JP6309309B2 - 磁気共鳴イメージング装置及び傾斜磁場コイル - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置及び傾斜磁場コイルに関する。

磁気共鳴イメージングは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンを、そのラーモア（Larmor）周波数のＲＦ（Radio Frequency）パルスで磁気的に励起し、励起に伴い発生する磁気共鳴信号のデータから画像を生成する撮像法である。

この磁気共鳴イメージングにおいては、静磁場の均一性が要求されるため、静磁場の不均一性を補正するためのシミングが行われる。シミングは、パッシブシミング／アクティブシミング等と称される手法に大別される。従来、パッシブシミングは、シムトレイ等と呼ばれる長いトレイ型のシム収納部を用いて行われる。具体的には、シムトレイは、長手方向に複数のポケットを有し、各ポケットに適宜鉄シムが収納される。そして、このシムトレイが、円筒の長軸方向に沿って架台装置に挿入される。

この挿入作業において、シムトレイにかかる静磁場の吸引力は、最大で５０ｋｇｆ（キログラム重）程度に至る。このため、従来シムトレイを架台装置に挿入する作業を行う際には、その都度静磁場を減磁しているが、減磁は、時間がかかる上に、ヘリウムガスを消費することにもなり、作業の効率が低下していた。

特開２０１２−１１５４７４号公報

本発明が解決しようとする課題は、シミングの作業の効率を向上することができる磁気共鳴イメージング装置及び傾斜磁場コイルを提供することである。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁場磁石と、傾斜磁場コイルと、シム収納部とを備える。静磁場磁石は、略円筒内部の空間に静磁場を発生する。傾斜磁場コイルは、前記静磁場磁石の内側に配置され、傾斜磁場を発生する。シム収納部は、金属シムを収納可能である。前記シム収納部は、該シム収納部に対して加わる励磁下における前記静磁場の吸引力が所定の閾値より小さくなる形状に形成される。

図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成を示す機能ブロック図。 図２は、第１の実施形態に係る傾斜磁場コイルの構造を示す斜視図。 図３は、第１の実施形態におけるシムポケットを説明するための図。 図４は、第１の実施形態におけるシムポケットを説明するための図。 図５は、第１の実施形態において傾斜磁場コイルに挿入されたシムポケットを説明するための図。 図６Ａは、第１の実施形態におけるシムポケット挿入ガイドの蓋を示す図。 図６Ｂは、第１の実施形態におけるシムポケット挿入ガイドの蓋を示す図。 図７Ａは、第１の実施形態におけるシムポケット挿入ガイドの蓋を示す図。 図７Ｂは、第１の実施形態におけるシムポケット挿入ガイドの蓋を示す図。 図７Ｃは、第１の実施形態におけるシムポケット挿入ガイドの蓋を示す図。 図８は、第１の実施形態におけるシミングの作業フローを説明するための図。 図９Ａは、第２の実施形態におけるシムポケット挿入ガイドを示す図。 図９Ｂは、第２の実施形態におけるシムポケット挿入ガイドを示す図。 図１０は、第２の実施形態において傾斜磁場コイルに挿入されたシムポケットを説明するための図。 図１１は、その他の実施形態における連結可能なシムポケットを示す図。 図１２は、その他の実施形態におけるシム収納部を説明するための図。 図１３は、その他の実施形態におけるシム収納部を説明するための図。 図１４は、その他の実施形態におけるシム収納部を説明するための図。 図１５Ａは、その他の実施形態におけるシム挿入部を説明するための図。 図１５Ｂは、その他の実施形態におけるシム挿入部を説明するための図。 図１６Ａは、その他の実施形態におけるシム挿入部を説明するための図。 図１６Ｂは、その他の実施形態におけるシム挿入部を説明するための図。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（以下、適宜「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」）及び傾斜磁場コイルを説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、各実施形態において説明する内容は、原則として、他の実施形態においても同様に適用することができる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、ＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１０１と、静磁場電源１０２と、傾斜磁場コイル１０３と、傾斜磁場電源１０４と、ＲＦコイル１０５と、送信部１０６と、受信部１０７と、寝台１０８と、シーケンス制御部１２０と、計算機１３０とを備える。なお、ＭＲＩ装置１００に、被検体Ｐ（例えば、人体）は含まれない。また、図１に示す構成は一例に過ぎない。各部は、適宜統合若しくは分離して構成されてもよい。

