JP5536429B2 - Magnetic resonance imaging apparatus and magnetic field homogeneity adjustment method of the apparatus - Google Patents

Magnetic resonance imaging apparatus and magnetic field homogeneity adjustment method of the apparatus Download PDF

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Description

本発明は、磁気共鳴現象を利用して被検体の所望箇所を画像化する磁気共鳴イメージング装置(以下MRI装置という)に関し、特に撮像空間に所望の均一度の静磁場を調整する技術に関する。   The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as an MRI apparatus) that images a desired portion of a subject using a magnetic resonance phenomenon, and more particularly to a technique for adjusting a static magnetic field having a desired uniformity in an imaging space.

MRI装置は、均一の静磁場中の撮像空間に配置された被検体中の核スピンの磁気共鳴現象(以下、「NMR現象」と記す)から得られるNMR信号を計測し、被検体中の各スピン密度分布、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。MRI装置の磁場発生源としては、前記静磁場を発生する静磁場発生装置と、NMR信号に位置情報を与えるための傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生装置とが用いられる。このとき静磁場発生装置が発生する静磁場の均一度が変動すると、これに重畳される傾斜磁場の直線性が劣化し、位置情報にずれが生じるため、画像上の歪みや欠損等を生じさせ、画像の正確さ、鮮明さを損なうことになり、診断上の大きな障害となる。このため、静磁場の均一度を保持することが非常に重要である。   The MRI apparatus measures the NMR signal obtained from the magnetic resonance phenomenon (hereinafter referred to as “NMR phenomenon”) of the nuclear spin in the subject placed in the imaging space in a uniform static magnetic field, and The spin density distribution, relaxation time distribution, and the like are displayed as tomographic images. As a magnetic field generation source of the MRI apparatus, a static magnetic field generation apparatus that generates the static magnetic field and a gradient magnetic field generation apparatus that generates a gradient magnetic field for giving positional information to an NMR signal are used. At this time, if the uniformity of the static magnetic field generated by the static magnetic field generator fluctuates, the linearity of the gradient magnetic field superimposed on it deteriorates and the positional information shifts, resulting in distortion or loss on the image. This will impair the accuracy and clarity of the image, which is a major obstacle to diagnosis. For this reason, it is very important to maintain the uniformity of the static magnetic field.

静磁場発生装置は、撮像空間に高均一であり長期間安定かつ高磁場が要求されるため、超電導磁石を使用するのが一般的となっている。さらに、超電導磁石としては、高磁場を発生するのに高効率である円筒形状の磁石が普及している。   Since a static magnetic field generator is required to have a high uniformity in an imaging space, a long-term stable and high magnetic field, it is common to use a superconducting magnet. Furthermore, as a superconducting magnet, a cylindrical magnet that is highly efficient for generating a high magnetic field is widespread.

この円筒型超電導磁石の内部には、低温槽あるいは、液体ヘリウムまたはその他の低温寒剤を封入した低温容器内部に複数個の超電導コイルが配置されている。さらに、低温槽あるいは低温容器の外側には、外部からの熱侵入を断熱するための輻射シールドと真空層を有している。通常、低温槽あるいは低温容器には、低温を維持するための冷凍機が接続されている。   Inside the cylindrical superconducting magnet, a plurality of superconducting coils are arranged inside a cryogenic vessel or a cryogenic vessel filled with liquid helium or other cryogenic cryogen. Furthermore, a radiation shield and a vacuum layer are provided outside the cryostat or the cryocontainer to insulate heat from entering from the outside. Usually, a refrigerator for maintaining a low temperature is connected to the cryostat or the cryocontainer.

また、超電導磁石には、磁場中心近傍の撮像空間において、例えば、磁場の最大値と最小値の差が3ppm以下の高均一な静磁場が要求される。しかし、実際には、超電動磁石の製作時の製作寸法誤差により、前記高均一な静磁場を得ることは困難である。さらに、超電導磁石からの漏洩磁場により超電導磁石周辺に配置されている建築建材の磁化や前記漏洩磁場を抑制するために設けられている磁気シールドなどの強磁性体の影響によっても、均一磁場は乱される(以下、磁場の乱れを不整磁場と称す)。このため、MRI装置用超電導磁石には、撮像空間の磁場を微細に調整する(以下、シミングと記す)手段が備えられている。   The superconducting magnet is required to have a highly uniform static magnetic field in which the difference between the maximum value and the minimum value of the magnetic field is 3 ppm or less, for example, in the imaging space near the center of the magnetic field. However, in practice, it is difficult to obtain the highly uniform static magnetic field due to manufacturing dimensional errors at the time of manufacturing the super-electric magnet. Furthermore, the uniform magnetic field is disturbed by the magnetic field of the building materials arranged around the superconducting magnet due to the leakage magnetic field from the superconducting magnet and the influence of the ferromagnetic material such as a magnetic shield provided to suppress the leakage magnetic field. (Hereinafter, the disturbance of the magnetic field is referred to as an irregular magnetic field). For this reason, the superconducting magnet for the MRI apparatus is provided with means for finely adjusting the magnetic field in the imaging space (hereinafter referred to as shimming).

シミングとは、円筒型超電導磁石の内周部に円柱状の空洞空間(以下、円柱状ボアと記す)を有し、この円柱状ボア内部のほぼ中心位置に、直径が約45〜50cmのほぼ球形である均一磁場空間の磁場均一性を調整する作業である。このシミングを行なうための一つの手段として、高透磁率の磁性材料からなる強磁性体のシム片(以下、磁性体シムと記す)を用いて行なうパッシブシミング手段が特許文献1に開示されている。この手段は、超電導磁石の発生磁場中において、適切な位置に適切な量の磁性体シムを配置し、磁性体シムの磁化により発生する磁場を用いて前記ほぼ球形である磁場空間の磁場の乱れを補正して磁場強度を均一にするものである。   Shimming has a cylindrical hollow space (hereinafter referred to as a cylindrical bore) in the inner periphery of a cylindrical superconducting magnet, and is approximately 45-50 cm in diameter at a substantially central position inside the cylindrical bore. This is an operation to adjust the magnetic field uniformity of a uniform magnetic field space that is spherical. As one means for performing this shimming, Patent Document 1 discloses a passive shimming means that uses a ferromagnetic shim piece (hereinafter referred to as a magnetic shim) made of a magnetic material having a high magnetic permeability. . This means is that a magnetic shim of an appropriate amount is arranged at an appropriate position in the magnetic field generated by the superconducting magnet, and the magnetic field in the substantially spherical magnetic field space is disturbed by using the magnetic field generated by the magnetization of the magnetic shim. To make the magnetic field strength uniform.

前記パッシブシミングは、一般に、幅が数cm、長さが数cm、厚さ画数mm〜数cmの薄板状の、鉄または電磁鋼板などの磁性体シムが用いられる。磁性体シムを収納するシムトレイは、樹脂などの非磁性材料から形成された短冊形状であり、磁性体シムを収納するための複数個のポケットを有している。各シムポケットに磁性体シムを収納したシムトレイは、円柱状ボアの開口側より、挿入され、円柱状ボア内部の、均一磁場空間の周辺に固定される。   In the passive shimming, generally, a magnetic shim such as iron or an electromagnetic steel plate having a thin plate shape having a width of several centimeters, a length of several centimeters, and a thickness of several millimeters to several centimeters is used. A shim tray for storing a magnetic shim has a strip shape made of a non-magnetic material such as resin, and has a plurality of pockets for storing magnetic shims. A shim tray containing a magnetic shim in each shim pocket is inserted from the opening side of the cylindrical bore, and is fixed around the uniform magnetic field space inside the cylindrical bore.

このとき、円柱状ボアの内周には、ある一定角度毎に、ほぼ均等間隔に、シムトレイを配置する。各シムポケットに配置する磁性体シムの厚さおよび枚数等を変えることで、均一磁場空間の磁場調整することが可能となる。   At this time, shim trays are arranged on the inner periphery of the columnar bore at substantially constant intervals for every certain angle. It is possible to adjust the magnetic field in the uniform magnetic field space by changing the thickness and number of magnetic shims arranged in each shim pocket.

前記シミングは、初めに、磁性体シムを取り付けない状態にて超電導磁石を励磁して、均一磁場空間の多数点における静磁場を計測し、静磁場の均一性を評価する。一般に、静磁場の均一性を示す磁場成分は、Legendre関数展開項を用いて表され、それぞれ各(n,m)項(m、nは0および正の整数)によって称される。このとき、(0,0)項が要求される均一成分であり、その他の項が静磁場の乱れを示す不整磁場成分である。さらに不整磁場成分のうち、m=0(n≠0)である展開項((n,0)項)は、円柱状ボアの中心軸に対し軸対称な磁場成分を有し、これは軸対称成分と称される。これに対して、m≠0(n≠0)である展開項(n,m)項)は非軸対称成分と称される。   In the shimming, first, a superconducting magnet is excited in a state where a magnetic shim is not attached, and static magnetic fields at many points in a uniform magnetic field space are measured to evaluate the uniformity of the static magnetic field. In general, a magnetic field component indicating the uniformity of a static magnetic field is expressed using a Legendre function expansion term, and is referred to by each (n, m) term (m and n are 0 and a positive integer), respectively. At this time, the (0,0) term is a required uniform component, and the other terms are irregular magnetic field components indicating disturbance of the static magnetic field. Furthermore, among the irregular magnetic field components, the expansion term ((n, 0) term) where m = 0 (n ≠ 0) has a magnetic field component that is axisymmetric with respect to the central axis of the cylindrical bore, which is axisymmetric. It is called an ingredient. On the other hand, the expansion term (n, m) term in which m ≠ 0 (n ≠ 0) is referred to as a non-axisymmetric component.

次に、前記展開項のうち不整磁場成分を可能な限り最小とするように、各シムトレイの各ポケットに配置する磁性体シムの配置位置および配置量を最適化計算により求める。この最適化計算結果に基づき、磁性体シムをシムトレイの各ポケットに配置する。このとき、各シムトレイには、通常、大量の磁性体シムが配置されるため、磁石が励磁状態にある場合、極めて強力な電磁吸引力が働くので、励磁状態のままでシムトレイを取り出して、前記最適化計算により求めたシム量を収容したシムトレイを所望の位置に配置した場合、磁場を調整する作業者の安全性を確保することは極めて困難なものとなる。このため、一旦、超電動磁石を消磁し、大量に磁性体を配置したシムトレイを超電導磁石に設けられたシムトレイ設置箇所に配置する。次に、再度、超電導磁石を励磁して、静磁場強度を計測し、静磁場強度の均一性を評価する。通常は、シムトレイに配置する磁性体シムの磁化のばらつきやシムトレイの製作誤差等に起因する最適化計算の計算精度の影響があるため、所望とする静磁場の均一性を得るには、複数回のシミングが必要となる。このため、再度、磁性体シムの配置量および位置を最適化計算し、超電導磁石の再消磁→磁性体シムの配置→超電導磁石の再励磁→磁場強度の再計測、を所望の静磁場の均一性を得るまで繰り返す。そして、所望の静磁場の均一性が得られたならば、この時の磁性体シム量を備えた各シムトレイを超電導磁石の設置箇所に配置して、シムング作業を終える。   Next, in order to minimize the irregular magnetic field component of the developed term as much as possible, the arrangement position and the arrangement amount of the magnetic substance shim arranged in each pocket of each shim tray are obtained by optimization calculation. Based on the optimization calculation result, the magnetic material shim is placed in each pocket of the shim tray. At this time, since a large number of magnetic shims are usually arranged in each shim tray, when the magnet is in an excited state, an extremely strong electromagnetic attraction force works. When the shim tray that accommodates the shim amount obtained by the optimization calculation is disposed at a desired position, it is extremely difficult to ensure the safety of the operator who adjusts the magnetic field. For this reason, the super-electric magnet is once demagnetized, and a shim tray in which a large amount of magnetic material is arranged is arranged at a shim tray installation location provided in the superconducting magnet. Next, the superconducting magnet is excited again, the static magnetic field strength is measured, and the uniformity of the static magnetic field strength is evaluated. Usually, there is an influence of the calculation accuracy of the optimization calculation due to variations in the magnetization of the magnetic shim placed in the shim tray and manufacturing errors of the shim tray. Shimming is required. For this reason, the amount and position of the magnetic shim are optimized and calculated again, and the re-demagnetization of the superconducting magnet → the arrangement of the magnetic shim → re-excitation of the superconducting magnet → re-measurement of the magnetic field strength is made uniform. Repeat until you get sex. When the desired uniformity of the static magnetic field is obtained, each shim tray having the magnetic shim amount at this time is arranged at the location where the superconducting magnet is installed, and the shimming operation is completed.

