JP5203682B2 - MRI apparatus, NMR analyzer, and static magnetic field generator - Google Patents
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この発明は、均一性の高い静磁場を発生する架台と、その架台を装備するMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置及びNMR(Nuclar Magnetic Resonance)分析装置に関するものである。 The present invention relates to a gantry that generates a highly uniform static magnetic field, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus and an NMR (Nuclar Magnetic Resonance) analyzer equipped with the gantry.
MRI装置やNMR分析装置は、MR信号の元となる核磁性の量子化による静磁場を発生させる目的で静磁場発生手段を装備している。そして、この静磁場発生手段は、静磁場を発生する静磁場発生部とこの静磁場の均一度を調整するシミング部とを有している。 The MRI apparatus and the NMR analyzer are equipped with a static magnetic field generating means for the purpose of generating a static magnetic field by quantization of nuclear magnetism that is the source of the MR signal. The static magnetic field generation means includes a static magnetic field generation unit that generates a static magnetic field and a shimming unit that adjusts the uniformity of the static magnetic field.
図7はMRI装置或いはNMR分析装置に装備される静磁場発生部の発生する静磁場の様子を示す概略の断面図であり、静磁場発生部の軸方向長さが比較的長いものの様子を示している。静磁場発生部10Aは超電導磁石にて構成されており、概略円筒状を成す真空容器内部に冷媒とともに収納された超伝導コイル12Aを有している。そして、静磁場発生部10Aは、ボア(円筒の内側空間)内に図中点線にて示す磁場(静磁場)を発生する。この静磁場はMRI撮像動作及びNMR分析動作において基礎となるものであるため高い均一性に保つ必要があり、特に図中一点鎖線にて示す撮像領域内では、均一度が数ppm以下となるように静磁場不均一を補正する必要がある。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the state of the static magnetic field generated by the static magnetic field generator provided in the MRI apparatus or NMR analyzer, and shows the state where the axial length of the static magnetic field generator is relatively long. ing. The static
従来、静磁場不均一を補正する技術の1つとして、鉄片(鉄シム)を所望の位置に配置することにより磁場を整えるシミング(パッシブシム)が提案されている。これを実現するシミング構造部は、例えば、超伝導磁石装置10Aのボア内に配設される図示しないシムトレイにより構成される。このシムトレイは、連続して形成された複数のポケットを有しており、所定のポケットに所定枚数の鉄シムを収納することにより、所望の位置に所望量の鉄シムを配置して、静磁場の不均一を補正する(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, as one technique for correcting static magnetic field inhomogeneity, shimming (passive shim) in which a magnetic field is adjusted by arranging an iron piece (iron shim) at a desired position has been proposed. The shimming structure for realizing this is constituted by, for example, a shim tray (not shown) disposed in the bore of the
図8は近年に見られる軸方向長さが比較的短い静磁場発生部の発生する静磁場の様子を示す概略の断面図である。MRI装置においては、近年被検者へ与える閉塞感を低減する目的で軸長を短くする傾向にある。ここで、超伝導磁石で構成された静磁場発生部の形成する静磁場は、超伝導コイル12A及び超伝導コイル12Bの影響により、図7および図8に示すように、静磁場発生部10A,10Bの軸方向端部近傍において大きく乱れる特徴がある。図7に示すような軸方向長さが比較的長い静磁場発生部10Aでは、撮像領域がこの乱れの位置から離れた位置にあるため、さほど影響を受けることがなく、少量の鉄シムで静磁場の補正することができた。しかし、図8に示すような軸方向長さが比較的短い静磁場発生部10Bでは、超伝導コイル12Bと図中一点鎖線にて示す撮像領域との間の距離が短いため、超伝導コイル12Bによる磁場の乱れの影響を大きく受け、静磁場を均一なものとするために多くの量の鉄シムを必要とした。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a state of a static magnetic field generated by a static magnetic field generator having a relatively short axial length as seen in recent years. In recent years, the MRI apparatus tends to shorten the axial length for the purpose of reducing the feeling of obstruction given to the subject. Here, as shown in FIGS. 7 and 8, the static magnetic field generated by the static magnetic field generating unit composed of the superconducting magnet is influenced by the
しかしながら、上述のように大量の鉄シムを使用すると、以下のような2次的な不具合が発生するので課題とされていた。すなわち、鉄は温度によって磁化率が変化し、温度が上昇すると磁化率が減少する。鉄シムは一般的に傾斜磁場コイルの近傍に配置されるので、運転中に傾斜磁場コイルにより暖められることがある。このようにして鉄シムが暖まると、鉄シムは当初調整した量の補正を行わず、静磁場の均一性が低減して撮像動作や分析動作を良好に行うことができない。 However, if a large amount of iron shim is used as described above, the following secondary problems occur, which has been a problem. That is, the magnetic susceptibility of iron changes with temperature, and the magnetic susceptibility decreases with increasing temperature. Since the iron shim is generally placed in the vicinity of the gradient coil, it may be warmed by the gradient coil during operation. When the iron shim is warmed in this way, the iron shim does not correct the initially adjusted amount, and the uniformity of the static magnetic field is reduced, so that the imaging operation and the analysis operation cannot be performed satisfactorily.
