斜視図。
【図４】電気絶縁材料から成る支持管を含み環状横断面を有するアンテナ導体の第３実施例の斜視図。
【図５】金属管として形成され環状横断面を有するアンテナ導体の第４実施例の斜視図。
【図６】非磁性材料から成る容器を有し容器内にシム成形部品が配設されているシム装置の斜視図。
【図７】個別に駆動可能なシムコイルを有するシム装置の斜視図。
【符号の説明】
２ アンテナ導体
２Ａ アンテナ導体
２Ｂ アンテナ導体
２Ｃ アンテナ導体
２Ｄ アンテナ導体
４ 対称軸
６ コンデンサ
８ 支持管
１０ 層
１２ 空洞
１４ シムエレメント
１６ 全銅管
１８ シム装置
１８Ａ シム装置
２０ ケーシング
２２ 室
２４ シムコイル
２６ 電源

Claims (13)

1. シムエレメント（１４、１８、２４）を有する磁気共鳴装置用のシム装置において、磁気共鳴装置の鳥かごアンテナを構成するアンテナ導体（２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）内に空洞（１２）を形成し、アンテナ導体（２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の空洞（１２）内にシムエレメント（１４、１８、２４）を収容することを特徴とする磁気共鳴装置用のシム装置。
2. 空洞（１２）が完全にアンテナ導体（２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）によって包囲されていることを特徴とする請求項１記載のシム装置。
3. 空洞（１２）がアンテナ導体（２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の長手方向へ延びていることを特徴とする請求項１または２記載のシム装置。
4. アンテナ導体（２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）が導体端部を有し、空洞（１２）の入口が導体端部に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載のシム装置。
5. 強磁性材料から成る成形部品（１４）がシムエレメントとして空洞（１２）内に配設されていることを特徴とする請求項１ないし４の1つに記載のシム装置。
6. 成形部品（１４）が鉄を含有することを特徴とする請求項５記載のシム装置。
7. 成形部品（１４）が積み重ね可能なエレメントとして形成されていることを特徴とする請求項５または６記載の記載のシム装置。
8. 成形部品（１４）が板状のエレメントとして形成されていることを特徴とする請求項５ないし７の１つに記載のシム装置。
9. 成形部品（１４）が非磁性材料から成る容器（２０）内に配設され、この容器（２０）がアンテナ導体（２）の空洞（１２）内に挿入されることを特徴とする請求項５ないし８の1つに記載のシム装置。
10. 容器（２０）が成形部品（１４）を収容するための室（２２）を有することを特徴とする請求項９記載のシム装置。
11. シムエレメントとして電気導体（２４）が空洞（１２）内に収容され、この電気導体（２４）が電源（２６）に接続可能であることを特徴とする請求項１ないし４の1つに記載のシム装置。
12. アンテナ導体（２Ｂ、２Ｄ）が金属管（１６）として形成され、空洞（１２）が金属管（１６）の内部空洞によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし１１の１つに記載のシム装置。
13. アンテナ導体（２Ａ、２Ｃ）が電気絶縁材料から成る支持管（８）を有し、この支持管（８）が外面上に導電層（１０）を有し、空洞（１２）が支持管（８）の内部空洞によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし１１の１つに記載のシム装置。

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