特開2008-289703号公報JP 2008-289703 A

前記のように、パッシブシミングの過程において、各シムトレイには、磁性体シムが大量に配置されており、超電導磁石が励磁状態にあるときは、前記各シムトレイに強力な電磁吸引力が作用する。このため、磁性体シムの配置作業前、即ち、シミング時における各シムトレイの取り外し、取り付け作業時には、超電導磁石を消磁状態にし、磁性体シムに電磁吸引力が作用しないようにする必要がある。しかし、シミング過程中の消磁や励磁は、超電導磁石のクエンチおよび超電導磁石を超電導状態に保つための液体ヘリウムなどの寒剤を大量に消費する。   As described above, in the shimming process, a large number of magnetic shims are arranged on each shim tray, and when the superconducting magnet is in an excited state, a strong electromagnetic attractive force acts on each shim tray. For this reason, it is necessary to demagnetize the superconducting magnet so that an electromagnetic attractive force does not act on the magnetic material shim before the magnetic material shim is placed, that is, when each shim tray is removed and attached during shimming. However, demagnetization and excitation during the shimming process consume a large amount of cryogen such as liquid helium for quenching the superconducting magnet and keeping the superconducting magnet in the superconducting state.

一般に、超電導状態は、永久電流モードに入ると安定状態となるが、再励磁に際し、電流上昇時や永久電流スイッチの入り切り時などは不安定状態となり、超電導コイルに電流を給電するパワーリードの発熱などによりクエンチに繋がる可能性がある。また、励磁および消磁中は、以下の理由から、大量のヘリウム消費を伴う。すなわち、低温槽内部にある超伝導コイルに給電する際には、常温部から極低温部に接続するパワーリードが使用される。パワーリードには、銅などの導電材料が用いられるが、抵抗を有する銅などの導電材料は、通電中にジュール熱を発生する。このジュール熱によって、超電導コイルがクエンチを発生する場合があるので、極低温付近までパワーリードを冷却し、該パワーリードに用いる銅などの導電材料の抵抗率を十分に低くして前記ジュール熱を抑制する必要がある。   In general, the superconducting state becomes stable when the permanent current mode is entered, but during re-excitation, it becomes unstable when the current rises or when the permanent current switch is turned on and off, and the heat of the power lead that supplies current to the superconducting coil is generated. May lead to quenching. Further, during excitation and demagnetization, a large amount of helium is consumed for the following reason. That is, when power is supplied to the superconducting coil in the low temperature bath, a power lead connected from the normal temperature part to the cryogenic part is used. A conductive material such as copper is used for the power lead, but a conductive material such as copper having resistance generates Joule heat during energization. Since this Joule heat may cause quenching of the superconducting coil, the power lead is cooled to near cryogenic temperature and the resistivity of the conductive material such as copper used for the power lead is sufficiently lowered to reduce the Joule heat. It is necessary to suppress it.

前記パワーリードの冷却は、一般には、超電導コイルを冷却している液体ヘリウムなどの寒剤ガスを利用し、これをパワーリードの冷却ガスに使用する。このため、励磁および消磁の際には、寒剤をガス化、即ち蒸発させる。また、パワーリードは、常温部から極低温に接続されるが、数百アンペアの大電流を通電させるため、通電部の断面積を大きくする必要がある。しかし、通電部の断面積を大きくすると、常温部から極低温部に熱を伝達させやすい構造となって、励磁および消磁時には、極低温部の寒剤は蒸発する。   The power lead is generally cooled by using a cryogen gas such as liquid helium that cools the superconducting coil, and this is used as a cooling gas for the power lead. For this reason, the cryogen is gasified, that is, evaporated during excitation and demagnetization. The power lead is connected to the cryogenic temperature from the normal temperature part, but in order to energize a large current of several hundred amperes, it is necessary to increase the cross-sectional area of the energization part. However, when the cross-sectional area of the current-carrying part is increased, the structure is such that heat is easily transferred from the normal temperature part to the cryogenic part, and the cryogen in the cryogenic part evaporates during excitation and demagnetization.

このように、励磁および消磁の際には、極低温部の液体ヘリウムなどの寒剤が大量に消費されるので、励磁および消磁完了後には、大量の液体ヘリウムなどの寒剤を補充する必要がある。さらに、励磁完了後の注液に際して、誤って寒剤がガス化した高温のヘリウムなどが、超電導コイルに触れると、超電導コイルはクエンチしてしまい、再度、寒剤の補充、超電導コイルの冷却、励磁を繰り返す必要が生じる。また、前記超電導磁石のクエンチは、装置の据付工数増大の要因となって、据付工程が大幅に遅延し、顧客側が装置を一定期間使用できなくなる。さらに、液体へリウムなどの寒剤を大量に使用する励磁と消磁を繰り返すことは据付費用の増加にもつながる。   Thus, during excitation and demagnetization, a large amount of cryogen such as liquid helium in the cryogenic part is consumed, and therefore it is necessary to replenish a large amount of cryogen such as liquid helium after completion of excitation and demagnetization. Furthermore, when liquid injection after completion of excitation, if the high-temperature helium, etc., gasified by cryogen accidentally touches the superconducting coil, the superconducting coil is quenched, and replenishment of cryogen, cooling of the superconducting coil, and excitation are performed again. It needs to be repeated. Moreover, the quenching of the superconducting magnet causes an increase in the number of installation steps of the apparatus, the installation process is greatly delayed, and the customer cannot use the apparatus for a certain period. Furthermore, repeated excitation and demagnetization using a large amount of cryogen such as liquid helium also leads to an increase in installation costs.

以上の理由から、シミング過程における、磁性体シムの配置作業に伴う消磁および励磁の回数は最小限とすることが望ましい。しかし、その一方で、前記のように、シミングにおいては、シムトレイに配置する磁性体シムの磁化のばらつきや製作誤差や最適化計算の計算精度等の影響があるため、所望とする静磁場の均一度まで漸近させることが必要となり、複数のシミング回数が必須となっていた。   For the above reasons, it is desirable to minimize the number of times of demagnetization and excitation accompanying the placement work of the magnetic material shim in the shimming process. However, on the other hand, as described above, shimming is affected by variations in magnetization of the magnetic shim placed on the shim tray, manufacturing errors, calculation accuracy of optimization calculation, and the like. It was necessary to asymptotically once, and a plurality of shimming times were essential.

そこで、本発明の目的は、シミング回数を少なくすることによって、超電導磁石の消磁や励磁回数を少なくして、超電導磁石のクエンチの防止および液体ヘリウムなどの寒剤の消費低減を図り、かつシミング調整工数の低減が可能な磁気共鳴イメージング装置及びこの装置の磁場均一度調整方法を提供する。   Therefore, the object of the present invention is to reduce the number of times of shimming, thereby reducing the number of demagnetization and excitation of the superconducting magnet, preventing quenching of the superconducting magnet and reducing the consumption of cryogen such as liquid helium, and the shimming adjustment man-hours There are provided a magnetic resonance imaging apparatus and a method for adjusting the magnetic field uniformity of the apparatus.

上記目的を達成するために、本発明は、所望の磁性体シム量を収納した第1のシムトレイと、この第1のシムトレイの磁性体シム量よりも少ない磁性体シム量を収納した第2のシムトレイと、の少なくとも二つのシムトレイを用いて、静磁場を発生する円筒形状の超電導磁石の内周軸方向に前記第1のシムトレイを設置して静磁場を粗調整し、前記超電導磁石を励磁したままで前記第2のシムトレイを設置して静磁場の微調整を行うものである。これにより、超電動磁石の励磁、消磁回数を最小限にすることができ、具体的には以下の手段により達成される。   To achieve the above object, the present invention provides a first shim tray that houses a desired amount of magnetic shim, and a second shim tray that contains a magnetic shim amount that is smaller than the magnetic shim amount of the first shim tray. Using at least two shim trays and a shim tray, the first shim tray was installed in the inner circumferential direction of a cylindrical superconducting magnet that generates a static magnetic field, and the static magnetic field was coarsely adjusted to excite the superconducting magnet. The second shim tray is installed as it is and fine adjustment of the static magnetic field is performed. As a result, the number of times of excitation and demagnetization of the super-electric magnet can be minimized, and specifically, this can be achieved by the following means.

(1)被検体が配置される円柱状ボアを有して、該円柱状ボアに均一な静磁場を発生する円筒形状の超電導磁石による静磁場発生手段と、前記静磁場の均一度を調整する磁性体シムを収納して前記円柱状ボアの周方向に配置されたシムトレイを有する磁場調整手段と、を備え、前記磁場調整手段は、収納する磁性体シム量又は形状が異なる、複数種のシムトレイを有する。また、前記シムトレイは、前記磁性体シムを収容する任意の幅、長さ、深さの分割した複数のポケット群を備えたものである。
(1) having a cylindrical bore in which a subject is arranged, and adjusting a static magnetic field generation means using a cylindrical superconducting magnet that generates a uniform static magnetic field in the cylindrical bore, and the uniformity of the static magnetic field A plurality of types of shim trays that store magnetic material shims and have a shim tray disposed in the circumferential direction of the cylindrical bore, the magnetic field adjusting devices having different amounts or shapes of magnetic material shims to be stored. Have The shim tray includes a plurality of pocket groups divided into arbitrary widths, lengths, and depths for accommodating the magnetic shims.

前記シムトレイは、所要の磁性体シム量を収納した複数の第1シムトレイと、この第1シムトレイの磁性体シム量よりも少ない磁性体シム量を収納した複数の第2シムトレイと、これらのシムトレイを前記円柱状ボアの軸中心より、ほぼ同一径の位置に、前記円筒形状の超電導磁石の周方向に任意の角度間隔に配置する第1のシムトレイ配置手段と、を備えたものである。   The shim tray includes a plurality of first shim trays that store a required amount of magnetic shim, a plurality of second shim trays that store a magnetic shim amount smaller than the magnetic shim amount of the first shim tray, and these shim trays. And a first shim tray disposing unit disposed at an arbitrary angular interval in the circumferential direction of the cylindrical superconducting magnet at a position having substantially the same diameter from the axial center of the columnar bore.

このように構成された磁場の均一度は、所望の磁性体シム量を収納した第1のシムトレイを前記円柱状ボアの内周軸方向に取り付けて前記超電導磁石を励磁して静磁場の粗調整を行い、この励磁状態を保ったままで、すなわち消磁しないで前記第2シムトレイを設置して静磁場の微調整を行う。この場合、前記第2シムトレイの磁性体シム量は、取り付けの際に、安全上問題の無い電磁吸引力になる値に設定される。   The uniformity of the magnetic field configured in this way is to adjust the static magnetic field roughly by exciting the superconducting magnet by attaching the first shim tray containing the desired amount of magnetic shim to the inner circumference of the cylindrical bore. The second shim tray is installed and fine adjustment of the static magnetic field is performed with this excitation state maintained, that is, without demagnetization. In this case, the magnetic shim amount of the second shim tray is set to a value that provides an electromagnetic attractive force that does not cause a safety problem at the time of attachment.

本発明による磁気共鳴イメージング装置は、前記シムトレイを以下のように種々変更しても良い。   In the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention, the shim tray may be variously changed as follows.