また、大きな量の鉄シムには磁場の影響により大きな応力が働く。そのため、接着した鉄シムが剥がれたり、例えば鉄シムの支持構造であるシムトレイが損傷したり、装置が微少に歪んだりすることがあった。 A large amount of iron shim is subjected to a large stress due to the influence of a magnetic field. Therefore, the adhered iron shim may be peeled off, for example, a shim tray that is a support structure of the iron shim may be damaged, or the apparatus may be slightly distorted.
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、静磁場発生部のボア内に配置する鉄シムを減量することができ、これにより、装置動作時の静磁場の均一性を向上させるとともに鉄シム支持構造の破損を抑制することのできるMRI装置、NMR分析装置及び架台を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems caused by the prior art, and can reduce the amount of iron shim disposed in the bore of the static magnetic field generation unit, whereby the static magnetic field during device operation can be reduced. An object of the present invention is to provide an MRI apparatus, an NMR analysis apparatus, and a gantry that can improve the uniformity of the iron shim and suppress the breakage of the iron shim support structure.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係るMRI装置は、静磁場を発生する静磁場発生部と、前記静磁場内に配置された被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場が印加された被検体から磁気共鳴信号を受信する高周波コイルと、前記静磁場発生部の円筒の内側に配置され、前記静磁場発生部の中心軸方向における中央部に配置された第一の鉄シムと、前記円筒の外側に配置され、前記静磁場発生部の中心軸方向における端部に配置された第二の鉄シムとを備え、前記円筒の内側では、前記静磁場発生部の中心軸方向における端部に鉄シムが配置されないことを特徴とする。 To solve the above problems and achieve an object, MRI apparatus according to the present invention, a static magnetic field generator for generating a static magnetic field, gradient magnetic field for applying a gradient magnetic field to the subject disposed within the static magnetic field A coil, a high-frequency coil that receives a magnetic resonance signal from the subject to which the gradient magnetic field is applied, and an inner side of a cylinder of the static magnetic field generation unit, and a central part in the central axis direction of the static magnetic field generation unit a first iron shims, are disposed outside the cylinder, and a second iron shims arranged on the end in the central axis direction of the static magnetic field generating section, the inside of the cylinder, said static An iron shim is not disposed at an end portion in the central axis direction of the magnetic field generation unit .
また、本発明に係るNMR分析装置は、静磁場を発生する静磁場発生部と、前記静磁場内に配置された分析試料に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場が印加された分析試料から磁気共鳴信号を受信する高周波コイルと、前記静磁場発生部の円筒の内側に配置され、前記静磁場発生部の中心軸方向における中央部に配置された第一の鉄シムと、前記円筒の外側に配置され、前記静磁場発生部の中心軸方向における端部に配置された第二の鉄シムとを備え、前記円筒の内側では、前記静磁場発生部の中心軸方向における端部に鉄シムが配置されないことを特徴とする。 Further, NMR analysis apparatus according to the present invention, a static magnetic field generator for generating a static magnetic field, a gradient magnetic field coil for applying a gradient magnetic field in the analysis sample placed in the static magnetic field, the gradient magnetic field is applied a radio frequency coil for receiving magnetic resonance signals from the analysis sample, wherein is arranged inside the cylinder of the static magnetic field generating portion, a first iron shims disposed in the central portion in the central axis direction of the static magnetic field generating section, the A second iron shim disposed outside the cylinder and disposed at an end portion in the central axis direction of the static magnetic field generation unit, and inside the cylinder, an end portion in the central axis direction of the static magnetic field generation unit An iron shim is not disposed on the surface.
