JP6392141B2 - Magnetic field uniformity adjustment method, magnetic field uniformity adjustment program, and magnetic field uniformity adjustment apparatus - Google Patents

Magnetic field uniformity adjustment method, magnetic field uniformity adjustment program, and magnetic field uniformity adjustment apparatus Download PDF

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Description

本発明は、磁気共鳴イメージング(以下、MRIと称する)の静磁場発生装置の磁場均一度を調整する方法に関する。   The present invention relates to a method for adjusting the magnetic field uniformity of a static magnetic field generator for magnetic resonance imaging (hereinafter referred to as MRI).

MRI装置は、均一な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(以下、NMR信号と称する)信号を計測し、被検体中の核スピン密度分布、緩和時間分布等を断層画像として画像表示する。MRI装置は、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を備えている。   The MRI apparatus measures a magnetic resonance (hereinafter referred to as NMR signal) signal of a nuclear spin in a subject placed in an imaging space in a uniform static magnetic field, and calculates a nuclear spin density distribution and relaxation time distribution in the subject. Etc. are displayed as tomographic images. The MRI apparatus includes a static magnetic field generation apparatus that generates a static magnetic field and a gradient magnetic field generation apparatus that generates a gradient magnetic field for giving positional information to NMR signals.

静磁場発生装置の発生する静磁場の均一性に乱れが生じると、これに重畳される傾斜磁場の直線性が劣化するため、NMR信号に付与される位置情報にズレが生じ、画像の歪みや欠損等の原因となる。画像の歪みや欠損等は、画像の正確さ、鮮明さを損ない、診断上の大きな障害となるため、撮像空間の静磁場には、極めて高度な均一性が要求される。一方、NMR信号の強度は、静磁場強度に概ね比例するため、高画質なMRI画像を得るには、発生する静磁場強度の大きな静磁場発生装置が望まれる。このように、MRI装置の発生する静磁場には、高度な均一性と大きな磁場強度(高磁場)が要求され、静磁場発生装置は、MRI装置の極めて重要な構成要素の一つとなっている。   If the uniformity of the static magnetic field generated by the static magnetic field generator is disturbed, the linearity of the gradient magnetic field superimposed on it deteriorates, so that the positional information given to the NMR signal is displaced, and image distortion or Cause loss. Image distortion, loss, or the like impairs the accuracy and clarity of the image and is a major obstacle to diagnosis. Therefore, a very high degree of uniformity is required for the static magnetic field in the imaging space. On the other hand, since the intensity of the NMR signal is substantially proportional to the static magnetic field intensity, a static magnetic field generator having a large static magnetic field intensity is desired to obtain a high-quality MRI image. Thus, the static magnetic field generated by the MRI apparatus is required to have a high degree of uniformity and a large magnetic field strength (high magnetic field), and the static magnetic field generation apparatus is one of the extremely important components of the MRI apparatus. .

超電導磁石を用いた静磁場発生装置は、高度な均一性と大きな強度を有する静磁場を、長時間安定して撮像空間に形成できることが知られている。また、円筒形状の超電導磁石は、高磁場を高効率で発生できる形状として知られている。円筒型の超電導磁石は、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の内部に、複数の超電導コイルを配置した構造である。低温槽あるいは低温容器は、真空槽の内部に配置され、真空槽の内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が配置されている。さらに、真空槽には冷凍機が取り付けられ、冷凍機の冷却部は、低温槽あるいは低温容器、および輻射シールドに接続され、低温を維持している。   It is known that an apparatus for generating a static magnetic field using a superconducting magnet can stably form a static magnetic field having a high degree of uniformity and a large intensity in an imaging space for a long time. Cylindrical superconducting magnets are known as shapes that can generate a high magnetic field with high efficiency. A cylindrical superconducting magnet has a structure in which a plurality of superconducting coils are arranged inside a cryogenic vessel or a cryogenic vessel filled with liquid helium or other cryogenic cryogen. The cryostat or cryocontainer is disposed inside the vacuum chamber, and a radiation shield for insulating heat from entering from the outside is disposed inside the vacuum chamber. Furthermore, a refrigerator is attached to the vacuum chamber, and a cooling unit of the refrigerator is connected to a low temperature chamber or a low temperature container and a radiation shield, and maintains a low temperature.

超電導磁石を静磁場発生装置とするMRI装置において、視野(FOV)として知られる撮像空間の体積および形状は、必要とする撮像対象によって異なるが、磁場均一性のピーク・トゥ・ピーク値により規定され、その空間は概ね球形である。近年、中心磁場強度が1.5テスラを有するMRI装置においては、直径45〜50cm前後のFOVで、静磁場の均一性のピーク・トゥ・ピーク値が数10ppm(約20〜40ppm)であるものが一般的である。   In an MRI apparatus using a superconducting magnet as a static magnetic field generator, the volume and shape of the imaging space known as the field of view (FOV) vary depending on the imaging object required, but is defined by the peak-to-peak value of the magnetic field uniformity. The space is generally spherical. In recent years, in an MRI apparatus having a central magnetic field strength of 1.5 Tesla, an FOV with a diameter of about 45 to 50 cm and a peak-to-peak value of the uniformity of the static magnetic field is several tens of ppm (about 20 to 40 ppm) Is common.

超電導磁石の静磁場の均一性は、主に超電導コイルの配置によって決まるため、所望の空間に必要な均一磁場を発生するように配置が設計されている。しかし、実際には、超電導磁石の製作寸法誤差により、設計通りの磁場均一性を実現することは困難であり、超電導磁石単体での静磁場の均一性は、直径45〜50cm前後のFOVで、数100ppm程度となる。そのため、超電導磁石の静磁場の不均一性を補正するために、一般には、パッシブシムと称される、微小な磁性体片を撮像空間の周りに配置して静磁場を微細に調整する方法が用いられる。   Since the uniformity of the static magnetic field of the superconducting magnet is mainly determined by the arrangement of the superconducting coils, the arrangement is designed to generate a uniform magnetic field required in a desired space. However, in reality, it is difficult to achieve the designed magnetic field uniformity due to the manufacturing dimensional error of the superconducting magnet. It is about several hundred ppm. Therefore, in order to correct the non-uniformity of the static magnetic field of the superconducting magnet, there is generally a method called a passive shim, in which a small magnetic piece is arranged around the imaging space to finely adjust the static magnetic field. Used.

特許文献1には、静磁場発生装置に磁場調整のために配置すべき磁性体片の量と位置を計算により求める方法が提案されている。特許文献1の調整方法は、撮像空間における磁場の空間分布を計測し、所望の均一磁場に対する誤差磁場を補正するための磁性体片の量と配置を、特異値分解により得た固有分布関数を用いて算出する。   Patent Document 1 proposes a method of calculating the amount and position of a magnetic piece to be arranged for magnetic field adjustment in a static magnetic field generator by calculation. The adjustment method of Patent Document 1 measures the spatial distribution of a magnetic field in an imaging space, and calculates an eigen distribution function obtained by singular value decomposition to determine the amount and arrangement of magnetic pieces for correcting an error magnetic field with respect to a desired uniform magnetic field. Use to calculate.

特許第4902787号公報Japanese Patent No. 4902787

MRI装置の静磁場発生装置は、被検体が挿入される大きな撮像空間を確保しつつ、シム鉄片による静磁場の補正を実現する必要があるため、シム鉄片を複数枚配置可能な凹部が複数配列して設けられたシムトレイを静磁場発生装置の撮像空間側に備えている。シムトレイの凹部の大きさ(深さ)には、撮像空間の大きさを確保するために制限があり、一つの凹部に配置可能な磁性体片の量には上限がある。上限値以下の磁性体片で、所望の均一度以上の静磁場を実現する必要がある。   Since the static magnetic field generation device of the MRI apparatus needs to realize correction of the static magnetic field by the shim iron piece while securing a large imaging space for inserting the subject, a plurality of concave portions in which a plurality of shim iron pieces can be arranged are arranged. The shim tray provided is provided on the imaging space side of the static magnetic field generator. The size (depth) of the concave portion of the shim tray is limited to ensure the size of the imaging space, and there is an upper limit on the amount of magnetic pieces that can be placed in one concave portion. It is necessary to realize a static magnetic field having a desired uniformity or more with a magnetic piece having an upper limit value or less.

また、配置されるシム鉄片は、誤差磁場を補正する磁場成分の他、均一な静磁場成分(B0成分)を生成する。このときのB0成分の生成量は、概ねシム鉄の総量に比例する傾向にある。一方で、シム鉄片の磁化は、室温や静磁場空間に隣接して配置される傾斜磁場コイルの発生する熱による温度の影響を受け、結果として静磁場変動の要因となる。特に、B0成分の温度依存性は最も感度が高いために、前述の凹部ごとの配置量とは別に、シム鉄片の総量についても、ある一定の制限を設定する必要がある。   Further, the arranged shim iron pieces generate a uniform static magnetic field component (B0 component) in addition to the magnetic field component for correcting the error magnetic field. The amount of B0 component produced at this time tends to be roughly proportional to the total amount of shim iron. On the other hand, the magnetization of the shim iron piece is affected by temperature due to heat generated by the gradient coil disposed adjacent to the room temperature or the static magnetic field space, and as a result, causes static magnetic field fluctuations. In particular, since the temperature dependence of the B0 component has the highest sensitivity, it is necessary to set a certain limit for the total amount of shim iron pieces, in addition to the arrangement amount for each recess described above.

また、シムトレイの凹部に実際に配置される磁性体片は、予め定めた大きさであり、これを何個(何枚)配置するかによって、凹部内に配置する磁性体片の量が設定される。したがって、シムトレイの凹部の磁性体片の量は、計算上は連続的な任意の値で算出されるが、実際には、離散的な値しかとり得ず、実現される磁場均一度は計算上の磁場均一度に対して誤差が生じる。   In addition, the magnetic pieces actually arranged in the recess of the shim tray have a predetermined size, and the amount of the magnetic pieces to be arranged in the recess is set depending on how many (how many) the magnetic pieces are arranged. The Therefore, the amount of the magnetic piece in the concave portion of the shim tray is calculated as a continuous arbitrary value, but in practice, it can take only a discrete value, and the magnetic field uniformity to be realized is calculated. An error occurs with respect to the magnetic field uniformity.

特許文献1には、目標磁場を変更すると、誤差磁場に含まれる各固有分布の強度と、残差として残る磁場強度(到達均一度)も変化するので、固有分布選択には目標磁場も考慮する必要があることが開示されている(段落0051、0069)。しかしながら、特許文献1の技術は、配置可能な磁性体片の量に上限がある場合については考慮していないため、磁性体片の量の上限と、目標磁場や到達均一度との関係については開示されていない。また、実際に配置される磁性体片の量が、離散的な値しかとり得ず、それに伴って磁場均一度の誤差が生じることについて特許文献1では考慮されていない。   According to Patent Document 1, when the target magnetic field is changed, the intensity of each eigen distribution included in the error magnetic field and the magnetic field intensity remaining (residual uniformity) remaining as a residual also change. It is disclosed that there is a need (paragraphs 0051, 0069). However, since the technique of Patent Document 1 does not consider the case where there is an upper limit on the amount of magnetic pieces that can be arranged, the relationship between the upper limit of the amount of magnetic pieces, the target magnetic field, and the degree of uniformity of arrival. Not disclosed. Further, Patent Document 1 does not consider that the amount of magnetic pieces actually arranged can take only discrete values, and the magnetic field uniformity error is caused accordingly.