1)前記第2シムトレイのポケット群の幅、長さ、深さ、またはポケット数の全部又はこれらのいずれかを、前記第1シムトレイのポケット群と異なる構成にして、前記第2シムトレイに前記第1シムトレイよりも少ない磁性体シム量を収納する。   1) The width, length, depth, and / or the number of pockets of the pocket group of the second shim tray are configured differently from the pocket group of the first shim tray, and the second shim tray has the second shim tray. Stores less magnetic shim than 1 shim tray.

2)前記第2シムトレイのポケット群の幅、長さ、深さ、またはポケット数のうちのいずれかが異なる前記第1シムトレイよりも磁性体シム量が少ない第3シムトレイを更に備え、前記第2シムトレイを配置する位置に該第2シムトレイの一部又は全部を前記第3シムトレイに置き換えて配置する。   2) The second shim tray further includes a third shim tray having a smaller amount of magnetic shim than the first shim tray, wherein any of the width, length, depth, or number of pockets of the pocket group of the second shim tray is different, A part or the whole of the second shim tray is replaced with the third shim tray at the position where the shim tray is arranged.

3)前記第1シムトレイのポケット群の幅、長さ、深さ、またはポケット数のうちのいずれかが異なる前記第2シムトレイよりも磁性体シム量が多い第4シムトレイを更に備え、前記第1シムトレイを配置する位置に該第1シムトレイの一部又は全部を前記第4シムトレイに置き換えて配置する。   3) The first shim tray further includes a fourth shim tray having a larger amount of magnetic shim than the second shim tray, which is different in any of the width, length, depth, or number of pockets of the pocket group of the first shim tray, A part or all of the first shim tray is replaced with the fourth shim tray at the position where the shim tray is arranged.

前記(1)の磁気共鳴イメージング装置は、被検体が配置されるボアが円柱形状の空洞空間の場合であるが、本発明は、被検体が感じる開放感に優れた楕円柱状ボアを備えた磁気共鳴イメージング装置にも適用することができる。   In the magnetic resonance imaging apparatus of (1), the bore in which the subject is arranged is a cylindrical hollow space, but the present invention provides a magnetic device having an elliptical columnar bore with an excellent open feeling that the subject feels. The present invention can also be applied to a resonance imaging apparatus.

(2)被検体が配置される楕円柱状ボアに均一な静磁場を発生する円筒形状の超電導磁石による静磁場発生手段と、前記楕円柱状ボアの内周軸方向に前記静磁場の均一度を調整する磁性体シムを収納したシムトレイによる磁場調整手段と、を備え、前記磁場調整手段は、前記シムトレイを、前記楕円柱状ボアの周方向に沿って複数配置され、かつ、前記シムトレイのうち、収納された磁性体シム量が異なる、少なくとも2種類以上のシムトレイを有し、前記シムトレイは、前記磁性体シムを収容する任意の幅、長さ、深さの分割した複数のポケット群を備えたものである。   (2) Static magnetic field generation means using a cylindrical superconducting magnet that generates a uniform static magnetic field in the elliptical columnar bore where the subject is arranged, and adjustment of the uniformity of the static magnetic field in the inner peripheral axis direction of the elliptical columnar bore A magnetic field adjusting means using a shim tray that stores a magnetic shim that is arranged, and the magnetic field adjusting means includes a plurality of the shim trays arranged along a circumferential direction of the elliptical columnar bore, and is housed in the shim tray. There are at least two kinds of shim trays having different magnetic shim amounts, and the shim tray is provided with a plurality of pocket groups divided into arbitrary widths, lengths and depths for accommodating the magnetic shims. is there.

前記シムトレイは、前記複数のポケット群に、所要の磁性体シム量を収納した複数の第5シムトレイと、この第5シムトレイの磁性体シム量よりも少ない磁性体シム量を収納した複数の第6シムトレイと、これらのシムトレイを前記円筒形状の超電導磁石の周方向に任意の角度間隔に配置する第2のシムトレイ配置手段と、を備えたものである。   The shim tray has a plurality of fifth shim trays that store a required amount of magnetic shim in the plurality of pocket groups, and a plurality of sixth shim trays that store a magnetic shim amount smaller than the magnetic shim amount of the fifth shim tray. Shim trays and second shim tray arrangement means for arranging these shim trays at an arbitrary angular interval in the circumferential direction of the cylindrical superconducting magnet are provided.

このように構成された磁場の均一度は、所望の磁性体シム量を収納した第1のシムトレイを前記楕円柱状ボアの内周軸方向に取り付けて前記超電導磁石を励磁して静磁場の粗調整を行い、この励磁状態を保ったままで、すなわち消磁しないで前記第2シムトレイを設置して静磁場の微調整を行う。この場合、前記第2シムトレイの磁性体シム量は、取り付けの際に、安全上問題の無い電磁吸引力になる値に設定される。   The uniformity of the magnetic field configured in this way is to adjust the static magnetic field roughly by exciting the superconducting magnet by attaching a first shim tray containing a desired amount of magnetic shim to the inner peripheral axis of the elliptical columnar bore. The second shim tray is installed and fine adjustment of the static magnetic field is performed with this excitation state maintained, that is, without demagnetization. In this case, the magnetic shim amount of the second shim tray is set to a value that provides an electromagnetic attractive force that does not cause a safety problem at the time of attachment.

本発明による磁気共鳴イメージング装置は、前記シムトレイを以下のように種々変更しても良い。   In the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention, the shim tray may be variously changed as follows.

1)前記第6シムトレイのポケット群の幅、長さ、深さ、またはポケット数の全部又はこれらのいずれかを、前記第5シムトレイのポケット群と異なる構成にして、前記第6シムトレイに前記第5シムトレイよりも少ない磁性体シム量を収納する。   1) The width, length, depth, and / or the number of pockets of the pocket group of the sixth shim tray are different from those of the pocket group of the fifth shim tray so that the sixth shim tray Stores less magnetic shim than 5 shim trays.

2)前記第6シムトレイのポケット群の幅、長さ、深さ、またはポケット数のうちのいずれかが異なる前記第5シムトレイよりも磁性体シム量が少ない第7シムトレイを更に備え、前記第6シムトレイを配置する位置に該第6シムトレイの一部又は全部を前記第7シムトレイに置き換えて配置する。   2) The sixth shim tray further includes a seventh shim tray that has a smaller amount of magnetic shim than the fifth shim tray, which is different in any of the width, length, depth, or number of pockets of the pocket group of the sixth shim tray, A part or all of the sixth shim tray is replaced with the seventh shim tray at the position where the shim tray is arranged.

3)前記第5シムトレイのポケット群の幅、長さ、深さ、またはポケット数のうちのいずれかが異なる前記第6シムトレイよりも磁性体シム量が多い第8シムトレイを更に備え、前記第5シムトレイを配置する位置に該第5シムトレイの一部又は全部を前記第8シムトレイに置き換えて配置する。   3) The fifth shim tray further comprises an eighth shim tray having a larger amount of magnetic shim than the sixth shim tray, wherein any of the width, length, depth, or number of pockets of the pocket group of the fifth shim tray is different, A part or all of the fifth shim tray is replaced with the eighth shim tray at the position where the shim tray is arranged.

4)磁性体シムを収納する任意の幅、長さ、深さ、またはポケット数のポケット群を有する第9のシムトレイを更に備え、前記第5シムトレイ乃至第8シムトレイのいずれかのシムトレイが配置された前記楕円柱状ボアの広い領域である該楕円柱状ボアの上下方向の空き領域に前記第9のシムトレイ又は前記第5シムトレイを配置する。   4) It further includes a ninth shim tray having a pocket group of any width, length, depth, or number of pockets for storing the magnetic shim, and any one of the fifth shim tray to the eighth shim tray is disposed. In addition, the ninth shim tray or the fifth shim tray is disposed in a vertical area of the elliptical columnar bore, which is a wide region of the elliptical columnar bore.

5)前記楕円柱状ボアの広い領域である該楕円柱状ボアの上下方向の間隔に合わせた任意の幅、長さ、深さ、またはポケット数のポケット群を有する第10シムトレイを更に備え、前記楕円柱状ボアの上下方向に前記第10シムトレイを前記第5シムトレイに置き換えて配置又は前記第10シムトレイを該シムトレイの長手方向が前記楕円柱状ボアの略周方向に垂直になるように前記楕円柱状ボアの上下方向に配置する。   5) further comprising a tenth shim tray having a pocket group of any width, length, depth, or number of pockets in accordance with the vertical spacing of the elliptical columnar bore, which is a wide area of the elliptical columnar bore, The tenth shim tray is replaced with the fifth shim tray in the vertical direction of the columnar bore, or the tenth shim tray is arranged so that the longitudinal direction of the shim tray is perpendicular to the substantially circumferential direction of the elliptical columnar bore. Arrange vertically.

6)前記楕円柱状ボアの広い領域である該楕円柱状ボアの上下方向の間隔に合わせた任意の幅、長さ、深さ、またはポケット数のポケット群を有する第11シムトレイと、前記楕円柱状ボアの狭い領域である該楕円柱状ボアの左右方向の間隔に合わせた任意の幅、長さ、深さ、またはポケット数のポケット群を有する第12シムトレイと、を更に備え、前記第11シムトレイを該シムトレイの長手方向が前記楕円柱状ボアの略周方向に垂直になるように前記楕円柱状ボアの上下方向に配置し、前記第12のシムトレイを該シムトレイの長手方向が前記楕円柱状ボアの略上下方向又は周方向に沿うように配置する。   6) an eleventh shim tray having a pocket group of any width, length, depth, or number of pockets that matches the vertical spacing of the elliptical columnar bore, which is a wide area of the elliptical columnar bore, and the elliptical columnar bore A twelfth shim tray having a pocket group of any width, length, depth, or number of pockets that matches the space in the left-right direction of the elliptical columnar bore, which is a narrow area of the ellipsoidal columnar bore, and the eleventh shim tray The vertical direction of the elliptical columnar bore is arranged such that the longitudinal direction of the shim tray is perpendicular to the substantially circumferential direction of the elliptical columnar bore, and the twelfth shim tray is arranged in the vertical direction of the elliptical columnar bore. Or arrange | position so that the circumferential direction may be met.