また、本発明に係る静磁場発生部は、円筒形状の容器の中で冷却液に浸漬されて収納され、静磁場を発生する超伝導コイルと、前記円筒の内側に配置され、前記超伝導コイルの中心軸方向における中央部に配置された第一の鉄シムと、前記円筒の外側に配置され、前記超伝導コイルの中心軸方向における端部に配置された第二の鉄シムとを備え、前記円筒の内側では、前記超伝導コイルの中心軸方向における端部に鉄シムが配置されないことを特徴とすることを特徴とする。 Further, the static magnetic field generating unit according to the present invention is immersed in a cooling liquid in a cylindrical container and stored, and a superconducting coil that generates a static magnetic field is disposed inside the cylinder, and the superconducting coil comprising of a first iron shims disposed in the central portion in the central axis direction, are disposed outside the cylinder, and a second iron shims arranged on the end in the central axis direction of the superconducting coil, An iron shim is not disposed at the end of the superconducting coil in the central axis direction inside the cylinder .
本発明によれば、静磁場発生部のボア内に配置する鉄シムを減量することができ、これにより、装置動作時の静磁場の均一性を向上させるとともに鉄シム支持構造の破損を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the amount of iron shim disposed in the bore of the static magnetic field generation unit, thereby improving the uniformity of the static magnetic field during operation of the apparatus and suppressing damage to the iron shim support structure. be able to.
以下に添付図面を参照して、本発明に係るMRI装置の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Exemplary embodiments of an MRI apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
この実施例は、従来多くの量の鉄シムの配置を必要としていたボア内の軸方向端部に鉄シムを配置しないようにして、同部分の静磁場を補正する代替えのものとして別の鉄シムをボア外の静磁場発生部の端部に配置するものである。 This embodiment avoids placing iron shims at the axial ends in bores that previously required the placement of large amounts of iron shims and replaces other irons as an alternative to compensate for the static magnetic fields in those parts. The shim is arranged at the end of the static magnetic field generation unit outside the bore.
図1は本発明に係るMRI装置のシステム構成図である。例えばMRI装置100は、架台90と、図示しない寝台に設けられた天板40と、傾斜磁場電源45と、送信部48と、受信部49と、オペレータコンソール部80とを有している。架台90は、静磁場発生部10と、傾斜磁場コイル構造体20と、高周波コイル30とを有している。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an MRI apparatus according to the present invention. For example, the
静磁場発生部10においては、概略厚肉円筒形状の真空容器11の中に超伝導コイル12が冷却液に浸漬されて収納されている。超伝導コイル12は、真空容器11の軸方向両端部に大きな磁場を発生させるものが収納されている。静磁場発生部10は、ボア内(静磁場発生部10の円筒内部の空間)に静磁場を発生する。真空容器11の軸方向両端部には、本実施例の特徴である第二の鉄シムを構成する鉄シム51と鉄シム52とが取り付けられている。鉄シム51は、真空容器11の軸方向の両端面11aに固定されている。一方、鉄シム52は、真空容器11の軸方向両端部の外周面11bに固定されている。これらの鉄シム51と鉄シム52は、ボア内の円柱形の撮像領域の主に軸方向両端部の静磁場を補正する。
In the static