本発明の目的は、シムトレイの各位置に配置可能な磁性体片の量に制限があっても、高い磁場均一度を達成することにある。   An object of the present invention is to achieve high magnetic field uniformity even when there is a limit to the amount of magnetic pieces that can be placed at each position of a shim tray.

上記目的を達成するために、本発明によれば、発生する静磁場の均一度を調整するための磁性体片を所定の複数の位置でそれぞれ保持にするためのシムトレイを備えた静磁場発生装置の磁場均一度調整方法が提供される。すなわち、静磁場発生装置の生成する静磁場の分布を計測して、静磁場の分布と目標磁場との誤差磁場を算出し、シムトレイの複数の位置のうち1以上に磁性体片を配置した場合に到達可能な磁場均一度を、目標磁場を所定の磁場範囲で変化させながらそれぞれ算出し、シムトレイの各位置の磁性体片の量が所定の上限値以下であって、到達可能な磁場均一度が所定値以下である目標磁場を選択し、その目標磁場に対応する磁性体片の配置とその量をシムトレイに配置すべき磁性体片であるとする。   In order to achieve the above object, according to the present invention, a static magnetic field generation apparatus including shim trays for holding magnetic pieces for adjusting the uniformity of a generated static magnetic field at a plurality of predetermined positions, respectively. A method for adjusting the magnetic field uniformity is provided. That is, when the distribution of the static magnetic field generated by the static magnetic field generator is measured, the error magnetic field between the distribution of the static magnetic field and the target magnetic field is calculated, and the magnetic pieces are arranged at one or more of the plurality of positions of the shim tray The magnetic field uniformity that can be reached is calculated while changing the target magnetic field in a predetermined magnetic field range, and the amount of magnetic material pieces at each position of the shim tray is less than or equal to a predetermined upper limit value, and can be reached. It is assumed that a target magnetic field having a value equal to or less than a predetermined value is selected, and the arrangement and amount of magnetic pieces corresponding to the target magnetic field are magnetic pieces to be placed on the shim tray.

本発明により、シムトレイに配置可能な磁性体片の量に上限値があっても、高い磁場均一度に効率よく調整することができる。   According to the present invention, even if there is an upper limit for the amount of magnetic material pieces that can be placed on the shim tray, it is possible to efficiently adjust the magnetic field uniformity to a high level.

(a)静磁場発生装置の一例の斜視図(シムトレイ71を一部引き出した状態)、(b)シムトレイ71の斜視図。(A) The perspective view of an example of a static magnetic field generator (state which pulled out the shim tray 71 partially), (b) The perspective view of the shim tray 71. 計測した磁場強度の分布の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of distribution of the measured magnetic field strength. (a)目標磁場強度と、到達可能な磁場均一度および必要な磁性体シムの総量との関係を示すグラフ、(b)シムトレイの凹部の容量に上限がある場合の、目標磁場強度と、到達可能な磁場均一度および磁性体シムの総量との関係を示すグラフ。(A) a graph showing the relationship between the target magnetic field strength, the reachable magnetic field uniformity and the total amount of necessary magnetic shims, (b) the target magnetic field strength and the reach when there is an upper limit in the capacity of the recess of the shim tray The graph which shows the relationship between possible magnetic field uniformity and the total amount of a magnetic body shim. 第1の実施形態の磁場均一度調整装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the magnetic field uniformity adjustment apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の磁場均一度調整プログラムの動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the magnetic field uniformity adjustment program of 1st Embodiment. 磁場の計測部74の構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the measurement part 74 of a magnetic field. 第1の実施形態において、操作者から条件の設定を受け付ける画面を示す説明図。Explanatory drawing which shows the screen which receives the setting of conditions from an operator in 1st Embodiment. 図5のステップ17の詳細を示すフローチャート。The flowchart which shows the detail of step 17 of FIG. 固有モードごとに生じる磁場強度Beiの値を示すグラフ。The graph which shows the value of the magnetic field intensity | strength Bei produced for every eigenmode. 図5のステップ20で表示するシムトレイと凹部72の番号と磁性体量との関係を示す表。The table | surface which shows the relationship between the number of a shim tray and the recessed part 72 displayed at step 20 of FIG. (a)〜(c)図5のステップ17の算出結果を示す表。(a)-(c) The table | surface which shows the calculation result of step 17 of FIG. 図5のステップ81の詳細を示すフローチャート。6 is a flowchart showing details of step 81 in FIG. 5. 図12のステップ81で算出した目標磁場Btgを変化させた場合の磁場均一度を示すグラフ。The graph which shows the magnetic field uniformity at the time of changing the target magnetic field Btg calculated at step 81 of FIG. 目標磁場Btgを一定として、固有モードの次数の最大値を変化させた場合の磁場均一度を示すグラフ。The graph which shows the magnetic field uniformity at the time of changing the maximum value of the order of an eigenmode, making target magnetic field Btg constant. (a)〜(c)図11(a)〜(c)の算出結果を示すグラフ。(a)-(c) The graph which shows the calculation result of Fig.11 (a)-(c). 第2の実施形態の磁場均一度調整プログラムの動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the magnetic field uniformity adjustment program of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の磁場均一度調整装置33が配置された静磁場発生装置を示す斜視図。The perspective view which shows the static magnetic field generator by which the magnetic field uniformity adjustment apparatus 33 of 3rd Embodiment is arrange | positioned. 第3の実施形態の磁場均一度調整プログラムの動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the magnetic field uniformity adjustment program of 3rd Embodiment.

本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<<第1の実施形態>>
本発明の第1の実施形態の静磁場調整方法について説明する。本実施形態の静磁場調整方法は、図1のように、シムトレイ71を備えた静磁場発生装置73の磁場均一度を調整する方法である。シムトレイ71は、静磁場発生装置73が均一磁場空間77に発生する静磁場の均一度を調整するための磁性体片9を、所定の複数の位置(番号1〜20)でそれぞれ保持にするために、位置(番号1〜20)にそれぞれ凹部72を備えている。シムトレイ71は、静磁場発生装置73の均一磁場空間77側に複数が並べて配置されている。これにより複数のシムトレイ71の磁性体片9を配置するための複数の位置P1〜20は、マトリクス状に配置されている。
<< First Embodiment >>
A static magnetic field adjustment method according to the first embodiment of the present invention will be described. The static magnetic field adjustment method of the present embodiment is a method of adjusting the magnetic field uniformity of a static magnetic field generator 73 having a shim tray 71 as shown in FIG. The shim tray 71 holds the magnetic piece 9 for adjusting the uniformity of the static magnetic field generated in the uniform magnetic field space 77 by the static magnetic field generator 73 at a plurality of predetermined positions (numbers 1 to 20). In addition, a recess 72 is provided at each position (numbers 1 to 20). A plurality of shim trays 71 are arranged side by side on the uniform magnetic field space 77 side of the static magnetic field generator 73. Thereby, the plurality of positions P1 to P20 for arranging the magnetic pieces 9 of the plurality of shim trays 71 are arranged in a matrix.

本実施形態では、静磁場発生装置73は、MRI装置の静磁場発生装置である場合を例に説明するが、MRI装置に限らず、均一な静磁場を必要とする他の装置の静磁場調整に本実施形態の方法を適用することが可能である。また、図1では、円筒形状の静磁場発生装置を静磁場方向(Z軸)が水平に配置されている例を図示しているが、平板状の一対の磁石を間隔をあけて上下に配置した静磁場方向が垂直方向の静磁場発生装置に適用することも可能である。また、静磁場発生装置が、超電導磁石である場合について以下説明するが、常伝導磁石や永久磁石であっても構わない。   In this embodiment, the case where the static magnetic field generator 73 is a static magnetic field generator of an MRI apparatus will be described as an example. However, the static magnetic field adjustment of other apparatuses that require a uniform static magnetic field is not limited to the MRI apparatus. It is possible to apply the method of this embodiment to. In addition, FIG. 1 shows an example in which the static magnetic field generator (Z-axis) is horizontally arranged in the cylindrical static magnetic field generator, but a pair of flat magnets are arranged above and below at intervals. It is also possible to apply to a static magnetic field generator in which the static magnetic field direction is vertical. Moreover, although the case where a static magnetic field generator is a superconducting magnet is demonstrated below, a normal conducting magnet and a permanent magnet may be sufficient.

本実施形態の磁場均一度調整方法は、均一磁場空間77の磁場均一度を所定値以下にするために、複数のシムトレイ71の位置(番号1〜20)の凹部72に配置すべき磁性体片9の位置と量とを特異値分解法を用いた計算により求める。このとき、シムトレイ71の凹部72は、大きな均一磁場空間77を確保するために、大きさ(深さ)が予め定められている。そのため、位置(番号1〜20)の凹部72に配置可能な磁性体片9の量(容量)は、上限がある。発明者らは、配置可能な磁性体片9の量に上限がある場合、目標磁場を変えることにより、到達可能な最小の磁場均一度が変化することを見出した。そこで、目標磁場を許容可能な範囲で変化させることにより、より磁場均一度が小さい(磁場の分布が小さい)均一磁場空間77を形成する。なお、特異値分解法を用いた磁性体片9の配置と量の計算方法については、広く知られた公知の方法を用いる(例えば特許第4902787号公報)。   In the magnetic field uniformity adjusting method of the present embodiment, in order to make the magnetic field uniformity of the uniform magnetic field space 77 equal to or less than a predetermined value, the magnetic piece to be arranged in the recesses 72 at the positions (numbers 1 to 20) of the plurality of shim trays 71 The position and amount of 9 are obtained by calculation using the singular value decomposition method. At this time, the size (depth) of the recess 72 of the shim tray 71 is predetermined in order to secure a large uniform magnetic field space 77. Therefore, the amount (capacity) of the magnetic piece 9 that can be disposed in the concave portion 72 at the position (numbers 1 to 20) has an upper limit. The inventors have found that when the amount of the magnetic piece 9 that can be arranged has an upper limit, changing the target magnetic field changes the minimum reachable magnetic field uniformity. Therefore, by changing the target magnetic field within an allowable range, a uniform magnetic field space 77 having a smaller magnetic field uniformity (small magnetic field distribution) is formed. As a method for calculating the arrangement and amount of the magnetic piece 9 using the singular value decomposition method, a well-known method is used (for example, Japanese Patent No. 4902787).