静磁場磁石１０１は、中空の円筒形状に形成された磁石であり、略円筒（楕円を含む）内部の空間に、静磁場を発生する。静磁場磁石１０１は、例えば、超伝導磁石等であり、静磁場電源１０２から電流の供給を受けて励磁する。静磁場電源１０２は、静磁場磁石１０１に電流を供給する。なお、静磁場磁石１０１は、永久磁石でもよく、この場合、ＭＲＩ装置１００は、静磁場電源１０２を備えなくてもよい。また、静磁場電源１０２は、ＭＲＩ装置１００とは別に備えられてもよい。

傾斜磁場コイル１０３は、静磁場磁石１０１の内側に配置され、中空の略円筒形状に形成されたコイルである。傾斜磁場コイル１０３は、傾斜磁場電源１０４から電流の供給を受けて傾斜磁場を発生する。なお、傾斜磁場コイル１０３については、後に詳述する。傾斜磁場電源１０４は、傾斜磁場コイル１０３に電流を供給する。

ＲＦコイル１０５は、傾斜磁場コイル１０３の内側に配置され、送信部１０６からＲＦパルスの供給を受けて高周波磁場を発生する。また、ＲＦコイル１０５は、高周波磁場の影響によって被検体Ｐから発せられる磁気共鳴信号（以下、適宜「ＭＲ（Magnetic Resonance）信号」）を受信し、受信したＭＲ信号を受信部１０７に出力する。

なお、上述したＲＦコイル１０５は一例に過ぎない。ＲＦコイル１０５は、送信機能のみを備えたコイル、受信機能のみを備えたコイル、若しくは送受信機能を備えたコイルのうち、１つ若しくは複数を組み合わせることによって構成されればよい。

送信部１０６は、対象とする原子の種類及び磁場強度で定まるラーモア周波数に対応するＲＦパルスをＲＦコイル１０５に供給する。受信部１０７は、ＲＦコイル１０５から出力されるＭＲ信号を検出し、検出したＭＲ信号に基づいてＭＲデータを生成する。具体的には、受信部１０７は、ＲＦコイル１０５から出力されるＭＲ信号をデジタル変換することによってＭＲデータを生成する。また、受信部１０７は、生成したＭＲデータをシーケンス制御部１２０に送る。なお、受信部１０７は、静磁場磁石１０１や、傾斜磁場コイル１０３等を備える架台装置側に備えられてもよい。

寝台１０８は、被検体Ｐが載置される天板を備える。図１においては、説明の便宜上、この天板のみを図示する。通常、寝台１０８は、静磁場磁石１０１の円筒の中心軸と長手方向が平行になるように設置される。また、天板は、長手方向及び上下方向に移動可能であり、被検体Ｐが載置された状態で、ＲＦコイル１０５の内側の略円筒内部の空間に挿入される。なお、この略円筒内部の空間を「ボア」等と称する場合がある。

シーケンス制御部１２０は、計算機１３０から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源１０４、送信部１０６、及び受信部１０７を駆動することによって、被検体Ｐの撮像を行う。ここで、シーケンス情報は、撮像を行う手順を定義した情報である。シーケンス情報には、傾斜磁場電源１０４が傾斜磁場コイル１０３に供給する電流の強さや電流を供給するタイミング、送信部１０６がＲＦコイル１０５に供給するＲＦパルスの強さやＲＦパルスを印加するタイミング、受信部１０７がＭＲ信号を検出するタイミング等が定義される。

例えば、シーケンス制御部１２０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路である。

なお、シーケンス制御部１２０は、傾斜磁場電源１０４、送信部１０６、及び受信部１０７を駆動して被検体Ｐを撮像した結果、受信部１０７からＭＲデータを受信すると、受信したＭＲデータを計算機１３０に転送する。

計算機１３０は、ＭＲＩ装置１００の全体制御を行う。また、計算機１３０は、シーケンス制御部１２０から転送されたＭＲデータに、フーリエ変換等の再構成処理を施すことで、ＭＲ画像の生成等を行う。例えば、計算機１３０は、制御部、記憶部、入力部、表示部を備える。制御部は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の電子回路である。記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等である。入力部は、マウスやトラックボール等のポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスである。表示部は、液晶表示器等の表示デバイスである。