傾斜磁場コイル構造体20は、静磁場発生部10の内側に固定されている。傾斜磁場コイル構造体20は、概略円筒形状をなし、X,Y,Z軸に傾斜磁場を与えるメインコイル(傾斜磁場コイル)21と、メインコイル21の漏洩磁場をキャンセルするシールドコイル22とを有している。そして、メインコイル21とシールドコイル22に挟まれて鉄シム支持構造であるシムトレイ60が配置されている。シムトレイ60には第一の鉄シムを構成する鉄シム71が収納されている。鉄シム71は、ボア内の円柱形の撮像領域の主に中間部の静磁場を補正する。そして、第二の鉄シムを構成する鉄シム51,52及び第一の鉄シムを構成する鉄シム71は、静磁場均一度を調整するシミング構造部を構成している。
The gradient magnetic
高周波コイル30は、傾斜磁場コイル構造体20の均一磁場領域側に固定されている。そして、被検体Pは、均一磁場領域に配置され水平方向に移動可能な天板40上に横たえられる。なお、本実施例のボアの大きさは、一例として患者ボア軸長1.495m、開口部径65.5cmである。また、このとき静磁場発生部10の磁石軸長は1.400mである。高周波コイル30は、送信部48から高周波パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。また高周波コイル30は、高周波磁場の影響により被検体Pから放射される磁気共鳴信号を受信する。
The
送信部48は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部および高周波電力増幅部を有している。発振部は、静磁場中における対象原子核に固有の共鳴周波数の高周波信号を発生する。位相選択部は、高周波信号の位相を選択する。周波数変調部は、位相選択部から出力された高周波信号の周波数を変調する。振幅変調部は、周波数変調部から出力された高周波信号の振幅を例えばシンク関数に従って変調する。高周波電力増幅部は、振幅変調部から出力された高周波信号を増幅する。そしてこれらの各部の動作の結果として送信部48は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを高周波コイル30に送信する。
The
受信部49は、選択器、前段増幅器、位相検波器およびアナログデジタル変換器を有している。選択器は、高周波コイル30から出力される磁気共鳴信号を選択的に入力する。受信部49は、選択器から出力される磁気共鳴信号を増幅する。位相検波器は、前置増幅器から出力される磁気共鳴信号の位相を検波する。アナログデジタル変換器は、位相検波器から出力される信号をデジタル信号に変換する。
The receiving
オペレータコンソール部80は、インターフェース部81、データ収集部82、再構成部83、記憶部84、表示部85、入力部86および制御部87を有している。インターフェース部81には、傾斜磁場電源45、送信部48および受信部49が接続されている。インターフェース部81は、これらの接続された各部とオペレータコンソール部80との間で授受される信号の入出力を行う。
The
データ収集部82は、受信部49から出力されるデジタル信号をインターフェース部81を介して収集する。データ収集部82は、収集したデジタル信号、すなわち磁気共鳴信号データを、記憶部84に格納する。再構成部83は、記憶部84に記憶された磁気共鳴信号データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成を実行し、被検体P内の所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを求める。
The
記憶部84は、磁気共鳴信号データと、スペクトラムデータあるいは画像データとを、被検体P毎に記憶する。表示部85は、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を制御部87の制御の下に表示する。表示部85としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。入力部86は、技師からの各種指令や情報入力を受け付ける。制御部87は、これら各部を総括的に制御してMRI装置の撮像動作を制御する。
The
図2は静磁場発生部10の一側の端部に鉄シム51,52が固定された様子を示す斜視図である。図3は2枚重ねて固定された鉄シム51,52を拡大して示す斜視図である。図4は鉄シム51,52の上面図である。なお、図では鉄シムの厚さを強調して記載している。本実施例の鉄シム51と鉄シム52とは互いに同形状で矩形平板状を成しており、中央部に締着ボルト53を貫通させる貫通穴51aが開けられている。鉄シム51と鉄シム52の大きさは、一例として、長辺が50mm、短辺が40mm、厚さが20mmで最大5枚まで重ねて取り付けられるようになっている。貫通穴51aは取り付け位置の微調整が可能なように長手方向に延びる長穴とされている。さらに、鉄シム51,52の表面には、図4に示すように、微調整を容易とするための目盛51bが刻印されている。
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the iron shims 51 and 52 are fixed to one end of the static magnetic
鉄シム51,52は、真空容器11の端面11a及び外周面11bに形成された図示しない雌ねじ穴に締着ボルト53にて固定されている。鉄シム51を固定するための24個の雌ねじ穴が、真空容器11の端面11aの内径穴に近い位置に同心円に沿って等間隔に形成されている。また、鉄シム52を固定するための24個の雌ねじ穴が、真空容器11の外周面11bの端面11aに近い位置に全周にわたって等間隔に形成されている。鉄シム51と鉄シム52とは、撮像領域両端部の静磁場を補正する目的で必要な箇所に必要な枚数だけ取り付けられる。鉄シム51,52とこれを取り付ける雌ねじ穴とは、厳しく寸法管理されて作製されている。鉄シム51,52に関しては、加えて材料の鉄含有量も厳しく管理されている。そして、取り付け位置と取り付け枚数により、撮像領域の軸方向両端部の静磁場が正確に補正される。締着ボルト53に関しては、寸法管理が難しいため磁場に影響を与えることがないように非磁性材料である例えばステンレスにて作製されている。なお、本実施例では、厚さが20mmの鉄シム51,52を枚数を変えて取り付けることより調整をするが、予め異なる厚さの鉄シムを用意しておき適切なものを選択して取り付けることにより調整をしてもよい。なお、本実施例の第二の鉄シム51,52は、円周方向に断続的に設けられているが、隣り合う鉄シムをさらに近づけてリング状の配置としてもよい。リング状の配置とすることでさらに微細な調整をすることができる。また、第二の鉄シム51、52そのものをリング状としてもよい。