目標磁場を変えることにより、到達可能な最小の磁場均一度が変化する原理について説明する。均一磁場空間77において複数の計測点について計測した磁場強度が、例えば図2のように分布しているとすると、目標磁場31と計測した磁場強度との誤差磁場を補正する磁場を生じさせるようにシムトレイ71に磁性体片9を配置する必要がある。シムトレイ71に磁性体片9として鉄片を配置した場合、鉄片は、静磁場発生装置73が発生する磁場によって、均一磁場空間77の磁場と同じ向きに磁化されて磁気モーメントを持ち(正の磁気モーメントと呼ぶ)、磁場を発生する。正の磁気モーメントを有する鉄片が均一磁場空間77の近傍に配置されている場合、鉄片の発生する磁場の磁束は、均一磁場空間77を通過する際には均一磁場空間77の磁場の向きとは逆向きになり、均一磁場空間77の磁場を下げる方向に作用する。これにより、図2の磁場強度の分布において、目標磁場31よりも高い誤差磁場を目標磁場31に向かって低下させることができる。一方、目標磁場31よりも低い磁場を目標磁場31に向かって高めるためには、正の磁気モーメントを持つ鉄片の発生する磁場の磁束が、均一磁場空間77を通過する際に、均一磁場空間77の磁場の向きと同じ向きになるように、均一磁場空間77から軸方向について離れた位置の凹部72に鉄片を配置する方法を用いる。あるいは、均一磁場空間77の近傍の凹部72に、均一磁場空間77の方向とは逆向きに予め磁化しておいた、すなわち、負の磁気モーメントをもつ永久磁石片を磁性体片9として配置し、均一磁場空間77において静磁場と同じ向きの磁場を発生させることによって調整することができる。   The principle of changing the minimum magnetic field uniformity that can be reached by changing the target magnetic field will be described. If the magnetic field strengths measured at a plurality of measurement points in the uniform magnetic field space 77 are distributed as shown in FIG. 2, for example, a magnetic field for correcting an error magnetic field between the target magnetic field 31 and the measured magnetic field strength is generated. The magnetic piece 9 needs to be disposed on the shim tray 71. When an iron piece is arranged as the magnetic piece 9 on the shim tray 71, the iron piece is magnetized in the same direction as the magnetic field of the uniform magnetic field space 77 by the magnetic field generated by the static magnetic field generator 73 and has a magnetic moment (positive magnetic moment). To generate a magnetic field. When the iron piece having a positive magnetic moment is arranged in the vicinity of the uniform magnetic field space 77, the magnetic flux generated by the iron piece is the direction of the magnetic field in the uniform magnetic field space 77 when passing through the uniform magnetic field space 77. The direction is reversed, and the magnetic field in the uniform magnetic field space 77 is lowered. Thereby, the error magnetic field higher than the target magnetic field 31 in the distribution of the magnetic field strength in FIG. On the other hand, in order to increase the magnetic field lower than the target magnetic field 31 toward the target magnetic field 31, when the magnetic flux generated by the iron piece having a positive magnetic moment passes through the uniform magnetic field space 77, the uniform magnetic field space 77. A method is used in which iron pieces are arranged in the recesses 72 at positions away from the uniform magnetic field space 77 in the axial direction so as to be in the same direction as the magnetic field. Alternatively, a permanent magnet piece that has been previously magnetized in the concave portion 72 in the vicinity of the uniform magnetic field space 77 in the direction opposite to the direction of the uniform magnetic field space 77, that is, a negative magnetic moment is disposed as the magnetic piece 9. It can be adjusted by generating a magnetic field in the same direction as the static magnetic field in the uniform magnetic field space 77.

このように、目標磁場31をどのような磁場強度に設定するかにより、均一磁場空間77の磁場強度を低下させるための磁性体片9と、磁場強度を高めるための磁性体片9を配置する位置および量が変わる。   As described above, the magnetic piece 9 for reducing the magnetic field strength of the uniform magnetic field space 77 and the magnetic piece 9 for increasing the magnetic field strength are arranged depending on what magnetic field strength is set as the target magnetic field 31. The position and amount change.

図3(a)に、目標磁場31と、均一磁場空間77の磁場均一度の予想値(到達予想均一度:左縦軸)および配置する磁性体片9の総量(配置シム鉄総量:右縦軸)とを示す。
例えば、図3(a)のように目標磁場を低下させるほど多くの磁性体片9が必要になるが、均一磁場空間77の磁場を目標磁場に漸近させることができる。特に、均一磁場空間77の磁場強度分布の下限よりも小さい目標磁場32を設定した場合、磁場強度分布を目標磁場に向かって高める必要がなく、均一磁場空間77の磁場強度を低下させる多くの磁性体片9を配置することで均一磁場空間77の磁場を目標磁場32に漸近させることができる。
FIG. 3A shows the target magnetic field 31 and the predicted value of the magnetic field uniformity of the uniform magnetic field space 77 (the predicted arrival uniformity: left vertical axis) and the total amount of the magnetic pieces 9 to be arranged (total amount of arranged shim iron: right vertical). Axis).
For example, as the target magnetic field is decreased as shown in FIG. 3A, a larger number of magnetic pieces 9 are required, but the magnetic field in the uniform magnetic field space 77 can be made asymptotic to the target magnetic field. In particular, when the target magnetic field 32 smaller than the lower limit of the magnetic field strength distribution in the uniform magnetic field space 77 is set, there is no need to increase the magnetic field strength distribution toward the target magnetic field, and many magnetisms that lower the magnetic field strength in the uniform magnetic field space 77. By disposing the body piece 9, the magnetic field in the uniform magnetic field space 77 can be made asymptotic to the target magnetic field 32.

しかしながら、シムトレイ71の凹部72の容量には、上限値があるため、配置が必要な磁性体片9が上限値を超えた場合は、誤差磁場を補正しきれず、目標磁場32まで漸近させることができない。ここで、シムトレイ71の凹部72の容量に上限がある場合の、磁性体片9の量と均一磁場空間77の磁場均一度の関係を図3(b)に示す。前述したように目標磁場を低く設定すると、誤差磁場を補正すべく磁性体片9の量は増加し、磁場均一度は低下(改善)する傾向をしめす。しかし、凹部72の容量に上限があるために、誤差磁場の補正に必要とされる場所に必要な磁性体片9の全てを配置しきれないために、磁場均一度は極値を有する。   However, since the capacity of the recess 72 of the shim tray 71 has an upper limit value, if the magnetic piece 9 that needs to be arranged exceeds the upper limit value, the error magnetic field cannot be corrected and the target magnetic field 32 can be made asymptotic. Can not. Here, FIG. 3B shows a relationship between the amount of the magnetic piece 9 and the magnetic field uniformity of the uniform magnetic field space 77 when the capacity of the recess 72 of the shim tray 71 has an upper limit. As described above, when the target magnetic field is set low, the amount of the magnetic piece 9 increases to correct the error magnetic field, and the magnetic field uniformity tends to decrease (improve). However, since the capacity of the concave portion 72 has an upper limit, the magnetic field uniformity has an extreme value because not all of the necessary magnetic material pieces 9 can be arranged in a place required for correcting the error magnetic field.

このように、計算により求めた、ある位置に配置すべき磁性体片9の量がシムトレイ71の凹部72の容量の上限値よりも大きい場合、実際にはその量の磁性体片9をシムトレイ71に配置することはできないため、誤差磁場を補正しきれず、目標磁場に一致させることはできない。よって、シムトレイ71の各位置(番号1〜20)に配置可能な磁性体片9の量に上限値がある場合、目標磁場31の値に応じて、到達可能な最小の磁場均一度が異なることになる。   As described above, when the amount of the magnetic piece 9 to be arranged at a certain position obtained by calculation is larger than the upper limit value of the capacity of the recess 72 of the shim tray 71, the amount of the magnetic piece 9 is actually placed in the shim tray 71. Since the error magnetic field cannot be completely corrected, it cannot be matched with the target magnetic field. Therefore, when there is an upper limit value for the amount of the magnetic piece 9 that can be arranged at each position (numbers 1 to 20) of the shim tray 71, the minimum reachable magnetic field uniformity varies depending on the value of the target magnetic field 31. become.

また、永久磁石を微小なサイズに精密に加工すること容易ではないため、できるだけ負の磁気モーメントをもつ永久磁石を磁性体片9として用いることなく、磁場均一度の調整を行うことが望ましい。   Further, since it is not easy to precisely process the permanent magnet into a minute size, it is desirable to adjust the magnetic field uniformity without using a permanent magnet having a negative magnetic moment as much as possible as the magnetic piece 9.

そこで、本実施形態では、目標磁場を所定の範囲で変化させて、到達可能な磁場均一度を算出することにより、上限値以下の磁性体片9の量で、所定の磁場均一度以下を達成できる目標磁場を選択する。また、実際のシムトレイ71の凹部72に配置されるのは、予め定めた大きさの磁性体片9であり、これを何個(何枚)配置するかによって磁性体片9の量が調整される。そのため、磁性体片9の量は、離散的な値しかとり得ず、計算により求めた磁性体片9の量に対して誤差が生じるため、到達可能な磁場均一度も計算上の磁場均一度に対して誤差が生じる。そこで、これを考慮して、所定の磁場均一度以下を達成できる目標磁場を選択する。以下、具体的に説明する。   Therefore, in the present embodiment, the target magnetic field is changed within a predetermined range, and the reachable magnetic field uniformity is calculated, thereby achieving the predetermined magnetic field uniformity or less with the amount of the magnetic piece 9 below the upper limit value. Select a target magnetic field. Further, what is arranged in the recess 72 of the actual shim tray 71 is a magnetic piece 9 of a predetermined size, and the amount of the magnetic piece 9 is adjusted depending on how many (how many) pieces are arranged. The Therefore, the amount of the magnetic piece 9 can take only a discrete value, and an error occurs with respect to the amount of the magnetic piece 9 obtained by calculation. Therefore, the reachable magnetic field uniformity is also the calculated magnetic field uniformity. An error will occur. In view of this, a target magnetic field that can achieve a predetermined magnetic field uniformity or less is selected. This will be specifically described below.

本実施形態では、図4のように、CPU34とメモリ35とを内蔵する均一磁場調整装置33を用いる。メモリ35には、予め定めた磁場均一度調整プログラムが格納されており、CPU34がメモリ35内のプログラムを読み込んで実行することにより、図5のフローのように動作し、本実施形態の均一磁場調整方法を実現する。なお、図4では、均一磁場調整装置33が計測部74と、超電導コイル4aの励磁電源2とに接続されている例を示しているが、第1の実施形態では、接続されていなくても構わない。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a uniform magnetic field adjustment device 33 including a CPU 34 and a memory 35 is used. A predetermined magnetic field uniformity adjustment program is stored in the memory 35, and the CPU 34 reads and executes the program in the memory 35 to operate as shown in the flow of FIG. Realize the adjustment method. FIG. 4 shows an example in which the uniform magnetic field adjusting device 33 is connected to the measuring unit 74 and the excitation power source 2 of the superconducting coil 4a. However, in the first embodiment, even if it is not connected. I do not care.

まず、操作者は、均一磁場空間77の磁場強度の分布を計測する。例えば、図6のように、磁場計測素子78を均一磁場空間6の形状に対応した所定のパターン(例えば24プレーン)で並べて配置した計測部74を静磁場の軸方向75を中心に回転させることにより、均一磁場空間77の磁場強度Bを計測する。 First, the operator measures the distribution of the magnetic field strength in the uniform magnetic field space 77. For example, as shown in FIG. 6, the measurement unit 74 in which the magnetic field measurement elements 78 are arranged in a predetermined pattern (for example, 24 planes) corresponding to the shape of the uniform magnetic field space 6 is rotated about the axial direction 75 of the static magnetic field. Accordingly, measuring the magnetic field strength B m of uniform magnetic field space 77.