また、本発明による磁気共鳴イメージング装置の静磁場均一度の調整は、被検体が配置されるボアが円筒状の場合は、下記の(3)によって調整され、楕円筒状の場合は(4)によって調整される・
(3)被検体が配置される円柱状ボアに均一な静磁場を発生する円筒形状の超電導磁石による静磁場発生手段と、前記円柱状ボアの内周軸方向に前記静磁場の均一度を調整する磁性体シムを収納したシムトレイによる磁場調整手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置の磁場の均一度を調整する方法であって、前記シムトレイは、前記円柱状ボアの軸中心より、ほぼ同一径の位置に、前記円柱状ボアの周方向に沿って、少なくとも、所要の磁性体シム量を収納する第1のシムトレイと、この第1のシムトレイよりも少ない磁性体シム量を収納する第2のシムトレイと、備え、前記円柱状ボアの中心磁場強度が所望の磁場強度になるように前記超電導磁石を励磁して静磁場強度を計測する磁場計測工程と、この計測値に基づいて不整磁場成分を算出し、この不整磁場を粗調整するための前記第1のシムトレイに収納する磁性体シム量及びシムの配置位置を算出する磁場粗調整用磁性体シム算出工程と、前記超電導磁石を一時、消磁して、前記磁場粗調整用磁性体シム算出工程で算出した磁性体シム量を前記第1のシムトレイに収納して該第1のシムトレイを前記円柱状ボアに配置する第1シムトレイ配置工程と、前記超電導磁石を再度励磁して静磁場強度を計測し、この計測値に基づき、静磁場強度の微調整を行うための前記第2のシムトレイに収納する磁性体シムの量および配置位置を算出する磁場微調整用磁性体シム算出工程と、この磁場粗調整用磁性体シム算出工程で算出した磁性体シム量を前記第2のシムトレイに収納し、該第2のシムトレイを前記円柱状ボアに配置して前記静磁場の微調整を行う静磁場微調整工程と、を含む。
Further, the adjustment of the static magnetic field uniformity of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention is adjusted by the following (3) when the bore in which the subject is arranged is cylindrical, and (4) when the bore is elliptical cylindrical. Adjusted by
(3) Static magnetic field generation means using a cylindrical superconducting magnet that generates a uniform static magnetic field in a cylindrical bore in which the subject is arranged, and adjustment of the uniformity of the static magnetic field in the direction of the inner peripheral axis of the cylindrical bore A magnetic resonance imaging apparatus having a magnetic field adjusting means using a shim tray containing a magnetic shim for adjusting a magnetic field uniformity, wherein the shim tray has a substantially same diameter from an axial center of the cylindrical bore. A first shim tray that stores at least a required amount of magnetic shim and a second shim tray that stores a smaller amount of magnetic shim than the first shim tray at a position along the circumferential direction of the cylindrical bore. A magnetic field measurement step of exciting the superconducting magnet and measuring the static magnetic field strength so that the central magnetic field strength of the cylindrical bore becomes a desired magnetic field strength, and calculating an irregular magnetic field component based on the measured value And Magnetic field shim adjustment magnetic field shim calculation step for calculating the magnetic shim amount and shim placement position stored in the first shim tray for coarse adjustment of the irregular magnetic field, and temporarily demagnetizing the superconducting magnet, A first shim tray arrangement step of storing the magnetic shim amount calculated in the magnetic field rough adjustment magnetic material shim calculation step in the first shim tray and arranging the first shim tray in the cylindrical bore; and the superconducting magnet. Is re-excited to measure the static magnetic field strength, and based on this measurement value, the magnetic field fine adjustment for calculating the amount and arrangement position of the magnetic shim stored in the second shim tray for fine adjustment of the static magnetic field strength. The magnetic shim calculation step for magnetic field and the magnetic material shim amount calculated in the magnetic field rough adjustment magnetic material shim calculation step are stored in the second shim tray, and the second shim tray is arranged in the cylindrical bore. Fine adjustment of the static magnetic field Cormorants including a static magnetic field fine-tuning step.

(4)被検体が配置される楕円柱状ボアに均一な静磁場を発生する円筒形状の超電導磁石による静磁場発生手段と、前記楕円柱状ボアの内周軸方向に前記静磁場の均一度を調整する磁性体シムを収納したシムトレイによる磁場調整手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置の磁場の均一度を調整する方法であって、前記シムトレイは、前記楕円柱状ボアの周方向に沿って、少なくとも、所要の磁性体シム量を収納する第1のシムトレイと、この第1のシムトレイよりも少ない磁性体シム量を収納する第2のシムトレイと、備え、前記円柱状ボアの中心磁場強度が所望の磁場強度になるように前記超電導磁石を励磁して静磁場強度を計測する磁場計測工程と、この計測値に基づいて不整磁場成分を算出し、この不整磁場を粗調整するための前記第1のシムトレイに収納する磁性体シム量及びシムの配置位置を算出する磁場粗調整用磁性体シム算出工程と、前記超電導磁石を一時、消磁して、前記磁場粗調整用磁性体シム算出工程で算出した磁性体シム量を前記第1のシムトレイに収納して該第1のシムトレイを前記楕円柱状ボアに配置する第1シムトレ配置工程と、前記超電導磁石を再度励磁して静磁場強度を計測し、この計測値に基づき、静磁場強度の微調整を行うための前記第2のシムトレイに収納する磁性体シムの量および配置位置を算出する磁場微調整用磁性体シム算出工程と、この磁場粗調整用磁性体シム算出工程で算出した磁性体シム量を前記第2のシムトレイに収納し、該第2のシムトレイを前記楕円柱状ボアに配置して前記静磁場の微調整を行う静磁場微調整工程と、を含む。   (4) Static magnetic field generation means using a cylindrical superconducting magnet that generates a uniform static magnetic field in the elliptical columnar bore where the subject is arranged, and adjustment of the uniformity of the static magnetic field in the inner circumferential axis direction of the elliptical columnar bore The magnetic resonance imaging apparatus includes a magnetic field adjustment unit that adjusts the magnetic field uniformity of the magnetic resonance shim. The shim tray includes at least a circumferential direction of the elliptical columnar bore, A first shim tray that stores a required amount of magnetic shim, and a second shim tray that stores a magnetic shim amount smaller than the first shim tray, and the magnetic field strength of the cylindrical bore is a desired magnetic field. A magnetic field measurement step of exciting the superconducting magnet to measure the strength and measuring the static magnetic field strength, and calculating the irregular magnetic field component based on the measured value, and the first shim for coarsely adjusting the irregular magnetic field Magnetic field shim adjustment magnetic material shim calculation step for calculating the amount of magnetic material shim stored in the tray and shim arrangement position, and demagnetizing the superconducting magnet temporarily, and calculating by the magnetic material rough adjustment magnetic material shim calculation step The first shim tray placement step of placing the magnetic shim amount in the first shim tray and placing the first shim tray in the elliptical columnar bore, and re-exciting the superconducting magnet to measure the static magnetic field strength, Magnetic substance shim calculation step for fine adjustment of magnetic field for calculating the amount and arrangement position of the magnetic substance shim stored in the second shim tray for fine adjustment of the static magnetic field intensity based on the measured value, and for this magnetic field rough adjustment A static magnetic field fine adjustment step in which the magnetic shim amount calculated in the magnetic material shim calculation step is stored in the second shim tray, and the second shim tray is disposed in the elliptical columnar bore to finely adjust the static magnetic field; ,including.

(5)そして、前記磁場微調整用磁性体シム算出工程と前記静磁場微調整工程は、所望の静磁場均一度が得られるまで行われる。   (5) The magnetic field fine adjustment magnetic material shim calculation step and the static magnetic field fine adjustment step are performed until a desired static magnetic field uniformity is obtained.

本発明は、所要の磁性体シム量を収納した第1のシムトレイと、この第1のシムトレイの磁性体シム量よりも少ない磁性体シム量を収納した第2のシムトレイと、の少なくとも二つのシムトレイを用い、円筒形状の超電導磁石の内周軸方向に配置した前記第1のシムトレイで静磁場を粗調整し、前記超電導磁石を励磁したままで前記第2のシムトレイを配置しで静磁場の微調整を行う。これにより、超電動磁石の励磁、消磁回数を最小限にすることができるので、超電導磁石のクエンチの防止および液体ヘリウムなどの寒剤の消費が少なくなり、かつシミング調整工数の低減が可能になる。   The present invention provides at least two shim trays: a first shim tray that stores a required amount of magnetic shim, and a second shim tray that stores a magnetic shim amount smaller than the magnetic shim amount of the first shim tray. Is used to coarsely adjust the static magnetic field with the first shim tray arranged in the direction of the inner circumferential axis of the cylindrical superconducting magnet, and the second shim tray is arranged while the superconducting magnet is excited, thereby reducing the static magnetic field finely. Make adjustments. Thereby, since the number of times of excitation and demagnetization of the super-electric magnet can be minimized, it is possible to prevent quenching of the superconducting magnet, reduce consumption of cryogen such as liquid helium, and reduce shimming adjustment man-hours.

本発明による磁気共鳴イメージング装置の磁場空間が円柱状ボアの場合におけるシミング機構を備えた円筒型超電導磁石の概略構成図。The schematic block diagram of the cylindrical superconducting magnet provided with the shimming mechanism in case the magnetic field space of the magnetic resonance imaging apparatus by this invention is a cylindrical bore. 本発明に用いるシミング機構のシムトレイの構成図。The block diagram of the shim tray of the shimming mechanism used for this invention. 本発明による磁気共鳴イメージング装置の磁場空間が円柱状ボアの場合におけるシミング機構の他の実施例図。FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of a shimming mechanism when the magnetic field space of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention is a cylindrical bore. 本発明による磁気共鳴イメージング装置の均一磁場空間における磁場強度調整の工程図。FIG. 4 is a process chart of magnetic field intensity adjustment in a uniform magnetic field space of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention. 本発明による磁気共鳴イメージング装置の磁場空間が楕円柱状ボアの場合におけるシミング機構の実施例図。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a shimming mechanism when the magnetic field space of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention is an elliptical columnar bore. 本発明による磁気共鳴イメージング装置の磁場空間が楕円柱状ボアの場合におけるシミング機構の他の実施例図。FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of a shimming mechanism when the magnetic field space of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention is an elliptical columnar bore. 本発明による磁気共鳴イメージング装置の磁場空間が楕円柱状ボアの場合におけるシミング機構の他の実施例図。FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of a shimming mechanism when the magnetic field space of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention is an elliptical columnar bore. 本発明による磁気共鳴イメージング装置の磁場空間が楕円柱状ボアの場合におけるシミング機構の他の実施例図。FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of a shimming mechanism when the magnetic field space of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention is an elliptical columnar bore.

以下、本発明による磁気共鳴イメージング装置及びこの装置の磁場均一度調整方法の実施形態について図面に基づき説明する。   Embodiments of a magnetic resonance imaging apparatus and a magnetic field uniformity adjustment method of the apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

《第1の実施形態》
第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置及びこの装置の磁場均一度調整方法を図1〜図4に基づき説明する。この磁気共鳴イメージング装置の超電導磁石は、高磁場を発生するのに高効率である円筒形状の超電導磁磁石である。この円筒型超電導磁石の概略構成図としての外観斜視図を図1に示す。
First Embodiment
A magnetic resonance imaging apparatus according to a first embodiment and a magnetic field uniformity adjustment method of the apparatus will be described with reference to FIGS. The superconducting magnet of this magnetic resonance imaging apparatus is a cylindrical superconducting magnet that is highly efficient for generating a high magnetic field. FIG. 1 shows an external perspective view as a schematic configuration diagram of this cylindrical superconducting magnet.

図1において、円筒型超電導磁石3は、真空容器4の内部に収容された液体ヘリウムなどの寒剤を蓄えた極低温槽内(図示省略)にメインコイルである超電導コイル(図示省略)が収容され、軸方向(Z軸)5に沿った円筒型超電導磁石3の円柱状ボア6の内部空間に、ほぼ球形であり、被検者を撮像する撮像空間である概ね均一である磁場空間7を有する。円柱状ボア6に沿った真空容器4の内面には、円筒型超電導磁石3の周方向にほほ等角度間隔に設けられた穴(図示省略)に、複数の短冊形状の、磁性体シム量が異なる第1シムトレイ1aと第2シムトレイ1bとを有する複数のシムトレイ群1を挿入して着脱可能に固定する(第1の配置手段)パッシブシム機構を有している。なお、前記シムトレイ群1は、真空容器4の円柱状ボア6に収容される傾斜磁場コイル8内部に配置される場合もある。   In FIG. 1, a cylindrical superconducting magnet 3 contains a superconducting coil (not shown), which is a main coil, in a cryogenic bath (not shown) that stores a cryogen such as liquid helium contained in a vacuum vessel 4. In the internal space of the cylindrical bore 6 of the cylindrical superconducting magnet 3 along the axial direction (Z-axis) 5, it has a substantially spherical magnetic field space 7 that is a substantially uniform imaging space for imaging the subject. . On the inner surface of the vacuum vessel 4 along the cylindrical bore 6, holes (not shown) provided at substantially equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical superconducting magnet 3 have a plurality of strip-shaped magnetic shim amounts. A plurality of shim tray groups 1 having different first shim trays 1a and second shim trays 1b are inserted and fixed so as to be detachable (first arrangement means). The shim tray group 1 may be disposed inside the gradient magnetic field coil 8 accommodated in the cylindrical bore 6 of the vacuum vessel 4.