図２は、第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル１０３の構造を示す斜視図である。ここで、第１の実施形態において、傾斜磁場コイル１０３は、ＡＳＧＣ（Actively Shielded Gradient Coil）であり、傾斜磁場を発生するメインコイル１０３ａと、漏洩磁場を打ち消すシールド用の磁場を発生するシールドコイル１０３ｂとを有する。図２に示すように、傾斜磁場コイル１０３においては、略円筒内部の空間からの距離が近い内側から順に、メインコイル１０３ａと、冷却管が配管される冷却層１０３ｄと、鉄シムが配置されるシム層１０３ｃと、冷却管が配管される冷却層１０３ｅと、シールドコイル１０３ｂとが、積層される。

シム層１０３ｃには、複数本分（例えば２４本分）のシムポケット挿入ガイド１０３ｆが形成される。シムポケット挿入ガイド１０３ｆは、典型的には、図２に示すように、傾斜磁場コイル１０３の長軸方向全長に亘って貫通する穴であり、円周方向に等間隔に形成される。また、傾斜磁場コイル１０３の端面（シム層１０３ｃ）には、このシムポケット挿入ガイド１０３ｆの挿入口が、複数箇所、設けられる。シムポケット（図２において図示を省略）は、シムポケット挿入ガイド１０３ｆ内において、長軸方向に複数個（例えば１５個）並べて配置される。なお、シムポケットについては、後に詳述する。

冷却層１０３ｄ及び冷却層１０３ｅには、典型的には、略円筒形状に沿って螺旋状に冷却管が配管される（図２において図示を省略）。図１において図示を省略したが、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、熱交換器や循環ポンプを有する冷却装置を更に備え、この冷却装置が、冷却管に水等の冷媒を循環させることで、傾斜磁場コイル１０３を冷却する。このように、ＭＲＩ装置１００の冷却系は、鉄シムを挟むように、傾斜磁場コイル１０３の中間層に配管されている。

図３及び図４は、第１の実施形態におけるシムポケット１１０を説明するための図である。第１の実施形態において、鉄シム１１１は、長手方向に複数のポケットを有するトレイ型のシムトレイに収納されるのではなく、図３に示すような、シムポケット１１０に収納される。シムポケット１１０は、図３に示すように、鉄シム１１１を積層して収納可能な箱型の収納部である。なお、図３においては、３枚の鉄シムが収納された様子を示す。また、図３及び図４に示すシムポケット１１０は、一例に過ぎず、鉄シムを収納可能な比較的小型の収納部であれば、その形態は適宜変更可能である。

この箱型のシムポケット１１０は、静磁場磁石の励磁下、且つ、鉄シム１１１が積層された状態において、シムポケット１１０にかかる静磁場の吸引力が所定の閾値よりも小さくなるような大きさで形成される。典型的には、シムポケット１１０は、従来のシムトレイをポケット単位で分割した程度の大きさで形成されればよい。なお、シムポケット１１０の大きさはこれに限られるものではない。後述するように、静磁場磁石の励磁下において、シムポケット挿入ガイド１０３ｆへの挿入作業が可能な程度の大きさであればよく、その大きさを決めるための吸引力の閾値は、シムポケットの設計時等に適宜決定されればよい。

なお、図４は、シムポケット１１０の断面図であり、シムポケット１１０に蓋１１２を被せた様子を示す。静磁場磁石の励磁下では、静磁場の吸引力によって、シムポケット１１０の隙間から鉄シム１１１がすり抜けてしまうおそれがある。このため、シムポケット１１０には、何らかの手法で蓋を被せることが望ましい。更に、図４に示すように、シムポケット１１０に収納された鉄シム１１１の枚数が少ない場合には、撮像中、鉄シム１１１が動いてしまい、ノイズになるおそれがある。このため、例えば、シムポケット１１０には、図４に示すように、鉄シムを押さえる機構１１３を設けることが望ましい。

さて、作業者は、適宜鉄シムが収納された個々のシムポケット１１０を、ひとつずつ、シムポケット挿入ガイド１０３ｆに挿入する。上述したように、シムポケット１１０は、シムポケット１１０にかかる静磁場の吸引力が所定の閾値よりも小さくなるような大きさで形成されている。このため、静磁場磁石の励磁下において、個々のシムポケット１１０には大きな吸引力が発生しない。よって、このシムポケット１１０をシムポケット挿入ガイド１０３ｆに挿入する作業が行われる際に、静磁場をその都度減磁する必要がない。言い換えると、静磁場磁石の励磁下において、シムポケット１１０の挿入作業をそのまま継続することができる。