CPU34は、図5のステップ12において、計測結果である磁場強度Bを取り込む。 CPU34 at step 12 in FIG. 5, captures the magnetic field strength B m is the measurement result.

また、CPU34は、ステップ13〜16において、複数のシムトレイ71の位置(番号1〜20)の凹部72の位置情報、凹部72ごとに配置する磁性体片9の量(シム鉄量)の上限値、シムトレイ71に全ての凹部72に配置する磁性体の総容量の上限値、必要とする磁場均一度、目標磁場Btgの範囲、および、計算に用いる固有モードの最大値を受け付ける。例えば、CPU34は、図7のような受付画面を接続されている表示装置220に表示させ、受付画面の入力欄61〜63において、目標磁場Btgの中心値(目標中心磁場Btgc)と、その刻み幅ΔBと、刻み数n(nは整数)の入力を操作者から受け付けることができる。この場合、目標磁場Btgの範囲は、(Btgc-ΔB・n/2)〜(Btgc+ΔB・n/2)で表される。また、入力欄64で計算に用いる固有モードの最大値を、入力欄65,66で、シムトレイ71全体で配置を許可する磁性体片9(正の磁気モーメント、負の磁気モーメント)の総量の上限値を、入力欄65a,66aで、一つの凹部72に配置を許可する磁性体片9(正の磁気モーメント、負の磁気モーメント)の量の上限値を、入力欄68で必要とする磁場均一度を、それぞれ受け付けることができる。 In steps 13 to 16, the CPU 34 determines the position information of the recesses 72 at the positions (numbers 1 to 20) of the plurality of shim trays 71 and the upper limit value of the amount of the magnetic body piece 9 (shim iron amount) arranged for each recess 72. The upper limit value of the total capacity of the magnetic bodies arranged in all the recesses 72 in the shim tray 71, the required magnetic field uniformity, the range of the target magnetic field B tg , and the maximum value of the eigenmode used for calculation are received. For example, the CPU 34 displays a reception screen as shown in FIG. 7 on the connected display device 220, and in the input fields 61 to 63 of the reception screen, the central value of the target magnetic field B tg (target central magnetic field B tgc ), Input of the step width ΔB and the number of steps n (n is an integer) can be received from the operator. In this case, the range of the target magnetic field B tg is represented by (B tgc −ΔB · n / 2) to (B tgc + ΔB · n / 2). In addition, the maximum value of the eigenmode used for the calculation in the input field 64 is the upper limit of the total amount of the magnetic piece 9 (positive magnetic moment, negative magnetic moment) permitted to be arranged in the entire shim tray 71 in the input fields 65 and 66. In the input fields 65a and 66a, the upper limit value of the amount of the magnetic piece 9 (positive magnetic moment, negative magnetic moment) permitted to be placed in one recess 72 is entered in the input field 68a and 66a. Each can be accepted once.

つぎに、CPU34は、ステップ17において、複数のシムトレイ71の位置(番号1〜20)のうちの1以上に磁性体片9を配置した場合に到達可能な最小の磁場均一度を、目標磁場Btgを上記受け付けた磁場範囲で変化させながらそれぞれ算出する。 Next, in step 17, the CPU 34 determines the minimum magnetic field uniformity that can be reached when the magnetic piece 9 is arranged at one or more of the positions (numbers 1 to 20) of the plurality of shim trays 71 as the target magnetic field B. Each tg is calculated while changing within the accepted magnetic field range.

このステップ17の算出方法を図8のフローを用いて詳しく説明する。まず、CPU34は、ステップ51において、ステップ12で取り込んだ計測磁場Bとステップ16で受け付けた目標磁場Btgに基づいて誤差磁場Bを算出する。

Figure 0006392141
The calculation method of step 17 will be described in detail with reference to the flow of FIG. First, CPU 34, in step 51, calculates the error magnetic field B e based on the target magnetic field B tg accepted in measurement field B m and step 16 taken in step 12.
Figure 0006392141

誤差磁場Bは、下式(2)の線型方程式によって記述することができる。

Figure 0006392141
The error magnetic field Be can be described by a linear equation of the following equation (2).
Figure 0006392141

ここで、磁場の応答行列Aが正則であるならば、逆行列A−1が存在し、磁性体片9の位置と量を表す電流ポテンシャルの行列Iは、式(3)により求めることができる

Figure 0006392141
Here, if the response matrix A of the magnetic field is regular, an inverse matrix A −1 exists, and the matrix I of the current potential representing the position and amount of the magnetic piece 9 can be obtained by Expression (3).
Figure 0006392141

応答行列Aは、以下のように、鉄の磁気モーメントと、MRI装置のシムトレイ71の凹部72からFOV(撮像視野)との距離rと向きを示すベクトルrを用いて、以下のように予め求めておく。点配置の磁気モーメントmは、m=(m,m,m)の任意の方向の磁気双極子と定義できる。一般的に、磁気モーメントmが位置ベクトルr(=(X,Y,Z,)離れた位置に作る磁場B(ベクトル)は,式(4)により表すことができる。なお、式(4)、(5)、(6)において、太字のrは位置ベクトルを、細字のrは距離を表す。

Figure 0006392141
The response matrix A is obtained in advance as follows using a vector r indicating the magnetic moment of iron and the distance r and the direction from the recess 72 of the shim tray 71 of the MRI apparatus to the FOV (imaging field of view). Keep it. The point-arranged magnetic moment m can be defined as a magnetic dipole in any direction of m = (m X , m Y , m Z ). In general, the magnetic field B (vector) created by the magnetic moment m at a position separated from the position vector r (= (X, Y, Z,)) can be expressed by the equation (4). In (5) and (6), bold r represents a position vector, and thin r represents a distance.
Figure 0006392141

ここで、単位体積あたりの磁気モーメントをFとすると、鉄量Iの磁気モーメントmは、式(5)のようになり、磁場補正に磁気モーメント(鉄)を使用する場合、応答行列Aは、式(6)で表される。
る。

Figure 0006392141
Figure 0006392141
Here, when the magnetic moment per unit volume is F, the magnetic moment m of the iron amount I is as shown in Equation (5). When the magnetic moment (iron) is used for magnetic field correction, the response matrix A is It is represented by Formula (6).
The
Figure 0006392141
Figure 0006392141

シムトレイ71の凹部72に番号jをつけると、k番目の計測点での磁場は、各凹部72の鉄量I(m)に対して、式(7)で表される。

Figure 0006392141
When number j is assigned to the recess 72 of the shim tray 71, the magnetic field at the k-th measurement point is expressed by Equation (7) with respect to the iron amount I j (m 3 ) of each recess 72.
Figure 0006392141

しかしながら、式(6)で表される応答行列Aは、正則でなく、逆行列は存在しないため、特異値分解法(SVD)を行い、磁場の応答行列Aを式(8)により求める。

Figure 0006392141
However, since the response matrix A expressed by Equation (6) is not regular and there is no inverse matrix, the singular value decomposition method (SVD) is performed, and the response matrix A of the magnetic field is obtained by Equation (8).
Figure 0006392141

式(3)、(8)より、磁性体片の位置と量を表す電流ポテンシャルの行列Iは、式(9)で求めることができる。

Figure 0006392141
From equations (3) and (8), the matrix I of the current potential representing the position and amount of the magnetic piece can be obtained by equation (9).
Figure 0006392141

式(9)より、次数iの固有モードで生じる磁場強度Beiは、n 1/2 で表されることがわかる。固有モードごとの磁場強度Beiは図9のように分布し、次数iが小さいものほど大きな磁場強度Beiとなっている。よって、n 1/2 の値を、次数i=1からステップ15で受け付けた固有モードの最大値の次数i=Mまで加算し、さらに計測磁場Bと下式(6)のように加算することにより、調整後の磁場分布の推定値:BPredicted を算出することができる。

Figure 0006392141
From the equation (9), it can be seen that the magnetic field strength B ei generated in the eigenmode of the order i is represented by n p 1/2 P i u i . The magnetic field strength B ei for each eigenmode is distributed as shown in FIG. 9, and the smaller the order i, the larger the magnetic field strength B ei . Therefore, the value of n p 1/2 P i u i, and adds the order i = 1 up to order i = M D of the maximum value of the eigenmodes accepted in step 15, further measuring the magnetic field B m and the following formula (6 ), The estimated magnetic field distribution after adjustment: B Predicted can be calculated.
Figure 0006392141

式(10)で得られた調整後の磁場分布の推定値BPredictedと目標磁場Btgの差分を求めることにより、目標磁場からの不均一磁場の分布を表す行列Bepを算出できる。

Figure 0006392141
The matrix B ep representing the distribution of the non-uniform magnetic field from the target magnetic field can be calculated by obtaining the difference between the adjusted magnetic field distribution estimated value B Predicted obtained by Expression (10) and the target magnetic field B tg .
Figure 0006392141

CPU34は、ステップ52において式(8)、式(9)を演算して、固有モードごとの磁性体片9の位置と量を求める。そして、設定した最大値M以下の固有モードについての磁性体片9の位置と量を目標磁場Btgに対応させてメモリ35に格納する。複数の固有モードにおいて、同じ位置の凹部72に磁性体片9を配置する場合は、複数の固有モードの磁性体片9の量の合計を算出し、凹部72ごとの合計後の磁性体片9の量を、メモリ35に格納する。 In step 52, the CPU 34 calculates the expressions (8) and (9) to obtain the position and amount of the magnetic piece 9 for each eigenmode. Then, store the location and amount of the magnetic material piece 9 for eigenmodes below the maximum value M D set in the memory 35 in correspondence to the target magnetic field B tg. When the magnetic piece 9 is arranged in the concave portion 72 at the same position in a plurality of natural modes, the total amount of the magnetic piece 9 in the plurality of natural modes is calculated, and the magnetic piece 9 after the summation for each concave portion 72 is calculated. Are stored in the memory 35.

算出されたシムトレイ71の凹部72に配置すべきに磁性体片9の配置と量は、行列Iにより表される。行列Iの行列要素Ijは、j番目の凹部72の磁性体片9の量を表している。例えば、シムトレイ71が16本、シムトレイ71における凹部72が20個であるとすると、行列Iの行列要素Iの数は、320個(j=1〜320)である。 The calculated arrangement and amount of the magnetic piece 9 to be arranged in the recess 72 of the shim tray 71 are represented by a matrix I J. Matrix elements Ij of the matrix I J represents the amount of the magnetic material pieces 9 of the j-th recess 72. For example, if there are 16 shim trays 71 and 20 recesses 72 in the shim tray 71, the number of matrix elements I j of the matrix I J is 320 (j = 1 to 320).