前記シムトレイ群1は、真空容器4の内面位置において、磁場調整時のシムトレイの取り付け、取り外し作業を容易に行うために、Z軸方向に滑らかに移動させることが可能な構造とすることが望ましく、Z軸方向に配置される磁性体シム量が異なる磁性体シムを収容する分割した複数のポケットを有する。前記シムトレイ群1は、例えば、図2に示すように、第1シムトレイ1aにおけるポケット群11aの幅、長さ、深さ、またはポケット数のいずれかが、第2シムトレイ1bにおけるポケット群11bより大きい寸法を有し、第1シムトレイ1aの磁性体シム量を第2シムトレイ1bの磁性体シム量より多くする。   The shim tray group 1 preferably has a structure that can be moved smoothly in the Z-axis direction in order to easily attach and remove the shim tray during magnetic field adjustment at the inner surface position of the vacuum vessel 4. It has a plurality of divided pockets that accommodate magnetic shims with different amounts of magnetic shims arranged in the Z-axis direction. For example, as shown in FIG. 2, the shim tray group 1 is larger in the width, length, depth, or number of pockets of the pocket group 11a in the first shim tray 1a than in the pocket group 11b in the second shim tray 1b. The magnetic shim amount of the first shim tray 1a is larger than the magnetic shim amount of the second shim tray 1b.

なお、図示はしないが、図1の第1シムトレイ1aより磁性体シム量の少ないシムトレイは第2シムトレイ1bに限定するものではなく、前記第1シムトレイ1aよりも磁性体シム量が少ないという条件を満たすものであれば、複数の第2シムトレイを備える構成でも良い。例えば、第2シムトレイ1bのポケット11b群の幅、長さ、深さ、またはポケット数のうちの少なくともいずれかが異なるシムトレイを第3シムトレイとし、この第3シムトレイを前記第2シムトレイ1bに置き換えて配置する構成でも良いし、あるいは前記第2シムトレイ1bのうちの任意の位置に第3シムトレイを配置する構成でも良い。このように構成することにより、磁場の最適化計算に基づいて、より詳細な磁場調整が可能となり、磁場強度の均一性の向上、磁場調整作業工数低減に寄与するものとなる。   Although not shown, the shim tray having a smaller amount of magnetic material shim than the first shim tray 1a in FIG. 1 is not limited to the second shim tray 1b, and the condition that the amount of magnetic material shim is smaller than that of the first shim tray 1a. A configuration including a plurality of second shim trays may be used as long as it satisfies the requirements. For example, a shim tray in which at least one of the width, length, depth, and the number of pockets of the pockets 11b group of the second shim tray 1b is a third shim tray, and the third shim tray is replaced with the second shim tray 1b. A configuration in which the third shim tray is disposed may be employed, or a third shim tray may be disposed in any position of the second shim tray 1b. With this configuration, more detailed magnetic field adjustment is possible based on the magnetic field optimization calculation, which contributes to improvement in the uniformity of the magnetic field strength and reduction in the number of magnetic field adjustment operations.

同様に、第1シムトレイ1aの磁性体シム量が、前記第2シムトレイ1bの磁性体シム量よりも多いという条件を満たすものであれば、複数の第1シムトレイを備える構成でも良い。例えば、第1シムトレイ1aのポケット11a群の幅、長さ、深さ、またはポケット数のうちの少なくともいずれかが異なるシムトレイを第4シムトレイとし、この第4シムトレイを前記第1シムトレイ1aに置き換えて配置する構成でも良いし、あるいは前記第1シムトレイ1aのうちの任意の位置に第4シムトレイを配置する構成でも良い。このように構成することにより、磁場の最適化計算に基づいて、より詳細な磁場調整が可能となり、磁場強度の均一性の向上、磁場調整作業工数低減に寄与するものとなる。   Similarly, as long as the condition that the magnetic shim amount of the first shim tray 1a is larger than the magnetic shim amount of the second shim tray 1b is satisfied, a configuration including a plurality of first shim trays may be used. For example, a shim tray in which at least one of the width, length, depth, or number of pockets of the pockets 11a group of the first shim tray 1a is a fourth shim tray, and the fourth shim tray is replaced with the first shim tray 1a. The arrangement may be such that the fourth shim tray is arranged at an arbitrary position in the first shim tray 1a. With this configuration, more detailed magnetic field adjustment is possible based on the magnetic field optimization calculation, which contributes to improvement in the uniformity of the magnetic field strength and reduction in the number of magnetic field adjustment operations.

このように、本発明の第1の実施形態は、磁性体シム量の多い第1シムトレイ1aを用いて空間磁場強度の粗調整を行い、この粗調整を行った第1シムトレイ1aに加えて、該第1シムトレイ1aよりも磁性体シム量の少ない第2シムトレイ1bを配置して、前記粗調整時よりも磁性体シム量を多くして、空間磁場強度の微調整を行うものである。   As described above, the first embodiment of the present invention performs the coarse adjustment of the spatial magnetic field intensity using the first shim tray 1a having a large amount of magnetic material shim, and in addition to the first shim tray 1a that has performed this coarse adjustment, A second shim tray 1b having a smaller amount of magnetic material shim than the first shim tray 1a is disposed, and the magnetic material shim amount is increased as compared with the coarse adjustment to finely adjust the spatial magnetic field strength.

このように構成された第2シムトレイ1bの各ポケットに収容する磁性体シム量を微調整して、磁場空間7の静磁場均一度を目標値となるように調整する。
これにより、微調整時には、磁性体シム量の少ないシムトレイを用いるので、このシムトレイに作用する電磁吸引力を小さくすることができる。したがって、超電導磁石を消磁しないで、すなわち励磁したままでシムトレイの取り外し、取り付けができるので、クウエンチを発生させることなく、磁場強度調整が可能となる。
The amount of the magnetic shim accommodated in each pocket of the second shim tray 1b configured as described above is finely adjusted to adjust the static magnetic field uniformity of the magnetic field space 7 to a target value.
Thereby, at the time of fine adjustment, since a shim tray with a small amount of magnetic shim is used, the electromagnetic attractive force acting on the shim tray can be reduced. Accordingly, since the shim tray can be removed and attached without demagnetizing the superconducting magnet, that is, with the magnet being excited, the magnetic field intensity can be adjusted without generating a quench.

なお、図1には、シムトレイとして、16本の第1シムトレイ1aと16本の第2シムトレイ1bで構成された例を示しているが、これらの組み合わせは同数に限らず、第1シムトレイ1aの磁性体シム量が、第2シムトレイ1bの磁性体シム量よりも多いという条件を満たすものであれば、第2シムトレイ1bの本数を少なくし、ほぼ周方向にほぼ等間隔に配置してもよい。また、その逆に第2シムトレイ1bの本数を多くし、ほぼ周方向にほぼ等間隔に配置してもよい。図3は、前記実施形態のうち、20本の第1シムトレイ1aと12本の第2シムトレイ1bから構成された場合についての例である。
Note that FIG. 1 shows an example in which 16 first shim trays 1a and 16 second shim trays 1b are configured as shim trays, but these combinations are not limited to the same number, and the first shim tray 1a If the condition that the amount of the magnetic shim is larger than the amount of the magnetic shim of the second shim tray 1b is satisfied, the number of the second shim tray 1b may be reduced and arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction. . Conversely, the number of the second shim trays 1b may be increased, and the second shim trays 1b may be arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction. FIG. 3 is an example of the case where the first shim tray 1a and the 12 second shim trays 1b are configured in the embodiment.

次に、本発明による磁気共鳴イメージング装置のパッシブシム機構によるシミング工程について図4のフローチャートを用いて説明する。   Next, the shimming process by the passive shim mechanism of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.

(1)先ず、第1シムトレイ1a及び第2シムトレイ1bを配置しないで、均一磁場空間7の中心磁場強度が所望の磁場強度になるように、超電導磁石3を励磁する。(ステップS21)。   (1) First, the superconducting magnet 3 is excited so that the central magnetic field strength of the uniform magnetic field space 7 becomes a desired magnetic field strength without arranging the first shim tray 1a and the second shim tray 1b. (Step S21).

(2)次に、図1に示した均一磁場空間7における磁場強度を計測する(ステップS22)。一般に、超電導磁石3の内部は、該超電導磁石3の製作上の誤差や設計上発生する誤差磁場、即ち不整磁場(不均一)成分を有する。このとき、例えば、直径30cmの球面上において、磁場強度の最大および最小のピーク値の差が数100ppmとなっているとすると、前記不整磁場成分を正確に計測するために、例えば静磁場空間の円弧方向に24点、それと直行する周方向に24点の合計586点の評価点における磁場を計測する。この計測結果に基づき、例えばLegendre関数展開項を用いて不整磁場成分を正確に計算する。   (2) Next, the magnetic field strength in the uniform magnetic field space 7 shown in FIG. 1 is measured (step S22). In general, the superconducting magnet 3 has an error in manufacturing the superconducting magnet 3 and an error magnetic field generated in design, that is, an irregular magnetic field (nonuniform) component. At this time, for example, on a spherical surface with a diameter of 30 cm, if the difference between the maximum and minimum peak values of the magnetic field strength is several hundred ppm, for example, in order to accurately measure the irregular magnetic field component, The magnetic field is measured at a total of 586 evaluation points, 24 points in the arc direction and 24 points in the circumferential direction perpendicular thereto. Based on this measurement result, for example, an irregular magnetic field component is accurately calculated using a Legendre function expansion term.

(3)前記の計算結果に基づき、磁性体シムの量および配置位置を正確に算出する(ステップS23)。このとき、磁性体シムの配置は、第1シムトレイ1aのポケット群11aのみに配置するという制約条件を設定して、磁性体シムの配置位置を計算する。したがって、第2シムトレイ1bは配置しない。   (3) Based on the calculation result, the amount and arrangement position of the magnetic material shim are accurately calculated (step S23). At this time, the arrangement of the magnetic shim is calculated by setting a constraint that the magnetic shim is arranged only in the pocket group 11a of the first shim tray 1a. Therefore, the second shim tray 1b is not arranged.

(4)次に、超電導磁石3を一時、消磁状態とする(ステップS24)。   (4) Next, the superconducting magnet 3 is temporarily demagnetized (step S24).

(5)第1シムトレイ1aのポケット群11aに磁性体シムを配置する(ステップS工程25)。   (5) A magnetic shim is placed in the pocket group 11a of the first shim tray 1a (step S step 25).

(6)次いで、超電導磁石3を再度、励磁する(ステップS26)。   (6) Next, the superconducting magnet 3 is excited again (step S26).

(7)前記ステップS22と同様に、均一磁場空間7の磁場強度を計測する(ステップS27)。ここまでの第1シムトレイ1aを使用した工程、即ち磁場強度の粗調整により、例えば、直径30cmの球面上において、磁場強度の最大および最小のピーク値の差が数100ppmから数10ppmに小さくなって、静磁場均一度は向上する。   (7) Similarly to step S22, the magnetic field strength of the uniform magnetic field space 7 is measured (step S27). By the process using the first shim tray 1a so far, that is, by rough adjustment of the magnetic field strength, for example, on a spherical surface with a diameter of 30 cm, the difference between the maximum and minimum peak values of the magnetic field strength is reduced from several hundred ppm to several tens ppm. The static magnetic field uniformity is improved.

(8)次に、ステップS27において計測した結果に基づき、第2シムトレイ1bに収納する磁性体シムの量および配置位置を正確に算出する(ステップS28)。   (8) Next, based on the result measured in step S27, the amount and arrangement position of the magnetic shim stored in the second shim tray 1b are accurately calculated (step S28).

このとき、磁性体シムの配置は、第2シムトレイ1bのポケット群11bのみに配置するという制約条件を設定して、磁性体シムの配置位置を計算する。したがって、計算時には第1シムトレイ1aは配置しなくても良いし、あるいは、配置した状態でも良い。   At this time, the arrangement of the magnetic shim is calculated by setting a constraint that the magnetic shim is arranged only in the pocket group 11b of the second shim tray 1b. Therefore, the first shim tray 1a may not be arranged at the time of calculation, or may be arranged.