図５は、第１の実施形態において傾斜磁場コイル１０３に挿入されたシムポケット１１０を説明するための図である。図５は、傾斜磁場コイル１０３のシム層１０３ｃの断面図であり、長軸方向全長に亘って貫通するシムポケット挿入ガイド１０３ｆ内に、シムポケット１１０が並べて挿入されている様子を示す。なお、図５においては、説明の便宜上、３パターンによる区別がなされている。パターン１１０ａは、シムポケット１１０ではなく、シムポケット１１０に替えてシムポケット挿入ガイド１０３ｆの両端に配置される蓋を示す。パターン１１０ｂは、鉄シムが収納されていない空のシムポケット１１０を示す。パターン１１０ｃは、鉄シムが収納されているシムポケット１１０を示す。

第１の実施形態において、シムポケット１１０は、シムポケット挿入ガイド１０３ｆ内に、例えば１５個並べて挿入される。また、その両端には蓋が配置される。例えば、作業者は、シムポケット挿入ガイド１０３ｆの両端に形成された一方の挿入口から、シムポケット１１０をひとつずつ押し入れていく。この場合、シムポケット１１０の挿入を行う挿入口の反対側の挿入口については、予め蓋をしておけばよい。そして、作業者は、順次、次のシムポケット１１０によって、前に挿入されたシムポケット１１０を奥に押し入れていくことで、やがて、１５個分、全てのシムポケット１１０の挿入を終える。そして、最後に、シムポケット１１０の挿入を行った挿入口に、蓋をする。

また、第１の実施形態において、例えば、作業者は、シムポケット挿入ガイド１０３ｆの両端に形成された２つの挿入口双方から、シムポケット１１０を挿入することも可能である。

図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、第１の実施形態におけるシムポケット挿入ガイド１０３ｆの蓋を示す図である。作業者は、シムポケット挿入ガイド１０３ｆの両端に形成された２つの挿入口に対して何らかの手法で蓋をする必要がある。ここで、上述したように、第１の実施形態において、作業者は、シムポケット挿入ガイド１０３ｆの両端に形成された２つの挿入口双方からシムポケット１１０を挿入することも可能であるので、この両端に配置される蓋については、接着剤等で固定するよりも、簡易に取り外し可能な機構で形成されることが望ましい。

例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、シムポケット挿入ガイド１０３ｆの蓋は、簡単なネジ止め機構によって形成されてもよい。図６Ａ及び図６Ｂは、図５に示すシムポケット挿入ガイド１０３ｆの右端部を拡大して示す図であり、図６Ａは断面図であり、図６Ｂは斜視図である。

また、例えば、図７Ａ〜図７Ｃに示すような機構でもよい。同じく図７Ａ〜図７Ｃは、図５に示すシムポケット挿入ガイド１０３ｆの右端部を拡大して示す図であり、図７Ａは断面図であり、図７Ｂは斜視図であり（但し、蓋は挿入されていない）、図７Ｃは蓋そのものである。図７Ａ〜図７Ｃに示すように、例えば、シムポケット挿入ガイド１０３ｆ側に穴１１０ｆが空いており、一方、蓋に凸部１１０ｅが形成されていて、この蓋がシムポケット挿入ガイド１０３ｆに挿入されることで、凸部１１０ｅが穴１１０ｆに嵌合する仕組みとしてもよい。この場合、例えば、蓋には、図７Ｃに示すような切り込みを入れ、凸部１１０ｅを含む一部が下方向に押し込み可能なように構成する。蓋をシムポケット挿入ガイド１０３ｆに挿入すると、この切り込みによって凸部１１０ｅを含む一部が下方向に押し込まれ、やがてシムポケット挿入ガイド１０３ｆ側に形成された穴１１０ｆに到達すると、凸部１１ｅが穴１１０ｆに嵌合して、凸部１１０ｅを含む一部が上方向に戻る仕組みである。

なお、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃを用いて説明した蓋の構成は、一例に過ぎず、適宜変更することが可能である。また、蓋の替わりに、シムポケット１１０自体に、簡易に取り外し可能な機構を形成し、シムポケット挿入ガイド１０３ｆの両端若しくは一端を、シムポケット１１０自体で蓋をしてもよい。更に、例えば、シムポケット挿入ガイド１０３ｆの両端に形成された一方の挿入口からのみシムポケット１１０が挿入される環境等においては、シムポケット挿入ガイド１０３ｆの蓋を接着剤等で固着してもよい。

図８は、第１の実施形態におけるシミングの作業フローを説明するための図である。図８では、傾斜磁場コイル１０３に形成されたシムポケット挿入ガイド１０３ｆに、シムポケット１１０を挿入する作業のフローを示す。かかる作業は、通常、ＭＲＩ装置１００の設置時等に実施される。