上記ステップ52において、算出された磁性体片9の量が、ステップ13において受け付けた凹部72に配置を許可する磁性体片9の量の上限を超えている場合、算出された磁性体片9の量(行列Iの行列要素Ij)を、配置を許可する磁性体片9の量の上限まで式(12)により低減する。ただし、式(12)において、Imaxは、凹部72に配置を許可する磁性体片9の量の上限を示す。

Figure 0006392141
In the above step 52, when the calculated amount of the magnetic piece 9 exceeds the upper limit of the amount of the magnetic piece 9 permitted to be disposed in the recess 72 received in step 13, the calculated piece of the magnetic piece 9 the amount of the (matrix elements Ij of the matrix I J), reduced by equation (12) to the upper limit of the amount of the magnetic material piece 9 to allow the placement. However, in Expression (12), I max indicates the upper limit of the amount of the magnetic piece 9 that is allowed to be disposed in the recess 72.
Figure 0006392141

式(12)を適用後の行列Iは、ステップ52において算出した誤差磁場を修正するための磁性体片9の量に対し、凹部72に配置を許可する上限を適用した磁性体片9の量および配置を表している。これを、例えば図10のように、凹部72の番号により、凹部72の位置を特定する表形式等で磁性体片9の量をメモリ35に格納する。 The matrix I J after the application of the equation (12) is obtained by applying the upper limit for allowing the concave portion 72 to be arranged to the amount of the magnetic piece 9 for correcting the error magnetic field calculated in step 52. Represents quantity and placement. For example, as shown in FIG. 10, the amount of the magnetic piece 9 is stored in the memory 35 in the form of a table for specifying the position of the recess 72 by the number of the recess 72.

行列Iで表される磁性体片9の量及び配置で生成される磁場は、式(2)より、AIで表されるため、磁性体片9配置後の磁場BPredictedおよび、磁性体片9配置後の目標磁場からの不均一磁場分布を表す行列Bepは、式(10)、(11)に基づいて、式(13)、(14)により求めることができる。

Figure 0006392141
Figure 0006392141
Since the magnetic field generated by the amount and arrangement of the magnetic piece 9 represented by the matrix I J is represented by AI J from Equation (2), the magnetic field B Predicted after the arrangement of the magnetic piece 9 and the magnetic substance The matrix B ep representing the inhomogeneous magnetic field distribution from the target magnetic field after the piece 9 is arranged can be obtained from the equations (13) and (14) based on the equations (10) and (11).
Figure 0006392141
Figure 0006392141

CPU34は、ステップ52で求めた磁性体片9の量及び分布を表す行列Iと式(13)、(14)を用いて、不均一磁場分布を表す行列Bepを求める。ただし、式(13)において、応答行列Aとして、式(8)用いる。 The CPU 34 obtains a matrix B ep representing the non-uniform magnetic field distribution by using the matrix I J representing the amount and distribution of the magnetic piece 9 obtained in step 52 and the equations (13) and (14). However, equation (8) is used as response matrix A in equation (13).

さらに、CPU34は、ステップ53において、不均一磁場を表す行列Bepの行列要素から到達可能な磁場均一度(到達予想磁場均一度)を算出する。例えば、行列Bepが表す誤差磁場の最大値と最小値の差(PkPk値:ピーク・トゥ・ピーク値)の平均磁場強度に対する相対値を式(15)から算出することにより不均一磁場を求める。算出した磁場均一度を目標磁場Btgに対応させてメモリ35に格納する。

Figure 0006392141
Further, in step 53, the CPU 34 calculates the reachable magnetic field uniformity (reached expected magnetic field uniformity) from the matrix elements of the matrix B ep representing the inhomogeneous magnetic field. For example, the inhomogeneous magnetic field is obtained by calculating the relative value of the difference between the maximum value and the minimum value of the error magnetic field represented by the matrix B ep (PkPk value: peak-to-peak value) with respect to the average magnetic field intensity from the equation (15). . The calculated magnetic field uniformity is stored in the memory 35 in correspondence with the target magnetic field B tg .
Figure 0006392141

上記ステップ51〜53の演算を、目標磁場Btgを設定された磁場範囲の最小値(Btgc-ΔB・n/2)からΔBずつ変化させながら最大値(Btgc+ΔB・n/2)まで繰り返す。これにより、設定された磁場範囲のΔB刻みのn個の目標磁場について、それぞれ到達可能な磁場均一度を算出することができる。 The calculation in steps 51 to 53 is performed by changing the target magnetic field B tg from the minimum value (B tgc -ΔB · n / 2) of the set magnetic field range to the maximum value (B tgc + ΔB · n / 2) by ΔB. repeat. Thereby, the reachable magnetic field uniformity can be calculated for each of n target magnetic fields in increments of ΔB within the set magnetic field range.

図11(a)〜(c)および図15(a)〜(c)に表およびグラフとして、計算結果の一例を示す。算出結果例の図11(a)について説明する。図11(a)の例では、ΔB=5×10−4テスラ、n=6であり、1.498848テスラ以上1.501348テスラ以下の範囲の6つの目標磁場Btgについて到達可能な磁場均一度を算出している。図11(a)の結果を、グラフにして図15(a)に示す。図11(a)および図15(a)には、配置すべき磁性体片9の総容量を、正の磁気モーメントの磁性体片9と負の磁気モーメントの磁性体片9ごとに示している。 FIGS. 11A to 11C and FIGS. 15A to 15C show examples of calculation results as tables and graphs. An example of the calculation result will be described with reference to FIG. In the example of FIG. 11A, ΔB = 5 × 10 −4 Tesla, n = 6, and the magnetic field uniformity that can be reached for six target magnetic fields Btg in the range of 1.498848 Tesla to 1.501348 Tesla. Calculated. The result of FIG. 11A is shown as a graph in FIG. FIGS. 11A and 15A show the total capacity of the magnetic piece 9 to be arranged for each of the magnetic piece 9 having a positive magnetic moment and the magnetic piece 9 having a negative magnetic moment. .

ここで、必要な磁場均一度を10ppm以下、配置可能な磁性体片9の総容量について、正の磁気モーメントの総量を、1.5×10−3[m](磁性片が鉄または電磁鋼板の場合、約12kg)以下、負の磁気モーメントの総量(下限値)を0に設定した場合の実施形態を図11(a)と図15(a)を用いて、以下に説明する。 Here, with respect to the total capacity of the magnetic piece 9 that can be arranged with a required magnetic field uniformity of 10 ppm or less, the total amount of positive magnetic moment is 1.5 × 10 −3 [m 3 ] (the magnetic piece is iron or electromagnetic In the case of a steel plate, an embodiment in which the total amount of negative magnetic moment (lower limit value) is set to 0 will be described below with reference to FIGS. 11 (a) and 15 (a).

図15(a)からわかるように、目標磁場Btgが変化するにつれ、到達可能な磁場均一度も変化している。CPU34は、ステップ53で算出した到達可能な磁場均一度の算出結果に基づいて、シムトレイ71の各位置の凹部72ごとの磁性体片9の量、および総容量が、所定の上限値以下であって、到達可能な磁場均一度が所定値以下となる目標磁場Btgがあるかどうかを判定し(ステップ18)、そのような条件を満たす目標磁場Btgがあればそれを選択する(ステップ19)。例えば、図11(a)および図15(a)の例では、到達可能な磁場均一度は極小値として、9.3ppmを示す目標磁場Btgがあるが、そのときの磁性体片9の総量は、正の磁気モーメント総量は上記制約条件(1.5×10−3[m]以下)を満たすが、負の総量は−5.6×10−4[m]であり、上記制約条件を満たさない。そこで、上記制約条件を満たし、必要な磁場均一度10ppm以下を満たす目標磁場Btg(1.499848テスラ、磁場均一度:9.9ppm)を選択する。図15(a)の例では磁性体片9は、正の磁気モーメントの磁性体片9のみが必要であり、負の磁気モーメントの磁性体片9の量が0であるため、永久磁石片を用いる必要がなく好ましい。 As can be seen from FIG. 15A, the reachable magnetic field uniformity also changes as the target magnetic field Btg changes. Based on the reachable magnetic field uniformity calculated in step 53, the CPU 34 determines that the amount of the magnetic piece 9 and the total capacity of each recess 72 at each position of the shim tray 71 are equal to or less than a predetermined upper limit value. Then, it is determined whether or not there is a target magnetic field Btg whose reachable magnetic field uniformity is not more than a predetermined value (step 18), and if there is a target magnetic field Btg that satisfies such conditions, it is selected (step 19). For example, in the examples of FIGS. 11A and 15A, the reachable magnetic field uniformity has a target magnetic field Btg indicating 9.3 ppm as a minimum value, but the total amount of the magnetic piece 9 at that time is The total positive magnetic moment satisfies the above constraint (1.5 × 10 −3 [m 3 ] or less), but the negative total is −5.6 × 10 −4 [m 3 ], and the above constraint Does not meet. Therefore, a target magnetic field Btg (1.499848 Tesla, magnetic field uniformity: 9.9 ppm) that satisfies the above-described constraints and satisfies the required magnetic field uniformity of 10 ppm or less is selected. In the example of FIG. 15A, the magnetic piece 9 needs only the magnetic piece 9 having a positive magnetic moment, and the amount of the magnetic piece 9 having a negative magnetic moment is 0. It is not necessary to use and is preferable.

ステップ18で条件を満たす目標磁場Btgがなければ、ステップ13に戻って、ステップ13〜17を異なる条件に操作者が設定し、再度計算を行う。   If there is no target magnetic field Btg that satisfies the condition in step 18, the process returns to step 13, the operator sets steps 13 to 17 under different conditions, and performs the calculation again.

次に、ステップ81に進み、磁性体片9が予め定めた大きさであるため、磁性体片9の量が離散的な値しかとり得ないことを考慮し、さらに精密に目標磁場Btgを選択する。これを図12のフローを用いて詳しく説明する。まず、ステップ181において、ステップ19で選択した目標磁場Btgを含み、ステップ16で設定を受け付けた磁場範囲よりも小さい所定の離散化誤差演算用磁場範囲を設定する。また、ステップ16で受け付けたΔBよりも小さい離散化誤差演算用の刻み幅ΔBdを設定する。例えば、ΔBdとしては、1×10−3テスラ、1×10−4テスラ、1×10−5テスラ、1×10−6テスラの4種類を予め用意しておき、そのうちステップ18で用いた刻み幅ΔB以下であって最もΔBに近いものをΔBdとして選択すればよい。例えば、ステップ16のΔBが1×10−3テスラの場合、ΔBdとして1×10−4テスラを選択する。ステップ16のΔBが1×10−5テスラの場合、ΔBdとして1×10−6テスラを選択する。離散化誤差演算用磁場範囲については、ステップ19で選択した目標磁場Btgを目標磁場の中心値Btgcとし、刻み幅ΔBdのn倍(nは整数)で設定することができる。 Next, the process proceeds to step 81. Considering that the magnetic piece 9 has a predetermined size, the amount of the magnetic piece 9 can take only discrete values, and the target magnetic field Btg is selected more precisely. To do. This will be described in detail using the flow of FIG. First, in step 181, a predetermined discretization error calculation magnetic field range including the target magnetic field Btg selected in step 19 and smaller than the magnetic field range accepted in step 16 is set. Further, a step size ΔBd for calculating the discretization error smaller than ΔB received in step 16 is set. For example, as ΔBd, four types of 1 × 10 −3 Tesla, 1 × 10 −4 Tesla, 1 × 10 −5 Tesla, and 1 × 10 −6 Tesla are prepared in advance. What is smaller than the width ΔB and closest to ΔB may be selected as ΔBd. For example, if ΔB in step 16 is 1 × 10 −3 Tesla, 1 × 10 −4 Tesla is selected as ΔBd. If ΔB in step 16 is 1 × 10 −5 Tesla, 1 × 10 −6 Tesla is selected as ΔBd. The discretization error calculation magnetic field range can be set to the target magnetic field Btg selected in step 19 as the center value Btgc of the target magnetic field and n times the step width ΔBd (n is an integer).