本磁場強度の均一度の調整は、第1シムトレイ1aを配置し、超電導磁石3が励磁状態のままで、空間磁場の磁場強度の最大および最小のピーク値の差が目標とする値、すなわち磁場強度の均一度になるまで、第2シムトレイ1bの取り付け、取り外し作業を繰り返すので、この作業を安全に行えるようにするために、電磁吸引力が十分小さくなるよう、第2シムトレイ1bの磁性体シム量を十分少ない量に、予め設計しておく。さらに、第2シムトレイ1bの磁性体シム量は、例えば、直径30cmの球面上において、磁場強度の最大および最小のピーク値の差が数10ppmから目標値である数ppmまで補正可能となるよう、十分な磁性体シム量を有するように設計する。すなわち、第2シムトレイ1bの磁性体シム量は、電磁吸引力と磁場補正可能量が最適となるように設計する。   To adjust the uniformity of the magnetic field strength, the first shim tray 1a is arranged, the superconducting magnet 3 remains in the excited state, and the difference between the maximum and minimum peak values of the spatial magnetic field strength is the target value, that is, the magnetic field Since the installation and removal of the second shim tray 1b are repeated until the strength becomes uniform, the magnetic shim of the second shim tray 1b is sufficiently reduced so that the electromagnetic attraction force is sufficiently small so that this operation can be performed safely. The amount is designed in advance to a sufficiently small amount. Furthermore, the amount of magnetic shim of the second shim tray 1b can be corrected, for example, on a spherical surface with a diameter of 30 cm, so that the difference between the maximum and minimum peak values of the magnetic field strength can be corrected from several tens ppm to a target value of several ppm. It is designed to have a sufficient amount of magnetic shim. That is, the magnetic shim amount of the second shim tray 1b is designed so that the electromagnetic attractive force and the magnetic field correctable amount are optimal.

このように、シムトレイ群1の第1シムトレイ1aの間にほぼ等間隔に第2シムトレイ1bを超電導磁石3の周方向に配置することにより、磁場均一度の補正可能量が第2シムトレイ1bのほうが少ないものの、第1シムトレイ1a群と第2シムトレイ1b群による調整可能な不整磁場成分は、ほぼ同種類となる。そこで、第1シムトレイ1a群による磁場強度の粗調整により残留する不整磁場成分の量を、第2シムトレイ1b群の補正可能量以下になるように設計することにより、原理上、規格値である目標とする静磁場均一度を達成することが可能になる。   In this way, by arranging the second shim tray 1b in the circumferential direction of the superconducting magnet 3 at approximately equal intervals between the first shim trays 1a of the shim tray group 1, the correction amount of the magnetic field uniformity is better in the second shim tray 1b. Although there are few, the irregular magnetic field components that can be adjusted by the first shim tray 1a group and the second shim tray 1b group are almost the same type. Therefore, by designing the amount of the irregular magnetic field component remaining due to the coarse adjustment of the magnetic field strength by the first shim tray 1a group to be equal to or less than the correctable amount of the second shim tray 1b group, the target that is a standard value in principle. It becomes possible to achieve the static magnetic field uniformity.

すなわち、第1シムトレイ1a群により粗磁場調整を行い、これに第2シムトレイ1b群を追加して残留する不整磁場成分を微調整する。   That is, the coarse magnetic field adjustment is performed by the first shim tray 1a group, and the remaining shim magnetic field component is finely adjusted by adding the second shim tray 1b group thereto.

(9)第2シムトレイ1bに前記ステップS28において算出した磁性体シムの量及び配置位置に基づき、磁性体シムを収納する(ステップS29)。   (9) The magnetic shim is stored in the second shim tray 1b based on the amount and arrangement position of the magnetic shim calculated in step S28 (step S29).

(10)前記ステップS22およびステップS27と同様に、均一磁場空間の磁場強
度を計測する(ステップS30)。
(10) Similar to Step S22 and Step S27, the magnetic field strength of the uniform magnetic field space is measured (Step S30).

ここまでの第2シムトレイ1bを使用した磁場の微調整により、例えば、直径30cmの球面上において、磁場強度の最大および最小のピーク値の差が数10ppmから数ppmまで、静磁場均一度は向上している。   By fine adjustment of the magnetic field using the second shim tray 1b so far, for example, on a spherical surface with a diameter of 30 cm, the difference between the maximum and minimum peak values of the magnetic field strength is several tens ppm to several ppm, and the static magnetic field uniformity is improved. doing.

(11)そして、例えば、空間磁場均一度が規格値(例えば3ppm)以内になるまで、工程S28、S29、S30を繰り返す(ステップS31、S32)。   (11) Then, for example, steps S28, S29, and S30 are repeated until the spatial magnetic field uniformity is within a standard value (eg, 3 ppm) (steps S31 and S32).

以上により、目標とする磁場強度の均一度を達成することができる。すなわち、従来のように、第1シムトレイ1aを取り外し、この第1シムトレイ1aよりもシム量の異なるシムトレイを取り付けるために、超電導磁石3を一時消磁し、前記第1シムトレイ1aとシム量異なるシムトレイを取り付け、再び超電導磁石3を励磁しなければならない。このため、クエンチが発生し、液体ヘリュウム等の寒剤の補給が必要となる。そこで、本発明は、前記のように、励磁状態のままで磁場強度を調整するために、第1シムトレイ1aを取り外さないで、第1シムトレイ1aよりも磁性体シム量が少ない第2シムトレイ1bを追加する。   As described above, the target uniformity of the magnetic field strength can be achieved. That is, as in the past, in order to remove the first shim tray 1a and attach a shim tray having a different shim amount than the first shim tray 1a, the superconducting magnet 3 is temporarily demagnetized, and a shim tray having a different shim amount from the first shim tray 1a is provided. The superconducting magnet 3 must be excited again after installation. For this reason, quenching occurs and replenishment of a cryogen such as liquid helium is necessary. Therefore, as described above, the present invention does not remove the first shim tray 1a in order to adjust the magnetic field intensity in the excited state, and the second shim tray 1b having a smaller amount of magnetic material shim than the first shim tray 1a. to add.

これにより、電磁吸引力が小さいままで、全体のシム量を多くすることができるので、磁場均一度を微調整することができる。   As a result, the total amount of shim can be increased while the electromagnetic attractive force remains small, and the magnetic field uniformity can be finely adjusted.

このように、磁場調整中にクエンチのリスクや液体ヘリウムなどの寒剤の浪費
を伴う超電導磁石の消磁および励磁をすることなく、励磁したままで何度も微調整を繰り返すことにより、規格値以内の静磁場均一度を達成することが可能になる。さらに、シムトレイに配置する磁性体シムの磁化のばらつきおよび製作誤差に起因する最適化計算の計算精度の影響を、複数回の微調整により、最小限にすることが可能となり、規格値以内の高均一な静磁場空間を得ることが可能となって、得られるMRI画像を高画質なものとすることができる。
In this way, by repeating the fine adjustment many times without demagnetizing and exciting the superconducting magnet, which involves the risk of quenching and waste of cryogen such as liquid helium during magnetic field adjustment, It becomes possible to achieve static magnetic field uniformity. Furthermore, it is possible to minimize the influence of the calculation accuracy of the optimization calculation due to the variation in the magnetization of the magnetic shim placed on the shim tray and the manufacturing error by multiple adjustments. A uniform static magnetic field space can be obtained, and the obtained MRI image can have high image quality.

また、粗調整を行う前記ステップS23において、第1シムトレイ1aのみでなく、第2シムトレイ1bも用い、この第2シムトレイ1bの収容シム量を、例えば第2シムトレイ1bに収容できる全収容量の半分の磁性体シム量とし、この磁性体シム量を第2シムトレイ1bに配置すべき位置および量を計算して、この計算で求めた磁性体シム量を第2シムトレイ1bに収容して前記第1シムトレイ1aと共に配置して磁場強度の粗調整を行う。そして、前記第2のシムトレイ1bに収容すべき残りの磁性体シム量の配置位置およびシム量を計算し(ステップS28)、この計算結果に基づく磁性体シム量の配置位置およびシム量を第2のシムトレイ1bに収納して(ステップS29)、磁場強度の微調整を行う。これにより、微調整作業が短縮されるので、よりシミング作業の収束性の向上を図ることができる。   Further, in the step S23 for performing the rough adjustment, not only the first shim tray 1a but also the second shim tray 1b is used, and the accommodation shim amount of the second shim tray 1b is, for example, half the total accommodation amount that can be accommodated in the second shim tray 1b. The magnetic shim amount is calculated, the position and amount of the magnetic shim amount to be arranged in the second shim tray 1b are calculated, and the magnetic shim amount obtained by this calculation is accommodated in the second shim tray 1b and the first shim tray 1b receives the magnetic shim amount. Arranged together with the shim tray 1a for rough adjustment of the magnetic field strength. Then, the arrangement position and shim amount of the remaining magnetic material shim amount to be accommodated in the second shim tray 1b are calculated (step S28), and the arrangement position and shim amount of the magnetic material shim amount based on the calculation result are calculated as the second value. Is stored in the shim tray 1b (step S29), and the magnetic field strength is finely adjusted. Thereby, since the fine adjustment work is shortened, the convergence of the shimming work can be further improved.

なお、ステップS28における第2シムトレイ1bの磁性体シム量を算出する際に、前回のシミングまでに配置した磁性体シム量を積算しておき、次回の磁性体シムの配置時において、第2シムトレイ1bの配置可能量を上回る場合、即ち励磁状態において第2シムトレイを着脱することが安全上問題となる場合は、一度消磁して、第1シムトレイ1aによる磁場強度の粗調整に戻るようにしてもよい。これにより、電磁吸引力による不慮の事故を防止して、シミング作業における安全性の向上を図ることが可能になる。   When calculating the magnetic shim amount of the second shim tray 1b in step S28, the magnetic shim amounts arranged up to the previous shimming are integrated, and the second shim tray is arranged at the next magnetic shim placement. If the amount exceeds the possible position of 1b, that is, if it becomes a safety problem to attach and detach the second shim tray in the excited state, demagnetize it once and return to the coarse adjustment of the magnetic field strength by the first shim tray 1a. Good. As a result, it is possible to prevent accidents due to electromagnetic attraction and improve safety in shimming work.

さらに、第2シムトレイ1bには、非磁性体の着脱専用治具を使用することで、励磁状態において安全に着脱することが可能になる。   Furthermore, the second shim tray 1b can be safely attached and detached in the excited state by using a non-magnetic jig for attaching and detaching.

また、さらに第1シムトレイ1aには大きな電磁吸引力が作用するので、超電導磁石3が励磁状態では第1シムトレイ1aの着脱を不可とする、前記着脱専用治具の取付けを不可とする構造にすることにより、さらにシミング作業の安全性の向上を図ることが可能になる。   In addition, since a large electromagnetic attraction force acts on the first shim tray 1a, the superconducting magnet 3 is structured so that the first shim tray 1a cannot be attached or detached when the superconducting magnet 3 is excited. This makes it possible to further improve the safety of shimming work.

また、さらに、一度シミングを実施した後に、磁気シールドの追加工事や磁性体を有する超電導磁石周辺ユニットの追加および入り替など超電導磁石周辺の磁場環境に変化あった後に、静磁場均一度が変化し、規格値を超過する場合がある。このときは、前記パッシブシム機構によるシミング工程において、静磁場均一度を微調整する場合に、ステップS27からシミングを開始することで、消磁および励磁をせずに、容易に磁場強度の微調整が可能となり、磁場調整工数の低減に寄与するものとなる。   In addition, after the shimming is performed once, the static magnetic field uniformity changes after the magnetic field environment around the superconducting magnet has changed, such as the addition of magnetic shields or the addition or replacement of the superconducting magnet peripheral unit with magnetic material. The standard value may be exceeded. At this time, in the shimming process by the passive shim mechanism, when fine adjustment of the static magnetic field uniformity is performed, the magnetic field strength can be easily finely adjusted without demagnetization and excitation by starting shimming from step S27. It becomes possible and contributes to reduction of the man-hours for magnetic field adjustment.