図８に示すように、まず、静磁場電源１０２から電流が供給され、静磁場磁石１０１が励磁される（ステップＳ０１）。続いて、作業者は、フィールドカメラ等と呼ばれる測定装置を用いて、磁場の状態を測定する（ステップＳ０２）。

この測定結果が、計算機１３０、若しくは、作業者が持参したコンピュータ等に入力されると、コンピュータは、鉄シムの配置に関するシミュレーション結果を出力する（ステップＳ０３）。例えば、コンピュータは、「２４本形成されているシムポケット挿入ガイド１０３ｆのうち、何番のシムポケット挿入ガイド１０３ｆのどの位置に配置されるシムポケット１１０に、どのような鉄シムを何枚入れて下さい」といった趣旨のシミュレーション結果を出力する。

すると、作業者は、シミュレーション結果に従って各シムポケット１１０を配置する（ステップＳ０４）。即ち、作業者は、シムポケット１１０に、指示された枚数の鉄シムを収納し、鉄シムを収納したシムポケット１１０を、指示されたシムポケット挿入ガイド１０３ｆに、指示された順番で挿入していく。

例えば、２４本分、且つ、１５個分のシムポケット１１０の挿入作業を完了すると、作業者は、再び、磁場の状態を測定する（ステップＳ０５）。この測定結果がコンピュータ等に入力されると、コンピュータは、静磁場の均一性が、予め定めた許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ０６）。そして、許容範囲内であれば（ステップＳ０６，Ｙｅｓ）、シムポケット１１０の挿入作業はこれで完了する。

一方、許容範囲外であれば（ステップＳ０６，Ｎｏ）、コンピュータは、再び、鉄シムの適正配置に関するシミュレーション結果を出力するので（ステップＳ０７）、作業者は、再出力されたシミュレーション結果に従って、各シムポケット１１０を再配置する（ステップＳ０８）。なお、この再配置は、通常、全ての配置をやり直すのではなく、静磁場の均一性を適正状態に到達させるための微調整として、一部のシムポケット１１０の配置のやり直しとして行われることが多い。

こうして、ステップＳ０５からステップＳ０８の処理が適宜繰り返され、多いときには４〜５回程度繰り返されて、ようやく静磁場の均一性が許容範囲内に収まり、シムポケット１１０の挿入作業が完了する。

上述してきたように、第１の実施形態によれば、作業者によって取り扱われるシム収納部が、長いトレイ型のシムトレイではなく、箱型のシムポケット１１０であり、静磁場磁石１０１の励磁下において、シムポケット１１０にかかる静磁場の吸引力は小さい。よって、作業者は、従来静磁場の励磁・減磁を繰り返しながら行っていた挿入の作業を、静磁場を減磁することなく行うことができ、シミングの作業の効率を向上することができる。

（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態を説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、第２の実施形態におけるシムポケット挿入ガイド１０３ｆ´を示す図である。図９Ａ及び図９Ｂに示すように、第２の実施形態において、シムポケット挿入ガイド１０３ｆ´は、上下２段の複数段に分かれて形成される。図９Ａは、傾斜磁場コイル１０３のシム層１０３ｃを正面からみた図であり、図９Ｂは、シムポケット挿入ガイド１０３ｆ´を正面からみた図である。図９Ｂに示すように、シムポケット挿入ガイド１０３ｆ´は、比較的大きい第１段と、第１段に比較して小さい第２段とに分かれて形成される。

ここで、例えば、図９Ｂに示す第１段のように、シムポケット挿入ガイド１０３ｆ´は、内壁側に、凹部１０３ｈ及び凸部１０３ｇを有する。この凹部１０３ｈや凸部１０３ｇは、典型的には、長軸方向の略全長に亘って形成されるが、実施形態はこれに限られるものではなく、長軸方向に亘り点在するように形成されてもよい。このようにシムポケット挿入ガイド１０３ｆ´の内壁に凹部１０３ｈ及び凸部１０３ｇが形成された場合、例えば、シムポケット１１０は、蓋１１２の部分が凸部１０３ｇに接触するように、シムポケット挿入ガイド１０３ｆ´に挿入される。この場合、シムポケット挿入ガイド１０３ｆ´内におけるシムポケット１１０の振動を軽減することができるとともに、凹部１０３ｈとシムポケット１１０との間に形成された空気層が、断熱層としての役割を果たし、鉄シム１１１の温度の変化を抑制することが可能である。なお、図９Ｂに示す凹部１０３ｈ及び凸部１０３ｇは一例に過ぎない。例えば、凸部１０３ｇが、円周方向に２箇所以上設けられ、それに応じた数だけ凹部１０３ｈが設けられてもよい。