そして、ステップ182〜187により、図9のステップ50〜55と同様に、目標磁場Btgを刻み幅ΔBdずつ離散化誤差演算用磁場範囲内で変化させながら、到達可能な磁場均一度を再度算出する。ただし、ステップ185においては、設定される磁性体片9の量が、予め定めた磁性体片9の容量の倍数であることを考慮すると、目標磁場Btgとしたときの磁性体片9の位置と量より磁気モーメントIは、式(16)となる。

Figure 0006392141
Then, in steps 182 to 187, the reachable magnetic field uniformity is recalculated while changing the target magnetic field Btg by the increment ΔBd within the discretization error calculation magnetic field range, as in steps 50 to 55 of FIG. . However, in step 185, considering that the amount of the magnetic piece 9 set is a multiple of the capacity of the predetermined magnetic piece 9, the position of the magnetic piece 9 when the target magnetic field B tg is set. From the above and the quantity, the magnetic moment Id is expressed by Equation (16).
Figure 0006392141

また、計算上連続的な任意の値で算出される磁性体片9の磁気モーメントIと目標磁場Btgとしたときの離散化を考慮した磁気モーメントIとの間には、式(17)のような関係がある。

Figure 0006392141
In addition, between the magnetic moment I of the magnetic piece 9 calculated with an arbitrary value which is calculated continuously and the magnetic moment I d considering the discretization when the target magnetic field B tg is used, the equation (17) There is a relationship like
Figure 0006392141

さらに式(18)を用いて、目標磁場Btgで到達可能な不均一磁場の分布を表す行列Bepを算出する。なお、式(18)のAは、磁場の応答行列であり、式(8)により求めた行列を用いる。式(18)の不均一磁場Bepから式(15)により、到達可能な磁場均一度を算出する。この磁場均一度は、離散化誤差の影響を加味した磁場均一度である。

Figure 0006392141
Further, a matrix B ep representing the distribution of the inhomogeneous magnetic field that can be reached by the target magnetic field Btg is calculated using the equation (18). A in Equation (18) is a magnetic field response matrix, and the matrix obtained by Equation (8) is used. The reachable magnetic field homogeneity is calculated from the inhomogeneous magnetic field B ep of the equation (18) by the equation (15). This magnetic field uniformity is a magnetic field uniformity that takes into account the influence of discretization errors.
Figure 0006392141

ステップ188では、ステップ185の算出結果に基づいて、磁場均一度が最小になる目標磁場Btgを選択する。ステップ185の算出結果の例を図13に示す。図13の例では、ΔBb=1×10−6テスラ、n=10であり、1.499848テスラを中心とする10個の目標磁場Btgについて、予め定めた磁性体片9の数の倍数で設定された磁性体片9の量で到達可能な磁場均一度を算出している。一つの磁性体片9の量は、( 例えば0.06cc )である。この磁場範囲は狭いため、磁性体片9の量が連続的な任意の値が取れる理想的な場合には、磁場均一度(理想解)は9.9ppmで一定である。しかしながら、離散化された磁性体片9の量の場合、図13のように、ばらついている。よって、ステップ188では、磁場均一度が最小になる目標磁場Btg(大きい方から3番目の●)を選択する。その時の磁場均一度は、約10ppmである。 In step 188, based on the calculation result of step 185, a target magnetic field Btg that minimizes the magnetic field uniformity is selected. An example of the calculation result of step 185 is shown in FIG. In the example of FIG. 13, ΔBb = 1 × 10 −6 Tesla, n = 10, and 10 target magnetic fields Btg centered on 1.499848 Tesla are set by a multiple of the predetermined number of magnetic material pieces 9. The magnetic field uniformity that can be reached by the amount of the magnetic piece 9 is calculated. The amount of one magnetic piece 9 is (for example, 0.06 cc). Since the magnetic field range is narrow, the magnetic field uniformity (ideal solution) is constant at 9.9 ppm in an ideal case where the amount of the magnetic piece 9 can take an arbitrary continuous value. However, in the case of the discretized amount of the magnetic piece 9, it varies as shown in FIG. Therefore, in step 188, the target magnetic field Btg (third ● from the largest) is selected to minimize the magnetic field uniformity. The magnetic field uniformity at that time is about 10 ppm.

そして、CPU34は、ステップ19で選択した目標磁場Btgについてステップ184で格納した、シムトレイ71の凹部72ごとの磁性体片9の配置とその量をシムトレイ71に配置すべき磁性体片9であるとして表示装置に表示させる(ステップ20)。例えば、図10のように、凹部72ごとの磁性体片9の量を示す表を表示装置に表示させる。   Then, the CPU 34 determines that the arrangement and the amount of the magnetic piece 9 for each recess 72 of the shim tray 71 stored in step 184 for the target magnetic field Btg selected in step 19 are the magnetic piece 9 to be arranged in the shim tray 71. It is displayed on the display device (step 20). For example, as shown in FIG. 10, a table showing the amount of the magnetic piece 9 for each recess 72 is displayed on the display device.

操作者は、表示装置に表示された磁性体片9の量と位置(シムトレイ71の凹部72の番号)を確認して、シムトレイ71の各凹部72に表示された量の磁性体片9を挿入する。これにより、静磁場均一度の調整が完了する。   The operator confirms the amount and position of the magnetic piece 9 displayed on the display device (the number of the concave portion 72 of the shim tray 71), and inserts the magnetic piece 9 of the amount displayed in each concave portion 72 of the shim tray 71. To do. Thereby, the adjustment of the static magnetic field uniformity is completed.

静磁場発生装置が、MRI装置の静磁場発生装置である場合、CPU34は、ステップ19で選択した目標磁場Btgに配置された被検体の核磁気を励起するための高周波磁場の周波数を算出し、表示装置に表示させる(ステップ21)。操作者は、表示された高周波磁場の周波数が照射されるようにMRI装置の高周波磁場発生部に設定する。これにより、MRI装置は、調整後の目標磁場Btgにより、高精度に被検体を撮像することができる。   When the static magnetic field generator is a static magnetic field generator of the MRI apparatus, the CPU 34 calculates the frequency of the high frequency magnetic field for exciting the nuclear magnetism of the subject arranged in the target magnetic field Btg selected in step 19; It is displayed on the display device (step 21). The operator sets the high frequency magnetic field generation unit of the MRI apparatus so that the frequency of the displayed high frequency magnetic field is irradiated. Thereby, the MRI apparatus can image the subject with high accuracy by the adjusted target magnetic field Btg.

また、本実施形態では、固有モードとして次数i=1から設定した次数Mまでの低次の次数を用いることにより、低次の値の大きな特異値λiを利用でき、小さな磁性体量で大きな補正磁場を発生させることができる。よって、磁性体量を抑制して効率よく磁場調整を行うことができる。 Further, in the present embodiment, by using the order of the low order to the order M D set from the order i = 1 as eigenmodes available large singular values λi lower order values, large with a small magnetic body weight A correction magnetic field can be generated. Therefore, magnetic field adjustment can be performed efficiently while suppressing the amount of magnetic material.

本実施形態によれば、目標磁場Btgを変化させることにより、シムトレイ71の凹部72に配置可能な磁性体片9の量に上限値を考慮して、必要な磁場均一度を達成することができる。また、磁性体片9の量が離散的であることを考慮して、必要な磁場均一度を達成することができる。   According to the present embodiment, by changing the target magnetic field Btg, the required magnetic field uniformity can be achieved in consideration of the upper limit for the amount of the magnetic piece 9 that can be disposed in the recess 72 of the shim tray 71. . In addition, considering that the amount of the magnetic piece 9 is discrete, the required magnetic field uniformity can be achieved.

なお、本実施形態では、ステップ81において、磁性体片9の量の離散化誤差を考慮して目標磁場Btgをさらに変化させて、磁場均一度が最小になる目標磁場Btgを選択する構成であったが、目標磁場Btgを変化させながらさらに固有モードの次数の最大値Mを所定の範囲で変化させて、磁場均一度が最小になる目標磁場Btgと固有モードの次数の最大値Mの組み合わせを探索する構成にしてもよい。図14に示すように、目標磁場Btgを一定にして、固有モードの次数の最大値Mを変化させた場合、到達可能な磁場均一度が変化する(図14の例ではM=90を中心に変化させている)。この磁場均一度の変化は、目標磁場Btgによって異なる。よって、磁場均一度が最小になる目標磁場Btgと固有モードの次数の最大値Mの組み合わせを探索することにより、磁性体片9の量の離散化による磁場均一度の誤差を考慮して、最小の磁場均一度が得ることができる。なお、目標磁場Btgを変化させず、一定として、固有モードの次数の最大値Mのみを図14のように変化させてもよい。 In this embodiment, in step 81, the target magnetic field Btg is selected by further changing the target magnetic field Btg in consideration of the discretization error of the amount of the magnetic piece 9, and the magnetic field uniformity is minimized. It was, but the more eigenmodes while changing the target magnetic field Btg the maximum value M D orders varied in a predetermined range, the target magnetic field Btg and eigenmodes magnetic field uniformity becomes the smallest maximum value M D orders You may make it the structure which searches a combination. As shown in FIG. 14, and the target magnetic field Btg constant, the case of changing the maximum value M D orders eigenmodes, attainable magnetic field uniformity changes the (M D = 90 in the example of FIG. 14 Change to the center). The change in the magnetic field uniformity varies depending on the target magnetic field Btg. Therefore, by searching a combination of the maximum value M D orders of target magnetic field Btg and eigenmodes magnetic field uniformity is minimized in consideration of an error of the magnetic field homogeneity by discretization of the amount of the magnetic material piece 9, Minimal magnetic field uniformity can be obtained. Incidentally, without changing the target magnetic field Btg, a constant, only the maximum value M D orders eigenmodes may be changed as shown in FIG. 14.

操作者から条件の設定を受け付ける画面には、図7のように、必要な均一磁場のサイズを受け付ける入力欄67や、参考情報としてステップ12で取り込んだ計測磁場の中心磁場と均一度をCPU34が計算して表示する欄69a,69b等を設けることも可能である。   On the screen for accepting the setting of conditions from the operator, as shown in FIG. 7, the CPU 34 displays the input field 67 for accepting the size of the required uniform magnetic field and the central magnetic field and the uniformity of the measured magnetic field captured in step 12 as reference information. It is also possible to provide columns 69a, 69b and the like for calculation and display.