The iron shims 51 and 52 are fixed by fastening
図5は傾斜磁場コイル構造体20の斜視図である。傾斜磁場コイル構造体20は、概略円筒状のメインコイル21とシールドコイル22とを有し、これら2つのコイル21,22の間に24本のシムトレイ挿入ガイド23が形成されている。シムトレイ挿入ガイド23は、傾斜磁場コイル構造体20の両端面に開口を形成し、傾斜磁場コイル構造体20の長手方向に全長にわたって形成された貫通穴である。シムトレイ挿入ガイド23は、2つのコイル21,22に挟まれた領域に互いに平行に円周方向に等間隔に形成されている。24本のシムトレイ60は、各々このシムトレイ挿入ガイド23に挿入されて傾斜磁場コイル構造体20の中央部に固定されている。シムトレイ60は、非磁性かつ非電導性材料である樹脂にて作製され、概略棒状を成し、傾斜磁場コイル構造体20の両端部を除いた長さを有している。つまり、本実施例のシムトレイ60は、従来のシムトレイよりも両端部が所定の長さだけ短くされている。
FIG. 5 is a perspective view of the
図6はシムトレイ60の詳細を示す斜視図である。シムトレイ60は、細長箱状のトレイ本体61と蓋体62とから構成されている。トレイ本体61には長手方向に連続して複数のポケット61aが形成されている。鉄シム71は、撮像領域中間部の静磁場を補正する目的で必要な箇所のポケット61aに必要な枚数だけ収納される。鉄シム71の大きさは、一例として、長辺が40mm、短辺が30mm、厚さが3mmで最大10枚まで重ねて収納されるようになっている。鉄シム71とシムトレイ60とは、鉄分の含有量と寸法とが厳しく管理されて作製され、鉄シム71の収納位置と収納枚数により、撮像領域の軸方向中間部の静磁場が正確に補正される。
FIG. 6 is a perspective view showing details of the
このように、本実施例のシミング構造部は、従来多くの量の鉄シムを必要としていたボア内の撮像領域の軸方向両端部に鉄シムを配置せず、代わりにこの部分の静磁場を補正する鉄シムをボア外の静磁場発生部10の両端部に配置している。ボア外に移動された鉄シムは、補正する磁場から離れるのでさらに多くの量の鉄シムを必要とする。しかしながら、ボア外に移動された鉄シムは、傾斜磁場コイル構造体20から離れるため温度の影響を受けることがない。また、トレイ端部の静磁場の勾配が大きい場所に在った鉄シムがなくなることで、傾斜磁場コイルとシムトレイに働く電磁力が小さくなる。
As described above, the shimming structure portion of this embodiment does not place iron shims at both ends in the axial direction of the imaging region in the bore, which conventionally required a large amount of iron shims. Iron shims to be corrected are arranged at both ends of the static magnetic
なお、シミュレーションと実験の結果、本実施例の患者ボア軸長1.495m、開口部径65.5cm、静磁場発生部10の磁石軸長は1.400mといった条件のとき、端面11aに固定される第二の鉄シム51を、静磁場発生部10の中心軸から半径方向に0.7mから0.75mの範囲に数cm〜10cmの厚さにリング状に配置して、外周面11bに固定される第二の鉄シム52については、静磁場発生部10の中心軸から半径方向に0.99m、軸方向両端部からそれぞれ0.5mから0.7mおよび−0.7mから−0.5mの範囲に数cm〜10cmの厚さにリング状に配置して、さらに第一の鉄シム71を、静磁場発生部10の軸方向中心から前後方向に+/−20cmの範囲に配置すると、超伝導コイル12の影響を受けることなく最も効率的に静磁場均一度の補正ができることが解っている。
As a result of simulation and experiment, when the patient bore axial length of this example is 1.495 m, the opening diameter is 65.5 cm, and the magnetic axial length of the static magnetic
以上のように、本実施例のMRI装置100は、概略円筒状を成し、内部空間に静磁場を発生する静磁場発生部10と、静磁場の均一度を調整するシミング構造部とを備えており、シミング構造部は、静磁場発生部10のボア外の軸方向端部に配置された第二の鉄シム51,52と、静磁場発生部10のボア内の軸方向中間部に配置された第一の鉄シム71とを備えている。そのため、静磁場発生部10のボア内に配置する鉄シムを減量することができ、これにより、装置動作時の静磁場の均一性をさらに向上させることができる。また、シムトレイ60等の鉄シム支持構造の破損を抑制することができる。
As described above, the
また、第二の鉄シム51,52は、静磁場発生部10の真空容器11の端面11a及び外周面11bに固定されている。そのため、締着ボルト53などの締結具にて、比較的容易にかつ強固に固定することができる。