図１０は、第２の実施形態において傾斜磁場コイル１０３に挿入されたシムポケット１１０を説明するための図である。図１０は、傾斜磁場コイル１０３のシム層１０３ｃの断面図であり、長軸方向全長に亘って貫通するシムポケット挿入ガイド１０３ｆ´の上下段それぞれに、シムポケット１１０が並べて挿入されている様子を示す。なお、図１０における３パターンの区別は、図５における区別と同じ意味を有する。また、図１０においては、上下段それぞれの大きさを同じものとして描いたが、実施形態はこれに限られるものではなく、例えば、上の第１段に挿入されるシムポケット１１０に比較して、下の第２段に挿入されるシムポケット１１０の大きさが小さく、また、挿入される数が多い等、適宜変更が可能である。あるいは反対に、下の第２段に挿入されるシムポケット１１０の大きさが大きく、また、挿入される数が少なくてもよい。

即ち、まず、このようにシムポケット１１０が挿入される空間を複数に分けることで、１つのシムポケット１１０に収納される鉄シム１１１の量を減らすことができ、結果として、シムポケット１１０ひとつにかかる吸引力を更に低減することができる。

また、例えば、複数段の間に、メイン及びサブといった役割の分担を定めることで、再配置の効率を更に向上することも可能である。即ち、例えば、図８を用いて説明した作業のフローにおいて、１回目のシミュレーション（ステップＳ０４）では、メインの第１段にのみ配置することを前提としたシミュレーション結果を出力し、その後の微調整の段階（ステップＳ０５以降）では、サブの第２段に更に補助的に配置することを前提としたシミュレーション結果を出力する。このようにすることで、一旦挿入したシムポケット１１０を取り出すことなく微調整を行っていくことが可能になり、作業の効率は更に向上すると考えられる。

なお、第１の実施形態においては、各段の大きさが異なる例を説明したが、実施形態はこれに限られるものではなく、例えば、上下段の大きさは、同じでもよい。また、２段に限られず、３段以上の複数段に分かれていてもよいし、上下に限られず、左右に分かれていてもよい。

（その他の実施形態）
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。

図１１は、その他の実施形態における連結可能なシムポケットを示す図である。上述した実施形態において説明したように、シムポケット挿入ガイドには、鉄シムが収納されていない空のシムポケットと、鉄シムが収納されているシムポケットとが、組み合わされて収納される場合がある。また、例えば、収納されている鉄シムの量が少ないシムポケットも存在し得る。そこで、例えば、図１１に示すように、シムポケットに、シムポケット同士を簡単に連結可能な機構を形成してもよい。例えば、シムポケットは、図１１に示すように、各側面それぞれに、凸部及び凹部を有し、凸部又は凹部によって隣り合う他のシムポケットと連結可能である。なお、図１１においては、説明の便宜上、凸部若しくは凹部のみを示しているが、シムポケットは、その両方を有し、隣り合う前後のシムポケットと連結する。

なお、このような連結を行う場合には、コンピュータ側で行うシミュレーション結果においても、どのシムポケットまでを連結することが可能であるか、連結状態のシムポケット群にかかる吸引力にも鑑みたシミュレーション結果を提示することが望ましい。作業者は、かかるシミュレーション結果に従って、許容されたシムポケット群を連結することができる。

次に、図１２〜図１４は、その他の実施形態におけるシム収納部を説明するための図であり、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａ、及び図１６Ｂは、その他の実施形態におけるシム挿入部を説明するための図である。上述してきた実施形態をまとめると、いずれの場合も、シム収納部（例えば、シムポケット１１０）は、静磁場の吸引力を低減する形状に、形成されていた。ところで、この「シム収納部に対して加わる静磁場の吸引力を低減する形状」を実現する手法としては、大きく、シム収納部自体に対して工夫を行う第１の手法、シム収納部が挿入されるシム挿入部自体に対して工夫を行う第２の手法、及び、これらの組合せの手法が考えられる。以下では、図１２〜図１６Ｂを用いて、第１の手法及び第２の手法をそれぞれ説明する。