以上の説明では、励磁状態で第2シムトレイ1bを配置して磁場の微調整を行なう例を説明したが、励磁せずに、第1シムトレイ1と第2シムトレイ1bの配置位置を計算で求めて配置した後に、励磁を行っても良い。   In the above description, the example in which the second shim tray 1b is arranged in the excited state and the magnetic field is finely adjusted has been described. However, the positions of the first shim tray 1 and the second shim tray 1b are obtained by calculation without being excited. Excitation may be performed after the arrangement.

≪第2の実施形態≫
上記図1の超電導磁石3は、被検者を配置する均一磁場空間が円柱状の空洞空間の場合であるが、本発明はこれに限定するものではなく、特開2001-327478号公報に開示されているような、均一磁場空間が楕円柱状の空洞空間を有する超電導磁石44を用いたMRI装置にも適用することができる。これは、図5に示すように、傾斜磁場コイル88を、被検者が配置されるメインコイル内部の、特に左右方向の空間を広げたもので、このような空間にすることにより被検者が感じる開放感を向上させることができる。
<< Second Embodiment >>
The superconducting magnet 3 in FIG. 1 is a case where the uniform magnetic field space in which the subject is arranged is a cylindrical hollow space, but the present invention is not limited to this, and is disclosed in JP 2001-327478 A The present invention can also be applied to an MRI apparatus using a superconducting magnet 44 in which a uniform magnetic field space has an elliptic columnar cavity space. As shown in FIG. 5, the gradient magnetic field coil 88 is obtained by expanding a space in the left and right direction inside the main coil in which the subject is arranged. Can improve the feeling of opening.

以下、シムトレイ及びその配置について、楕円柱状の内部空間を有する楕円筒状の傾斜磁場コイルを用いた例について説明する。図5〜図8は、円柱状ボア66内に配置される傾斜磁場コイル88が、径方向内側に配置されて楕円筒状のメインコイル(図示省略)と、径方向外側に配置されて円筒状のシールドコイル(図示省略)とを組み合わせて成る場合に、メインコイルとシールドコイル間に、磁性体シム部材を、シムトレイに収容して配置する例である。   Hereinafter, an example using an elliptic cylindrical gradient magnetic field coil having an elliptic columnar internal space will be described for the shim tray and its arrangement. 5 to 8, the gradient magnetic field coil 88 disposed in the columnar bore 66 is disposed radially inward and has an elliptical cylindrical main coil (not shown), and radially disposed outside in the cylindrical shape. This is an example in which a magnetic shim member is accommodated in a shim tray between a main coil and a shield coil when combined with a shield coil (not shown).

このような構成においては、メインコイルとシールドコイル間の間隔は、上下方向が左右方向よりも広くなる。なお、逆に、左右方向が上下方向よりも広くなるように、楕円筒状のメインコイルと円筒状のシールドコイルとを組み合わせて傾斜磁場コイルを構成しても良い。   In such a configuration, the interval between the main coil and the shield coil is wider in the vertical direction than in the horizontal direction. Conversely, the gradient magnetic field coil may be configured by combining an elliptical cylindrical main coil and a cylindrical shield coil so that the horizontal direction is wider than the vertical direction.

図5は、円筒型超電導磁石33の周方向にほほ等角度間隔に設けられた穴(図示省略)に、複数の短冊形状の、磁性体シム量が異なる第5シムトレイ101aと第6シムトレイ101bとを有する複数のシムトレイ群を挿入して着脱可能に固定した(第2の配置手段)パッシブシム機構を有する、均一磁場空間が前記図3に示した円柱状の場合に対応した例である。すなわち、20本の第5シムトレイ101aと12本の第6シムトレイ101bから構成された場合についての例で、磁性体シム量の多い第5シムトレイ101aを用いて磁場強度の粗調整を行い、超電導磁石33を励磁したままで、前記第5シムトレイ101aよりも少ない磁性体シム量の第6シムトレイ101bを配置して、磁場強度の微調整を行う。これにより、被検体が感じる開放感の向上に適した超電導磁石の内部空間が楕円柱状となる場合においても、超電導磁石の内部空間が円柱状となる場合と同様の効果を得ることが可能になる。なお、図5の例では、シムトレイ数が第5シムトレイ101aの方が多い場合であるが、本発明は、この例に限定するものではなく、第5シムトレイ101aの磁性体シム量が、第6シムトレイ101bの磁性体シム量よりも多いという条件を満たすものであれば、第5シムトレイ101aと第6シムトレイ101bの本数はどのような組合せでも良い。   FIG. 5 shows a plurality of strip-shaped fifth shim trays 101a and sixth shim trays 101b having different magnetic shim amounts in holes (not shown) provided at substantially equal angular intervals in the circumferential direction of the cylindrical superconducting magnet 33. 3 is a case corresponding to the case where the uniform magnetic field space has a cylindrical shape shown in FIG. 3 and includes a passive shim mechanism in which a plurality of shim tray groups having a plurality of shim trays are inserted and fixed detachably (second arrangement means). That is, in the example of the case where it is composed of 20 fifth shim trays 101a and 12 sixth shim trays 101b, the magnetic field strength is roughly adjusted using the fifth shim tray 101a having a large amount of magnetic shim, and the superconducting magnet The sixth shim tray 101b having a magnetic material shim amount smaller than that of the fifth shim tray 101a is arranged with the magnet 33 being excited to finely adjust the magnetic field strength. Thereby, even when the internal space of the superconducting magnet suitable for improving the feeling of openness felt by the subject has an elliptical columnar shape, it is possible to obtain the same effect as when the internal space of the superconducting magnet has a cylindrical shape. . In the example of FIG. 5, the number of shim trays is larger in the fifth shim tray 101a, but the present invention is not limited to this example, and the magnetic shim amount of the fifth shim tray 101a is the sixth shim tray 101a. Any number of combinations of the fifth shim tray 101a and the sixth shim tray 101b may be used as long as the condition that the amount of the shim tray 101b is larger than the magnetic shim amount is satisfied.

なお、図5の変形例として、種々あるが、代表例として以下の(1)〜(3)を挙げておく。   Although there are various modifications of FIG. 5, the following (1) to (3) are given as typical examples.

(1)前記第6シムトレイのポケット群の幅、長さ、深さ、またはポケット数の全部又はこれらのいずれかを、前記第5シムトレイのポケット群と異なる構成にして、前記第6シムトレイに前記第5シムトレイよりも少ない磁性体シム量を収納する。   (1) The width, length, depth, and / or the number of pockets of the pocket group of the sixth shim tray is different from the pocket group of the fifth shim tray, and the sixth shim tray has the Stores a smaller amount of magnetic shim than the fifth shim tray.

(2)前記第6シムトレイのポケット群の幅、長さ、深さ、またはポケット数のうちのいずれかが異なる前記第5シムトレイよりも磁性体シム量が少ない第7シムトレイを更に備え、前記第6シムトレイを配置する位置に該第6シムトレイの一部又は全部を前記第7シムトレイに置き換えて配置する。   (2) The seventh shim tray further comprises a seventh shim tray having a smaller amount of magnetic shim than the fifth shim tray, wherein any of the width, length, depth, or number of pockets of the pocket group of the sixth shim tray is different, A part or all of the sixth shim tray is replaced with the seventh shim tray at the position where the six shim tray is disposed.

(3)前記第5シムトレイのポケット群の幅、長さ、深さ、またはポケット数のうちのいずれかが異なる前記第6シムトレイよりも磁性体シム量が多い第8シムトレイを更に備え、前記第5シムトレイを配置する位置に該第5シムトレイの一部又は全部を前記第8シムトレイに置き換えて配置する。   (3) The fifth shim tray further includes an eighth shim tray having a larger amount of magnetic shim than the sixth shim tray, wherein any of the width, length, depth, or number of pockets of the pocket group of the fifth shim tray is different, A part or all of the fifth shim tray is replaced with the eighth shim tray at the position where the fifth shim tray is disposed.

前記図5の実施例において、上下方向のメインコイルとシールドコイル間に、第5シムトレイ101a及び第6シムトレイ101bを配置しても、該上下方向に空きが生じる。このため、左右方向の磁場強度の均一性に比べて上下方向の磁場強度の均一性が低下することが考えられる。そこで、図6に示すように、前記上下方向の空き領域に、例えば、4本の第5シムトレイ101aを配置することにより、磁場均一性を左右方向とほぼ同程度にすることができる。これにより、磁場調整時間の短縮を図ることができる。なお、図6の実施例は、第5シムトレイ101aのみを2層に配置する例であるが、第6シムトレイ101bのみ、或いは、第5シムトレイ101aと第6シムトレイ101bとを組み合わせて、2層に配置してもよい。例えば、図示は省略するが、前記上下方向の空き領域に配置した4本の第5シムトレイ101aの間に、第6シムトレイ101bを配置しても良い。   In the embodiment of FIG. 5, even if the fifth shim tray 101a and the sixth shim tray 101b are arranged between the main coil and the shield coil in the vertical direction, a space is generated in the vertical direction. For this reason, it can be considered that the uniformity of the magnetic field strength in the vertical direction is lower than the uniformity of the magnetic field strength in the horizontal direction. Therefore, as shown in FIG. 6, by arranging, for example, four fifth shim trays 101a in the empty area in the vertical direction, the magnetic field uniformity can be made substantially the same as that in the horizontal direction. Thereby, shortening of magnetic field adjustment time can be aimed at. The embodiment of FIG. 6 is an example in which only the fifth shim tray 101a is arranged in two layers, but only the sixth shim tray 101b or the fifth shim tray 101a and the sixth shim tray 101b are combined into two layers. You may arrange. For example, although not shown, the sixth shim tray 101b may be disposed between the four fifth shim trays 101a disposed in the empty space in the vertical direction.

あるいは、磁性体シムを収納する任意の幅、長さ、深さ、またはポケット数のポケット群を有する第9のシムトレイを更に備え、前記第5シムトレイ乃至第8シムトレイのいずれかのシムトレイが配置された前記楕円柱状ボアの広い領域である該楕円柱状ボアの上下方向の空き領域に前記第9のシムトレイを配置する。   Alternatively, it further includes a ninth shim tray having a pocket group of any width, length, depth, or number of pockets for storing the magnetic shim, and any one of the fifth shim tray to the eighth shim tray is disposed. In addition, the ninth shim tray is arranged in an empty area in the vertical direction of the elliptical columnar bore, which is a wide region of the elliptical columnar bore.

図7は、メインコイルとシールドコイル間の間隔に合わせて、前記第5シムトレイ101aよりも磁性体シム量の多い第10シムトレイ104aを配置する例を示す。この場合には、左右方向のメインコイルとシールドコイル間に配置される磁性体シム量よりも、上下方向のメインコイルとシールドコイル間に配置される磁性体シム量が多くなる。これにより、2層に配置とする必要がないので、パッシブシム機構を図6の配置例よりも簡素なものにすることができる。   FIG. 7 shows an example in which the tenth shim tray 104a having a larger amount of magnetic material shim than the fifth shim tray 101a is arranged in accordance with the interval between the main coil and the shield coil. In this case, the amount of the magnetic shim disposed between the main coil and the shield coil in the vertical direction is larger than the amount of the magnetic shim disposed between the main coil and the shield coil in the left-right direction. Thereby, since it is not necessary to arrange in two layers, the passive shim mechanism can be made simpler than the arrangement example of FIG.