The second iron shims 51 and 52 are fixed to the
さらに、静磁場発生部10のボア内の中央部には、従来と同じようにシムトレイ60を配置して、撮像領域の中間部の静磁場を補正するので、静磁場の微調整を従来通り良好に行うことができる。
Furthermore, since the
なお、本実施例の鉄シム51,52(第二の鉄シム)は、締着ボルト53にて固定されているが、このような締結具に限定されず、例えば接着剤等により固定されてもよい。さらに最終的に静磁場の調整が完了した際には溶接されてよい。
The iron shims 51 and 52 (second iron shims) of the present embodiment are fixed by fastening
また、第二の鉄シムを構成する鉄シム51,52は、円周方向に断続的に配置されているが、円周方向に均一な磁場補正を行いたい場合には、円周方向に連続する鉄シム、つまり環状の鉄シムを配置してもよい。 In addition, the iron shims 51 and 52 constituting the second iron shim are intermittently arranged in the circumferential direction. However, when uniform magnetic field correction is desired in the circumferential direction, the iron shims 51 and 52 are continuously arranged in the circumferential direction. An iron shim to be used, that is, an annular iron shim may be arranged.
また、本実施例の鉄シム71(第一の鉄シム)は、シムトレイ60に収納されて配置されているが、このような方法によらず、締結具や接着剤により傾斜磁場コイル構造体20に直接固定されてもよい。シムトレイ60に収納された状態で傾斜磁場コイル構造体20に締結具や接着剤により固定されてもよい。
Moreover, although the iron shim 71 (first iron shim) of the present embodiment is housed and arranged in the
さらに、本実施例の鉄シム71は、従来のものより短くされたシムトレイ60に収納されているが、従来と同じシムトレイを用いてシムトレイの両端部に鉄シム71を収納しないようにしてもよい。
Furthermore, although the
また、本実施例では、傾斜磁場コイル構造体20が真空容器で囲まれていない場合について説明したが、傾斜磁場コイル構造体20で発生する騒音を抑える静音化機構として、傾斜磁場コイル構造体20が真空容器で囲まれている場合もある。図9は、斜磁場コイル構造体20が真空容器で囲まれている場合の静磁場発生部10および傾斜磁場コイル構造体20の側端近傍の構造を示す断面図である。なお、図9は、静磁場中心を通る鉛直面での断面を示している。図10は図9中のA−A線の位置における断面図である。また、静磁場発生部10および傾斜磁場コイル構造体20は、外側の枠体のみを示している。
In the present embodiment, the case where the gradient magnetic
傾斜磁場コイル構造体20の内側には、ボアチューブ31が配置されている。ボアチューブ31は、中空の円筒状をなし、被検体Pが傾斜磁場コイル構造体20に直接接触することを防止する。
A
また静磁場発生部10および傾斜磁場コイル構造体20の側端近傍には、真空容器32、固定具33,34、Oリング35、Oリング押さえ36、防振材37、支持部材38a、防振材39aおよび支持部材38bが配置されている。
Further, in the vicinity of the side ends of the static magnetic
真空容器32は、中央に円形の穴が開いた円盤状をなす。中央の穴の径は、ボアチューブ31の外径よりも若干大きくなっており、この穴にボアチューブ31が通されている。真空容器32は、その外周側の辺縁近傍において、静磁場発生部10に設けられた固定軸10aに固定具33,34によって固定される。また真空容器32には円弧状の凸部32aが形成されている。凸部32aは、静磁場発生部10に当接される。
The
真空容器32の上記の穴に面した辺縁には外側に向かって広がるテーパ32bが円周状に形成されている。このテーパ32bとボアチューブ31の外側面との間には、Oリング35が配置される。Oリング35は、Oリング押さえ36によってテーパ32bおよびボアチューブ31とに当接した状態に押さえられる。また真空容器32とボアチューブ31の外側面との間隙には、ボアチューブ31の上側の一部に防振材37が配置される。
A
ボアチューブ31は、下方に取り付けられた支持部材38aが真空容器32に設けられた凸部32cに防振材39aを介して当接することにより支持される。
傾斜磁場コイル構造体20は、その側端に取り付けられた支持部材38bおよび防振材39bを介して静磁場発生部10に設けられた支持部10bに当接される。凸部32aは、固定軸10aと干渉しないように形成されている。
The
The gradient magnetic
かくして以上のような構造により、傾斜磁場コイル構造体20の周囲には、静磁場発生部10、ボアチューブ31および真空容器32により囲われた空間Sが形成される。そしてこの空間Sを真空とすることによって、傾斜磁場コイル構造体20で発生した騒音が周囲に伝達されるのを防止することができる。
Thus, with the structure as described above, a space S surrounded by the static magnetic