まず、第１の手法を説明する。これまで説明してきたように、傾斜磁場コイル１０３の端面には、長軸方向全長に亘って貫通するシム挿入部の挿入口が、複数箇所、設けられており、シム収納部は、シム挿入部内に挿入口から挿入されるものである。例えば、図１２に示すように、シム収納部２１０は、１つのシム挿入部２０３ｆに対して、略円筒の長軸方向に複数個並べて配置される。第１の実施形態で説明した典型的なシムポケット１１０が、この態様に該当する。なお、図１２では、シム収納部２１０が、長軸方向に５個以上並べて配置される例を示すが、実施形態はこれに限られるものではない。長軸方向に並べて配置されるシム収納部２１０の数は、例えば、２個でもよい。即ち、数は任意である。また、第１の実施形態で説明したシムポケット１１０が複数個予め連結されたものが、長軸方向に、更に複数個並べて配置されてもよい。また、シム挿入部２０３ｆやシム収納部２１０の形状は、図１２に示すような矩形に限られるものではなく、例えば、円柱型のシム挿入部２０３ｆに、円柱型のシム収納部２１０が挿入されてもよい。

また、図１３を用いて、第１の手法の別例を説明すると、例えば、図１３に示すように、シム収納部３１０は、１つのシム挿入部３０３ｆに対して、略円筒の円周方向に複数列並べて配置される。例えば、長手方向に複数のポケットを有するシムトレイ型のシム収納部３１０が考えられる。円周方向に分割されることで、１つのシム収納部３１０に対する静磁場の吸引力は、低減される。

更に、図１４を用いて、第１の手法の別例を説明すると、例えば、図１４に示すように、シム収納部４１０は、１つのシム挿入部４０３ｆに対して、略円筒の径方向に複数列並べて配置される。例えば、長手方向に複数のポケットを有するシムトレイ型のシム収納部４１０が考えられる。径方向に分割されることで、１つのシム収納部４１０に対する静磁場の吸引力は、低減される。

なお、図１２、図１３、図１４に示したそれぞれの手法は、適宜組み合わせることができる。例えば、図１２では、長軸方向に複数個並べて配置する手法を示し、図１３では、円周方向に複数列並べて配置する手法を示したが、これらを組み合わせて、シム収納部は、円周方向に複数列並べて配置しつつ、長軸方向にも複数個並べて配置してもよい。同様に、シム収納部は、径方向に複数列並べて配置しつつ、長軸方向にも複数個並べて配置してもよい。あるいは、シム収納部は、円周方向及び径方向に複数列並べて配置しつつ、長軸方向にも複数個並べて配置してもよい。複数の手法を必要に応じて組み合わせたり、また、並列配置する個数を調整することで、より微調整に適した態様にすることもできる。長軸方向の両端に形成された２つの挿入口のうち、メンテナンス時には、一方の挿入口のみを開閉して調整を行う場合、典型的には、その一方の挿入口から挿入可能なシム収納部１つ分の大きさが小さければ小さいほど、微調整はし易いと言える。

次に、第２の手法を説明する。これまで説明してきたように、傾斜磁場コイル１０３の端面には、長軸方向全長に亘って貫通するシム挿入部の挿入口が、複数箇所、設けられており、シム収納部は、シム挿入部内に挿入口から挿入されるものである。ここで、第２の手法では、円周方向に点在する各箇所において、それぞれ、一群のシム挿入部の挿入口が設けられる。第２の実施形態で説明した、上下２段の複数段に分かれて形成されたシムポケット挿入ガイド１０３ｆ´も、この一例に該当する。

ここでは、他の例を挙げて説明すると、例えば、図１５Ａに示すように、シム挿入部５０３ｆは、上下左右それぞれ２個ずつ、合計４つのシム挿入部５０３ｆがまとめられた、一群のシム挿入部５０３ｆである。図１５Ｂに示すように、円周方向に点在する複数箇所のうち、各箇所において、この一群のシム挿入部５０３ｆの挿入口が設けられる。１つのシム挿入部５０３ｆの大きさは小さくなるので、このシム挿入部５０３ｆの大きさに合わせて形成されるシム収納部３１０に対する静磁場の吸引力も、低減されると考えられる。

なお、図１５Ａ及び図１５Ｂでは、４つのシム挿入部５０３ｆがまとめて配置される例を示すが、実施形態はこれに限られるものではない。まとめて配置されるシム挿入部５０３ｆの数は、任意である。また、シム挿入部２０３ｆの形状は、図１５Ａに示すような矩形に限られるものではなく、例えば、円柱型のシム挿入部５０３ｆであってもよい。