<<第2の実施形態>>
本発明の第2の実施形態の磁場均一度調整方法について説明する。第2の実施形態は、必要な磁場均一度(例えば10ppm以下)に対して、計測磁場の分布が大きい(例えば100〜1000ppm)場合であっても、目標磁場を変化させる幅ΔBを変えながら到達可能な磁場均一度の計算を繰り返すことにより、効率よく必要な磁場均一度を達成する磁性体片9の配置と量を求める。これを図16のフローを用いて説明する。
<< Second Embodiment >>
A magnetic field uniformity adjustment method according to the second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment reaches the required magnetic field uniformity (for example, 10 ppm or less) while changing the width ΔB for changing the target magnetic field even when the distribution of the measured magnetic field is large (for example, 100 to 1000 ppm). By repeating the calculation of possible magnetic field uniformity, the arrangement and amount of the magnetic pieces 9 that efficiently achieve the required magnetic field uniformity are obtained. This will be described with reference to the flow of FIG.

まず、CPU34は、第1の実施形態の図5のステップ12〜19を行って、条件を満たす目標磁場Btgを選択する。そして、ステップ121に進み、ステップ19で選択した目標磁場Btgを含み、ステップ16で設定を受け付けた磁場範囲よりも小さい第2の磁場範囲を設定する。さらに、ステップ16で受け付けたΔBよりも小さい刻み幅ΔB2を設定する。例えば、刻み幅ΔB2としては、5×10−4テスラ、2×10−4テスラ、1×10−5テスラの3種類を予め用意しており、そのうち前回のステップ18で用いた刻み幅ΔB以下であってΔBに近いものを選択すればよい。例えば、ステップ16のΔBが5×10−4テスラの場合、ΔB2として2×10−4テスラを選択する。第2の磁場範囲については、ステップ19で選択した目標磁場Btgを目標磁場の中心値Btgcとし、刻み幅ΔB2のn倍(nは整数)で設定することができる。 First, the CPU 34 performs steps 12 to 19 in FIG. 5 of the first embodiment, and selects a target magnetic field Btg that satisfies a condition. In step 121, a second magnetic field range that includes the target magnetic field Btg selected in step 19 and that is smaller than the magnetic field range that has been accepted in step 16 is set. Further, a step size ΔB2 smaller than ΔB accepted in step 16 is set. For example, as the step width ΔB2, three types of 5 × 10 −4 Tesla, 2 × 10 −4 Tesla, and 1 × 10 −5 Tesla are prepared in advance, and the step width ΔB is equal to or smaller than the step width ΔB used in the previous step 18. In this case, a value close to ΔB may be selected. For example, if ΔB in step 16 is 5 × 10 −4 Tesla, 2 × 10 −4 Tesla is selected as ΔB2. With respect to the second magnetic field range, the target magnetic field Btg selected in step 19 can be set to the center value Btgc of the target magnetic field, and can be set by n times (n is an integer) the step size ΔB2.

そして、ステップ122に進み、ステップ18と同様に、図8のフローにより目標磁場Btgを刻み幅ΔB2ずつ第2の磁場範囲内で変化させながら、到達可能な磁場均一度を再度算出する。ステップ123では、ステップ122の算出結果に基づいて、シムトレイ71の各凹部72の磁性体片9の量が所定の上限値以下で、磁場均一度が最小である目標磁場Btgを選択する。ステップ122の算出結果の例を図11(b)に表として示す。図11(b)の例では、目標磁場Btgの中心Btgcは、ステップ19で選択した1.499848テスラ、ΔB2=2×10−4テスラ、n=6であり、1.499248テスラ以上1.500248テスラ以下の範囲の6つの目標磁場Btgについて到達可能な磁場均一度を算出している。シムトレイ71の各凹部72の磁性体片9の量が所定の上限値以下で、磁場均一度が最小である目標磁場Btg(=1.500048テスラ)を選択する。その時の磁場均一度は、8.7ppmである。 Then, the process proceeds to step 122, and similarly to step 18, the reachable magnetic field homogeneity is calculated again while changing the target magnetic field Btg within the second magnetic field range by the increment ΔB2 by the flow of FIG. In step 123, based on the calculation result of step 122, a target magnetic field Btg in which the amount of the magnetic piece 9 in each recess 72 of the shim tray 71 is equal to or less than a predetermined upper limit and the magnetic field uniformity is minimum is selected. An example of the calculation result of step 122 is shown as a table in FIG. In the example of FIG. 11 (b), the center Btgc of the target magnetic field Btg is 1.499848 Tesla, ΔB2 = 2 × 10 −4 Tesla, n = 6 selected in Step 19, 1.499248 Tesla or more and 1.500248. The reachable magnetic field uniformity is calculated for the six target magnetic fields Btg in the range of Tesla or lower. A target magnetic field Btg (= 1.500408 Tesla) is selected in which the amount of the magnetic piece 9 in each recess 72 of the shim tray 71 is not more than a predetermined upper limit value and the magnetic field uniformity is minimum. The magnetic field uniformity at that time is 8.7 ppm.

つぎに、ステップ124に進み、設定されている刻み幅ΔB2が、予め定めた最小値かどうかを判定する。例えば、刻み幅ΔB2としては、5×10−4テスラ、2×10−4テスラ、1×10−5テスラの3種類を予め用意している場合、ΔB2は、まだ最小値1×10−5テスラではないので、ステップ121に戻る。 Next, the routine proceeds to step 124, where it is determined whether or not the set step size ΔB2 is a predetermined minimum value. For example, as the step size ΔB2, when three types of 5 × 10 −4 Tesla, 2 × 10 −4 Tesla, and 1 × 10 −5 Tesla are prepared in advance, ΔB2 is still a minimum value of 1 × 10 −5. Since it is not Tesla, it returns to step 121.

そして、ステップ121では、ステップ123で選択した目標磁場Btgを含み、前回よりも小さい第2の磁場範囲を設定する。また、刻み幅ΔB2も前回より小さい値に設定する。例えば、刻み幅ΔB2としては、1×10−5テスラを設定し、第2の磁場範囲については、ステップ123で選択した目標磁場Btgを目標磁場の中心値Btgcとし、刻み幅ΔB2のn倍(nは整数)により設定する。 In step 121, a second magnetic field range including the target magnetic field Btg selected in step 123 and smaller than the previous time is set. The step size ΔB2 is also set to a value smaller than the previous time. For example, as the step size ΔB2, 1 × 10 −5 Tesla is set, and for the second magnetic field range, the target magnetic field Btg selected in step 123 is set as the center value Btgc of the target magnetic field, and n times the step size ΔB2 ( n is an integer).

そして、ステップ122に進み、再度図8のフローにより目標磁場Btgを刻み幅ΔB2ずつ第2の磁場範囲内で変化させながら、到達可能な磁場均一度を再度算出する。ステップ122の算出結果の例を図11(c)に表として示す。図11(c)の例では、目標磁場Btgの中心Btgcは、ステップ123で選択した1.500048テスラ、ΔB2=1×10−5テスラ、n=6であり、1.500018テスラ以上1.500068テスラ以下の範囲の6つの目標磁場Btgについて到達可能な磁場均一度を算出している。シムトレイ71の各凹部72の磁性体片9の量が所定の上限値以下かつ負の磁性体片9の量がゼロで、磁場均一度が最小である目標磁場Btg=1.500058テスラであり、8.6ppmである。図11(c)をグラフにして図15(c)に示す。図15(c)のように、必要とする磁場均一度が達成されているのは、目標磁場Btgが1.500018テスラから1.500068テスラの6つ全ての目標磁場であり、最小の磁場均一度はBtg=1.500068テスラの場合の8.5ppmであるが、負の磁性体片9の量−4.9×10−10であり、磁性体片9配置量の制約条件を満たさず、選択することはできない。よって、磁性体片9の量が制約条件の範囲内で最小の磁場均一度である1.500058テスラを目標磁場として選択する。 Then, the process proceeds to step 122, and the reachable magnetic field uniformity is calculated again while changing the target magnetic field Btg within the second magnetic field range in increments of ΔB2 according to the flow of FIG. An example of the calculation result of step 122 is shown as a table in FIG. In the example of FIG. 11C, the center Btgc of the target magnetic field Btg is 1.500048 Tesla, ΔB2 = 1 × 10 −5 Tesla, n = 6 selected in Step 123, and is 1.5000018 Tesla or more 1.500068 The reachable magnetic field uniformity is calculated for the six target magnetic fields Btg in the range of Tesla or lower. The target magnetic field Btg = 1.0005958 Tesla, in which the amount of the magnetic piece 9 in each recess 72 of the shim tray 71 is equal to or less than a predetermined upper limit, the amount of the negative magnetic piece 9 is zero, and the magnetic field uniformity is minimum. 8.6 ppm. FIG. 11C is a graph and shown in FIG. As shown in FIG. 15 (c), the required magnetic field uniformity is achieved in all six target magnetic fields with the target magnetic field Btg from 1.5000018 Tesla to 1.500068 Tesla, and the minimum magnetic field uniformity. One time is 8.5 ppm in the case of Btg = 1.0005608 Tesla, but the amount of the negative magnetic piece 9 is −4.9 × 10 −10 , and does not satisfy the constraint condition of the arrangement amount of the magnetic piece 9, It cannot be selected. Therefore, 1.000558 Tesla, which is the minimum magnetic field uniformity within the range of the constraint condition, is selected as the target magnetic field.

なお、ここでは、制約条件として、負の下限値をゼロとしたが、磁性体片9の単位量によっては、上記の負の磁性体片9の量−4.9×10−10は無視可能な大きさとなる場合もあり、さらに良好な磁場均一度を達成できる場合もある。このように、磁性体片9の単位量および既存の磁性体片9配置量を考慮して、制約条件を設定してもよい。 Here, as a constraint condition, the negative lower limit value is set to zero. However, depending on the unit amount of the magnetic piece 9, the amount −4.9 × 10 −10 of the negative magnetic piece 9 can be ignored. In some cases, the magnetic field can be a large size, and even better magnetic field uniformity can be achieved. Thus, the constraint condition may be set in consideration of the unit amount of the magnetic piece 9 and the existing arrangement amount of the magnetic piece 9.

そして、ステップ81に進み、第1の実施形態で説明したように、磁性体片9の量の離散化誤差を考慮して、均一度が最も小さくなる目標磁場Btgを選択する。ステップ20に進み、第1の実施形態と同様に、ステップ123で選択した目標磁場Btgに対応する磁性体の配置とその量を、シムトレイ71の凹部72に配置すべき磁性体片9であるとして表示装置に表示させる。例えば、図10のシムトレイ71の凹部72と磁性体量の表を表示する。さらにステップ21に進み、選択した目標磁場Btgに対応する高周波磁場の周波数を算出して表示する。   Then, the process proceeds to step 81, and as described in the first embodiment, the target magnetic field Btg having the smallest uniformity is selected in consideration of the discretization error of the amount of the magnetic piece 9. Proceeding to step 20, as in the first embodiment, it is assumed that the arrangement and amount of the magnetic material corresponding to the target magnetic field Btg selected in step 123 is the magnetic piece 9 to be arranged in the recess 72 of the shim tray 71. Display on the display device. For example, the recess 72 of the shim tray 71 in FIG. Furthermore, it progresses to step 21 and calculates and displays the frequency of the high frequency magnetic field corresponding to the selected target magnetic field Btg.