また、空間Sを真空とすると、真空容器32は気圧によって空間Sの側に、すなわち軸方向に押しつけられる。しかしながら真空容器32は、静磁場発生部10への固定箇所の他に、凸部32aによっても静磁場発生部10に当接しているので、真空容器32からの軸方向の荷重は真空容器32自体と静磁場発生部10とにより受けることができる。このため、ボアチューブ31は真空容器32からの軸方向の荷重を受ける必要がなく、ボアチューブ31と真空容器32とを剛に結合する必要がない。この結果、真空容器32からボアチューブ31への振動伝達を軽減することができるとともに、ボアチューブ31の厚みを薄くすることが可能である。
When the space S is evacuated, the
また、傾斜磁場コイル構造体20と静磁場発生部10とを防振材39bを介して当接する柔構造とすることにより、傾斜磁場コイル構造体20の振動が静磁場発生部10に伝わることを防ぎ、傾斜磁場コイル構造体20の振動に起因する騒音の発生を抑制することができる。したがって、静音化機構の点からは傾斜磁場コイル構造体20と静磁場発生部10とを柔構造で結合することが重要であり、シムトレイ内の鉄シム71の一部を静磁場の外に出すことによって、シムトレイ60が鉄シム71から受ける力を減らし、斜磁場コイル構造体20の位置変化を減らすことができ、傾斜磁場支持構造をより柔な構造とすることができる。
Further, by adopting a flexible structure in which the
なお、本実施例のMRI装置100の架台90は、MRI装置用のものであるが、この発明の技術的思想は、NMR分析装置に装備される静磁場発生手段に適用しても有効である。さらに両装置にかぎらず、静磁場を発生させる静磁場発生部と鉄シムにより静磁場の均一性を調整するシミング構造とを備える装置であれば適用して有効である。
The
この発明は、均一性の高い静磁場の発生を必要とするMRI装置及びNMR分析装置に適用されて好適なものである。 The present invention is suitably applied to an MRI apparatus and an NMR analyzer that require generation of a highly uniform static magnetic field.
10 静磁場発生部
10a 固定軸
10b 支持部
11 真空容器
11a 端面
11b 外周面
12 超伝導コイル
20 傾斜磁場コイル構造体
21 メインコイル(傾斜磁場コイル)
22 シールドコイル
23 シムトレイ挿入ガイド
30 高周波コイル
31 ボアチューブ
32 真空容器
32a,32c 凸部
32b テーパ
33,34 固定具
35 Oリング
36 Oリング押さえ
37,39a,39b 防振材
38a,38b 支持部材
40 天板
45 傾斜磁場電源
48 送信部
49 受信部
51,52 鉄シム(第二の鉄シム)
51a 貫通穴
51b 目盛
53 締着ボルト
60 シムトレイ
61 トレイ本体
61a ポケット
62 蓋体
71 鉄シム(第一の鉄シム)
80 オペレータコンソール部
81 インターフェース部
82 データ収集部
83 再構成部
84 記憶部
85 表示部
86 入力部
87 制御部
90 架台
100 MRI装置
P 被検体
DESCRIPTION OF
22
51a Through
80
Claims (14)
前記静磁場内に配置された被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
前記傾斜磁場が印加された被検体から磁気共鳴信号を受信する高周波コイルと、
前記静磁場発生部の円筒の内側に配置され、前記静磁場発生部の中心軸方向における中央部に配置された第一の鉄シムと、
前記円筒の外側に配置され、前記静磁場発生部の中心軸方向における端部に配置された第二の鉄シムとを備え、
前記円筒の内側では、前記静磁場発生部の中心軸方向における端部に鉄シムが配置されないことを特徴とするMRI装置。 A static magnetic field generator for generating a static magnetic field;
A gradient coil for applying a gradient magnetic field to a subject arranged in the static magnetic field;
A high frequency coil for receiving a magnetic resonance signal from a subject to which the gradient magnetic field is applied ;
A first iron shim disposed inside a cylinder of the static magnetic field generation unit, and disposed at a central part in a central axis direction of the static magnetic field generation unit;
A second iron shim disposed outside the cylinder and disposed at an end portion in a central axis direction of the static magnetic field generation unit ;
The MRI apparatus is characterized in that an iron shim is not disposed at an end portion in the central axis direction of the static magnetic field generating portion inside the cylinder .