さらに、図8に、同じ形状・サイズのシムトレイの配置向きを、メインコイルとシールドコイル間の間隔に合わせて配置する例を示す。この例は、前記楕円柱状ボアの広い領域である該楕円柱状ボアの上下方向の間隔に合わせた任意の幅、長さ、深さ、またはポケット数のポケット群を有する第11シムトレイと、前記楕円柱状ボアの狭い領域である該楕円柱状ボアの左右方向の間隔に合わせた任意の幅、長さ、深さ、またはポケット数のポケット群を有する第12シムトレイと、を更に備え、前記第11シムトレイを該シムトレイの長手方向が前記楕円柱状ボアの略周方向に垂直になるように前記楕円柱状ボアの上下方向に配置し、前記第12のシムトレイを該シムトレイの長手方向が前記楕円柱状ボアの略上下方向又は周方向に沿うように配置する。このようにシムトレイを配置することにより、メインコイルとシールドコイル間には、効率良くシムトレイを配置することができるので、磁場強度の均一性の向上、磁場調整時間の短縮を図ることができる。   Further, FIG. 8 shows an example in which shim trays having the same shape and size are arranged in accordance with the interval between the main coil and the shield coil. This example includes an eleventh shim tray having a pocket group having an arbitrary width, length, depth, or number of pockets according to the vertical interval of the elliptical columnar bore, which is a wide area of the elliptical columnar bore, and the elliptical columnar bore. A twelfth shim tray having a pocket group of any width, length, depth, or number of pockets that matches the space in the left-right direction of the elliptical columnar bore, which is a narrow region of the columnar bore, and the eleventh shim tray Are arranged in the vertical direction of the elliptical columnar bore so that the longitudinal direction of the shim tray is perpendicular to the substantially circumferential direction of the elliptical columnar bore, and the twelfth shim tray is arranged substantially in the longitudinal direction of the elliptical columnar bore. It arrange | positions along an up-down direction or the circumferential direction. By arranging the shim tray in this way, the shim tray can be efficiently arranged between the main coil and the shield coil, so that it is possible to improve the uniformity of the magnetic field strength and shorten the magnetic field adjustment time.

以上説明したように、本発明の第2の実施形態において、内部空間が楕円柱状の楕円筒型傾斜磁場コイルは、被検体が配置されるメインコイル内部の特に左右方向の空間を広げることができ、被検体が感じる開放感を向上させることができる。このような傾斜磁場コイルのメインコイルとシールドコイル間に、図5〜図8に示したように、磁性体シム部材を配置すれば、静磁場均一度を向上させることができる。特に、メインコイルとシールドコイル間の間隔の大きい部分に、その間隔に対応して、多くのシム部材を配置することにより、左右方向の空間を広げつつ、その広がった空間の静磁場均一度を向上させることが可能になる。   As described above, in the second embodiment of the present invention, the elliptic cylindrical gradient magnetic field coil whose inner space is an elliptic cylinder can widen the space in the left-right direction inside the main coil in which the subject is arranged. The feeling of opening that the subject feels can be improved. If a magnetic shim member is arranged between the main coil and the shield coil of such a gradient magnetic field coil as shown in FIGS. 5 to 8, the uniformity of the static magnetic field can be improved. In particular, by disposing a large number of shim members corresponding to the space between the main coil and the shield coil, the space in the left-right direction is expanded, and the static magnetic field uniformity of the expanded space is increased. It becomes possible to improve.

1 シムトレイ群、1a 第1シムトレイ、1b 第2シムトレイ、3、33 超電導磁石、6 円柱状ボア、66 楕円柱状ボア、7 均一磁場空間、11a 第1シムトレイのポケット群、11b 第2シムトレイのポケット群、101a 第5シムトレイ、101b 第6シムトレイ   1 Shim tray group, 1a 1st shim tray, 1b 2nd shim tray, 3, 33 superconducting magnet, 6 cylindrical bore, 66 elliptical columnar bore, 7 uniform magnetic field space, 11a 1st shim tray pocket group, 11b 2nd shim tray pocket group 101a 5th shim tray, 101b 6th shim tray

Claims (10)

被検体が配置される円柱状ボアを有して、該円柱状ボアに均一な静磁場を発生する円筒形状の超電導磁石による静磁場発生手段と、
前記静磁場の均一度を調整する磁性体シムを収納するポケットを複数備えて前記円柱状ボアの周方向に配置されたシムトレイを有する磁場調整手段と、
を備え、
前記磁場調整手段は、前記ポケットの幅、長さ、深さ、ポケット数の内の少なくとも一つが異なる複数の第1シムトレイと複数の第2シムトレイとを有して成り、
一つ以上の前記第1シムトレイと一つ以上の前記第2シムトレイとが前記周方向に交互に配置されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
A static magnetic field generating means using a cylindrical superconducting magnet having a cylindrical bore in which a subject is arranged and generating a uniform static magnetic field in the cylindrical bore;
Magnetic field adjusting means having a plurality of pockets for storing magnetic shims for adjusting the uniformity of the static magnetic field and having shim trays arranged in the circumferential direction of the cylindrical bore;
With
The magnetic field adjusting means comprises a plurality of first shim trays and a plurality of second shim trays, wherein at least one of the width, length, depth and number of pockets of the pockets is different.
One or more of the first shim trays and one or more of the second shim trays are alternately arranged in the circumferential direction .
前記第1シムトレイと前記第2シムトレイとで、前記ポケットの幅、長さ、深さ、またはポケット数の全部又はこれらのいずれかを異なる構成にして、前記第2シムトレイに前記第1シムトレイよりも少ない磁性体シム量を収納可能にしたことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。 In the first shim tray and the second shim tray, the width, length, depth, and / or the number of pockets of the pockets are different from each other, and the second shim tray has a different configuration than the first shim tray. 2. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein a small amount of magnetic shim can be stored . 前記第2シムトレイのポケット群の幅、長さ、深さ、またはポケット数のうちのいずれかが異なるポケット群を有して、前記第1シムトレイよりも収納可能な磁性体シム量が少ない、第3シムトレイを更に備え、
前記第2シムトレイを配置する位置に該第2シムトレイの一部又は全部を前記第3シムトレイに置き換えて配置したことを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置。
The second shim tray has a pocket group that is different in width, length, depth, or number of pockets, and has a smaller amount of magnetic shim that can be stored than the first shim tray. Further equipped with 3 shim trays,
Magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that part or all of the second shim trays disposed replaced with the third shim tray in a position to place said second shim tray.
前記第1シムトレイのポケット群の幅、長さ、深さ、またはポケット数のうちのいずれかが異なるポケット群を有して、前記第2シムトレイよりも収納可能な磁性体シム量が多い、第4シムトレイを更に備え、
前記第1シムトレイを配置する位置に該第1シムトレイの一部又は全部を前記第4シムトレイに置き換えて配置したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
The first shim tray has a pocket group in which any one of the width, length, depth, and number of pockets of the pocket group is different, and has a larger amount of magnetic shim that can be stored than the second shim tray. 4 shim trays
Magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that arranged by replacing a part or all of the first shim tray in a position to place said first shim tray to the fourth shim tray .
楕円状の断面を有するメインコイルと、円状の断面を有するシールドコイルとを備えて成る傾斜磁場発生手段を備え、
前記シムトレイは、前記メインコイルと前記シールドコイルとの間に配置されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
A gradient magnetic field generating means comprising a main coil having an elliptical cross section and a shield coil having a circular cross section;
5. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 , wherein the shim tray is disposed between the main coil and the shield coil . 6.
前記メインコイルと前記シールドコイルとの間の間隔に応じて、収容可能な磁性体シム量が異なるシムトレイが配置されたことを特徴とする請求項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 6. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 5 , wherein shim trays having different magnetic shim amounts that can be accommodated are arranged in accordance with an interval between the main coil and the shield coil . 前記シムトレイが、前記円柱状ボアの軸中心より、ほぼ同一径の位置に、前記円柱状ボアの周方向に沿って配置されたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The shim tray is described from the shaft center of the cylindrical bore, the position substantially the same diameter, in any one of claims 1 to 6, characterized in that arranged along the circumferential direction of the cylindrical bore Magnetic resonance imaging equipment. 前記第2シムトレイが、前記周方向に略等間隔で配置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The second shim tray is magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is arranged at approximately equal intervals in the circumferential direction. 一つの前記シムトレイが備える複数の前記シムポケットは、同一形状を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 , wherein the plurality of shim pockets included in one shim tray have the same shape . 被検体が配置される円柱状ボアを有して、該円柱状ボアに均一な静磁場を発生する円筒形状の超電導磁石による静磁場発生手段と、
前記静磁場の均一度を調整する磁性体シムを収納するポケットを複数備えて前記円柱状ボアの周方向に配置されたシムトレイを有する磁場調整手段と、
を備え、
前記磁場調整手段は、前記ポケットの幅、長さ、深さ、ポケット数の内の少なくとも一つが異なる複数の第1シムトレイと複数の第2シムトレイとを有して成り、
一つ以上の前記第1シムトレイと一つ以上の前記第2シムトレイとが前記周方向に交互に配置されている磁気共鳴イメージング装置において、
前記円柱状ボアの中心磁場強度が所望の磁場強度になるように前記超電導磁石を励磁して静磁場強度を計測する磁場計測工程と、
前記磁場計測工程の計測値に基づいて不整磁場成分を算出し、この不整磁場を粗調整するための前記第1のシムトレイに収納する磁性体シム量及びシムの配置位置を算出する磁場粗調整用磁性体シム算出工程と、
前記超電導磁石を一時、消磁して、前記磁場粗調整用磁性体シム算出工程で算出した磁性体シム量を前記第1のシムトレイに収納して該第1のシムトレイを前記円柱状ボアに配置する第1シムトレイ配置工程と、
前記超電導磁石を再度励磁して静磁場強度を計測し、この計測値に基づき、静磁場強度の微調整を行うための前記第2のシムトレイに収納する磁性体シムの量および配置位置を算出する磁場微調整用磁性体シム算出工程と、
前記磁場粗調整用磁性体シム算出工程で算出した磁性体シム量を前記第2のシムトレイに収納し、該第2のシムトレイを前記円柱状ボアに配置して前記静磁場の微調整を行う静磁場微調整工程と、
を含む磁気共鳴イメージング装置の磁場均一度調整方法。
A static magnetic field generating means using a cylindrical superconducting magnet having a cylindrical bore in which a subject is arranged and generating a uniform static magnetic field in the cylindrical bore;
Magnetic field adjusting means having a plurality of pockets for storing magnetic shims for adjusting the uniformity of the static magnetic field and having shim trays arranged in the circumferential direction of the cylindrical bore;
With
The magnetic field adjusting means comprises a plurality of first shim trays and a plurality of second shim trays, wherein at least one of the width, length, depth and number of pockets of the pockets is different.
In the magnetic resonance imaging apparatus in which one or more first shim trays and one or more second shim trays are alternately arranged in the circumferential direction ,
A magnetic field measurement step of measuring the static magnetic field strength by exciting the superconducting magnet so that the central magnetic field strength of the cylindrical bore becomes a desired magnetic field strength;
A rough magnetic field component for calculating an irregular magnetic field component based on a measurement value of the magnetic field measuring step and calculating a magnetic material shim amount and a shim arrangement position stored in the first shim tray for rough adjustment of the irregular magnetic field. A magnetic material shim calculation step;
The superconducting magnet is temporarily demagnetized, and the magnetic shim amount calculated in the magnetic field rough adjustment magnetic shim calculation step is stored in the first shim tray, and the first shim tray is disposed in the cylindrical bore. A first shim tray placement step;
The superconducting magnet is re-excited to measure the static magnetic field strength, and based on the measured value, the amount and arrangement position of the magnetic shim stored in the second shim tray for fine adjustment of the static magnetic field strength are calculated. A magnetic material shim calculation step for fine adjustment of the magnetic field;
The magnetic shim amount calculated in the magnetic field rough adjustment magnetic material shim calculation step is stored in the second shim tray, and the second shim tray is arranged in the cylindrical bore to perform fine adjustment of the static magnetic field. Magnetic field fine tuning process;
Magnetic field homogeneity adjustment method for magnetic resonance imaging apparatus.
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