また、例えば、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、シム挿入部６０３ｆは、メインのシム挿入部６０３ｆを中心に、周囲にサブのシム挿入部６０３ｆが取り囲むといった態様のものでもよい。この場合も、実施形態はこれに限られるものではない。必ずしも、メインとサブといった役割分担はなくてもよいし、まとめて配置されるシム挿入部６０３ｆの数は、任意である。また、シム挿入部６０３ｆの形状は、図１６Ａに示すような矩形に限られるものではなく、例えば、円柱型のシム挿入部６０３ｆであってもよい。

また、第１の手法と、第２の手法とは、適宜組み合わせることができる。例えば、第２の手法で説明した一群のシム挿入部のうちの１つのシム挿入部に対して、シム収納部を、長軸方向に複数個並べて配置したり、円周方向や径方向に複数列並べて配置することができる。更に、上述した実施形態において、シム挿入部の挿入口の蓋を形成する手法や、シム収納部の連結の手法等を説明してきたが、いずれも、図１２〜図１６Ｂを用いて説明した内容に適用することが可能である。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の磁気共鳴イメージング装置及び傾斜磁場コイルによれば、シミングの作業の効率を向上することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ ＭＲＩ装置
１０３ 傾斜磁場コイル
１０３ｆ シムポケット挿入ガイド
１１０ シムポケット
１１１ 鉄シム

Claims (12)

1. 略円筒内部の空間に静磁場を発生する静磁場磁石と、
   前記静磁場磁石の内側に配置され、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、
   金属シムを収納可能なシム収納部と
   を備え、
   前記シム収納部は、該シム収納部に対して加わる励磁下における前記静磁場の吸引力が所定の閾値より小さくなる形状に形成される、磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記傾斜磁場コイルの端面には、長軸方向全長に亘って貫通するシム挿入部の挿入口が、複数箇所、設けられており、
   前記シム収納部は、前記シム挿入部内に前記挿入口から挿入されるものであり、１つのシム挿入部に対して、前記略円筒の長軸方向に複数個並べて配置される、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記傾斜磁場コイルの端面には、長軸方向全長に亘って貫通するシム挿入部の挿入口が、複数箇所、設けられており、
   前記シム収納部は、前記シム挿入部内に前記挿入口から挿入されるものであり、１つのシム挿入部に対して、前記略円筒の円周方向及び径方向のうち少なくとも一方に複数列並べて配置される、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記シム収納部は、長軸方向全長に亘って貫通するシム挿入部内に挿入されるものであって、
   前記シム挿入部は、長軸方向の両端に形成された２つの挿入口双方から前記シム収納部の挿入が可能である、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記シム収納部は、長軸方向全長に亘って貫通するシム挿入部内に挿入されるものであって、
   前記シム挿入部は、長軸方向の端部に配置されるシム収納部、又は、シム収納部に替えて配置される蓋部を、簡易に取り外し可能な機構を有する、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記シム収納部は、各側面に、凸部と凹部とを有し、前記凸部又は前記凹部によって他のシム収納部と連結可能である、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記傾斜磁場コイルの端面には、長軸方向全長に亘って貫通するシム挿入部の挿入口が、円周方向に点在する複数箇所に設けられ、且つ、各箇所においては、一群のシム挿入部の挿入口が設けられる、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記シム収納部は、複数の段に分かれて形成されたシム挿入部の各段に挿入可能である、請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記シム挿入部は、第１段と、前記第１段に比較して小さい第２段とに分かれて形成される、請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記シム挿入部は、内壁側に、凹部及び凸部を有し、
    前記シム収納部は、前記凸部に接触するように、前記シム挿入部に挿入される、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 略円筒内部の空間に静磁場を発生する静磁場磁石と、
    前記静磁場磁石の内側に配置され、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、
    金属シムを収納可能なシム収納部と
    を備え、
    前記傾斜磁場コイルの端面には、長軸方向全長に亘って貫通するシム挿入部の挿入口が、円周方向に点在する複数箇所に設けられ、且つ、各箇所においては、それぞれ、一群のシム挿入部の挿入口が設けられ、
    前記シム収納部は、前記シム挿入部内に前記挿入口から挿入される、磁気共鳴イメージング装置。
12. 金属シムを収納可能なシム収納部を備え、
    前記シム収納部は、該シム収納部に対して加わる励磁下における静磁場の吸引力が所定の閾値より小さくなる形状に形成される、傾斜磁場コイル。

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