ことを特徴とする請求項1に記載のMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 1, wherein the second iron shim is fixed to an outer peripheral surface of the static magnetic field generation unit.
ことを特徴とする請求項1に記載のMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 1, wherein the second iron shim is fixed to an end face of the static magnetic field generation unit.
前記第二の鉄シムは、前記超伝導磁石の真空容器に固定されている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかひとつに記載のMRI装置。 The static magnetic field generator is composed of a superconducting magnet,
The second iron shims, MRI apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is fixed to the vacuum vessel of the superconducting magnet.
ことを特徴とする請求項4に記載のMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 4, wherein the second iron shim is an iron piece arranged in a circumferential direction of the vacuum vessel.
ことを特徴とする請求項4に記載のMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 4, wherein the second iron shim is an annular member along a cylindrical shape of the vacuum vessel.
ことを特徴とする請求項4に記載のMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 4, wherein the second iron shim is fixed to the vacuum vessel with a fastening bolt made of a nonmagnetic material.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかひとつに記載のMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 1, wherein the first iron shim is housed in a shim tray and disposed in a bore of the static magnetic field generation unit.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかひとつに記載のMRI装置。 The MRI apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the first iron shim is attached to the gradient magnetic field coil disposed in a bore of the static magnetic field generation unit.
ことを特徴とする請求項1に記載のMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 1, wherein the second iron shim is fixed in a range of 0.7 m to 0.75 m in a radial direction from a central axis of the static magnetic field generation unit.
ことを特徴とする請求項1に記載のMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 1, wherein the first iron shim is fixed in a range of 20 cm in the front-rear direction from the axial center of the static magnetic field generation unit.
ことを特徴とする請求項1に記載のMRI装置。 The MRI apparatus according to claim 1, further comprising a structure that flexibly supports the gradient magnetic field coil as a silencer mechanism that suppresses noise generated by the gradient magnetic field coil.
前記静磁場内に配置された分析試料に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
前記傾斜磁場が印加された分析試料から磁気共鳴信号を受信する高周波コイルと、
前記静磁場発生部の円筒の内側に配置され、前記静磁場発生部の中心軸方向における中央部に配置された第一の鉄シムと、
前記円筒の外側に配置され、前記静磁場発生部の中心軸方向における端部に配置された第二の鉄シムとを備え、
前記円筒の内側では、前記静磁場発生部の中心軸方向における端部に鉄シムが配置されないことを特徴とするNMR分析装置。 A static magnetic field generator for generating a static magnetic field;
A gradient magnetic field coil for applying a gradient magnetic field to the analysis sample disposed in the static magnetic field;
A high-frequency coil for receiving a magnetic resonance signal from the analysis sample to which the gradient magnetic field is applied ;
A first iron shim disposed inside a cylinder of the static magnetic field generation unit, and disposed at a central part in a central axis direction of the static magnetic field generation unit;
A second iron shim disposed outside the cylinder and disposed at an end portion in a central axis direction of the static magnetic field generation unit ;
An NMR analyzer characterized in that an iron shim is not disposed at an end portion in the central axis direction of the static magnetic field generating portion inside the cylinder .
前記円筒の内側に配置され、前記超伝導コイルの中心軸方向における中央部に配置された第一の鉄シムと、
前記円筒の外側に配置され、前記超伝導コイルの中心軸方向における端部に配置された第二の鉄シムとを備え、
前記円筒の内側では、前記超伝導コイルの中心軸方向における端部に鉄シムが配置されないことを特徴とする静磁場発生部。 A superconducting coil that is immersed in a cooling liquid and stored in a cylindrical container and generates a static magnetic field;
A first iron shim disposed inside the cylinder and disposed in a central portion in a central axis direction of the superconducting coil ;
A second iron shim disposed outside the cylinder and disposed at an end in the central axis direction of the superconducting coil ;
A static magnetic field generating unit , wherein an iron shim is not disposed at an end of the superconducting coil in a central axis direction inside the cylinder .
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