第2の実施形態では、必要な磁場均一度(例えば10ppm以下)に対し、計測した磁場の均一度が大きい(例えば100〜1000ppm)である場合でも、目標磁場の範囲と刻み幅ΔBを徐々に小さくして、繰り返し到達可能な磁場均一度を算出することにより、必要な磁場均一度を達成する磁性体の配置と量を効率よく求めることができる。   In the second embodiment, even when the measured magnetic field uniformity is large (for example, 100 to 1000 ppm) with respect to the required magnetic field uniformity (for example, 10 ppm or less), the target magnetic field range and step ΔB are gradually increased. By reducing the size and calculating the magnetic field uniformity that can be repeatedly reached, it is possible to efficiently obtain the arrangement and amount of magnetic bodies that achieve the required magnetic field uniformity.

第2の実施形態において、上述した以外の構成および動作は、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。   In the second embodiment, the configuration and operation other than those described above are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

<<第3の実施形態>>
第3の実施形態では、磁場計測や、静磁場発生装置の超電導磁石の励磁を自動で行う場合について説明する。本実施形態では、図4、図17に示したように、均一磁場調整装置33が、静磁場発生装置の均一磁場空間77に配置された計測部74と、静磁場発生装置73に内蔵されている超電導コイル4aの励磁電源2に接続されている。
<< Third Embodiment >>
In the third embodiment, a case where magnetic field measurement and excitation of a superconducting magnet of a static magnetic field generator are automatically performed will be described. In the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 17, the uniform magnetic field adjustment device 33 is built in the measurement unit 74 and the static magnetic field generation device 73 arranged in the uniform magnetic field space 77 of the static magnetic field generation device. It is connected to the exciting power source 2 of the superconducting coil 4a.

均一磁場調整装置33のCPU34は、図18のフローに示すように、まず、励磁電源2を制御し、超電導コイル4aに所定の超電導電流を供給させ励磁させる(ステップ11)。そして、ステップ12においては、CPU34が計測装置74の動作を制御して、均一磁場空間77内で計測装置74を回転させ、磁場を計測させる。そして、ステップ13〜16で、条件を設定する。本実施形態では、ステップ13,14において、磁性体片9の位置と量の上限値、および、必要とする磁場均一度については、第1の実施形態と同様に、操作者から受け付けるが、ステップ15の固有モードの最大値MDとしては、予め定めた値を用いる。   As shown in the flow of FIG. 18, the CPU 34 of the uniform magnetic field adjusting device 33 first controls the excitation power source 2 to supply a predetermined superconducting current to the superconducting coil 4a to excite it (step 11). In step 12, the CPU 34 controls the operation of the measuring device 74, rotates the measuring device 74 in the uniform magnetic field space 77, and measures the magnetic field. And conditions are set in steps 13-16. In the present embodiment, in steps 13 and 14, the upper limit value of the position and amount of the magnetic piece 9 and the required magnetic field uniformity are received from the operator as in the first embodiment. A predetermined value is used as the maximum value MD of the 15 eigenmodes.

また、ステップ16において、目標磁場Btgの範囲は、操作者から受け付けず、ステップ12で計測した磁場分布の最大値と最小値の間の値を所定の数式(例えば平均値)により算出して、目標磁場Btgの中心値Btgcとし、予め定めたΔBとnとにより、(Btgc-ΔB・n/2)〜(Btgc+ΔB・n/2)を磁場範囲として計算により設定する。 In Step 16, the range of the target magnetic field Btg is not accepted from the operator, and a value between the maximum value and the minimum value of the magnetic field distribution measured in Step 12 is calculated by a predetermined mathematical formula (for example, an average value), The center value Btgc of the target magnetic field Btg is set, and (B tgc -ΔB · n / 2) to (B tgc + ΔB · n / 2) are set by calculation as a magnetic field range based on ΔB and n determined in advance.

ステップ17〜19、81、20、21は、第1の実施形態と同様に行う。   Steps 17 to 19, 81, 20, and 21 are performed in the same manner as in the first embodiment.

そして、ステップ22において、ステップ20で表示した磁性体片9の総量が、超電導コイル4aを励磁したままシムトレイ71を静磁場発生装置73から引き抜いて磁性体片9を凹部72に配置し、再びシムトレイ71を挿入できる総量以下かどうかを判定する。すなわち、磁性体片9の総量が小さければ、静磁場により受ける吸引力が小さいため、励磁したまま配置することができるが、磁性体片9の量が多い場合には、大きな吸引力が働くため、励磁したままでは配置できないため、ステップ23に進み、超電導磁石4aを一旦消磁する。消磁後再励磁するのは、時間も冷媒のコストもかかるため、ステップ22では、励磁したまま配置可能かを予め計算により求めておいた磁性体片9の総量と、ステップ20で表示した磁性体片9の総量とを比較することにより判定する。消磁の必要がなければそのままステップ24に進む。消磁の必要があれば、ステップ23に進んでCPU34は、励磁電源2を制御して、励磁電流をゼロまたは所定値まで低下させ、ステップ24に進む。   In step 22, the total amount of the magnetic material pieces 9 displayed in step 20 is withdrawn from the static magnetic field generator 73 while the superconducting coil 4 a is excited, and the magnetic material pieces 9 are placed in the recesses 72. It is determined whether or not the total amount of 71 can be inserted. That is, if the total amount of the magnetic piece 9 is small, the attractive force received by the static magnetic field is small, so that the magnetic piece 9 can be arranged while being excited. However, if the amount of the magnetic piece 9 is large, a large attractive force acts. Since it cannot be arranged with being excited, the process proceeds to step 23, and the superconducting magnet 4a is once demagnetized. Since re-excitation after demagnetization takes time and the cost of the refrigerant, in step 22, the total amount of the magnetic piece 9 that has been obtained by calculation in advance as to whether it can be placed in the excited state, and the magnetic substance displayed in step 20. Determination is made by comparing the total amount of the pieces 9. If demagnetization is not necessary, the process proceeds to step 24 as it is. If demagnetization is necessary, the process proceeds to step 23, where the CPU 34 controls the excitation power source 2 to reduce the excitation current to zero or a predetermined value, and then proceeds to step 24.

ステップ24では、操作者にステップ20の表示の通りに複数のシムトレイ71の凹部72に磁性体片9を配置するように促す表示を行う。   In step 24, a display prompting the operator to arrange the magnetic piece 9 in the recesses 72 of the plurality of shim trays 71 as shown in step 20 is performed.

操作者が、磁性体片9を配置したならば、ステップ25において計測部74の動作を制御し、再び磁場を計測する。なお、ステップ23で励磁した場合には、計測の前に励磁電源2から励磁電流を超電導コイル4aに供給し、再励磁する。   If the operator arranges the magnetic piece 9, the operation of the measuring unit 74 is controlled in step 25, and the magnetic field is measured again. When excitation is performed in step 23, an excitation current is supplied from the excitation power source 2 to the superconducting coil 4a before measurement, and re-excitation is performed.

ステップ26では、ステップ25で計測した磁場の均一度を算出し、それがステップ14で受け付けた必要な磁場均一度以下かどうか判定する。計測した磁場均一度が、必要な磁場均一度以下であれば、磁場均一度の調整は終了する。必要な磁場均一度より大きかった場合には、ステップ13に戻り、ステップ13以下を繰り返す。   In step 26, the uniformity of the magnetic field measured in step 25 is calculated, and it is determined whether it is equal to or less than the required magnetic field uniformity received in step 14. If the measured magnetic field uniformity is equal to or less than the required magnetic field uniformity, the adjustment of the magnetic field uniformity is completed. If it is greater than the required magnetic field uniformity, the process returns to step 13 and repeats step 13 and subsequent steps.

このとき、ステップ13で磁性体量の制約条件を設定する際には、すでにステップ24において磁性体片9が配置されているので、それを許容して上限値を設定する。例えば、凹部72ごとに2.0×10−6の磁性体片9を配置できる場合、1回目で磁性体片9の量の上限値を1.5×10−6の設定した場合には、2回目のステップ13では、0.5×10−6より小さい値に上限値を設定する。 At this time, when setting the restricting condition of the amount of magnetic substance in step 13, since the magnetic piece 9 is already arranged in step 24, the upper limit value is set by allowing it. For example, when 2.0 × 10 −6 m 3 of the magnetic piece 9 can be arranged for each recess 72, the upper limit value of the amount of the magnetic piece 9 is set to 1.5 × 10 −6 m 3 at the first time. In this case, in the second step 13, the upper limit value is set to a value smaller than 0.5 × 10 −6 m 3 .

本実施形態では、超電導コイル4aの励磁および必要に応じた消磁と、磁場の計測を操作者の手を煩わせることなくCPU34が自動で行うことができるため、操作者の負担を軽減することができる。また、消磁の要否の判定も自動で行うため、消磁の回数も必要最小限に抑制できる。   In this embodiment, since the CPU 34 can automatically perform excitation of the superconducting coil 4a, demagnetization as necessary, and measurement of the magnetic field without bothering the operator, the burden on the operator can be reduced. it can. In addition, since it is automatically determined whether or not demagnetization is necessary, the number of times of demagnetization can be minimized.

また、ステップ23において消磁後、ステップ24において再度励磁した場合、再励磁後の磁場強度は、励磁電源2の精度に依存した励磁電流値の誤差により、元の磁場強度とは異なることがある。このため、再励磁後における磁性体片9の配置および量の計算に用いる目標磁場Btgは、励磁電流値(すなわち、再励磁後の磁場強度)に応じて変化させる必要があるが、本実施形態では、ステップ16において、目標磁場をステップ12または25で計測した磁場の分布に基づいて、計算により設定するため、再励磁後の励磁電流値の誤差に対応して必要な磁場均一度の配置を求めることができる。   Further, after demagnetizing in step 23 and re-exciting in step 24, the magnetic field strength after re-excitation may differ from the original magnetic field strength due to an error in the excitation current value depending on the accuracy of the excitation power source 2. For this reason, the target magnetic field Btg used for calculating the arrangement and amount of the magnetic piece 9 after re-excitation needs to be changed according to the excitation current value (that is, the magnetic field strength after re-excitation). In step 16, the target magnetic field is set by calculation based on the magnetic field distribution measured in step 12 or 25. Therefore, the arrangement of the required magnetic field homogeneity corresponding to the error of the excitation current value after re-excitation is set. Can be sought.

また、第3の実施形態では、上述した構成以外は、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。なお、第1の実施形態に限らず、第2の実施形態の図16のフローのステップ12の前と、ステップ21の後に、第3の実施形態のステップ11およびステップ22〜26を行うことももちろん可能である。   The third embodiment is the same as the first embodiment except for the configuration described above, and a description thereof will be omitted. Not only the first embodiment but also step 11 and steps 22 to 26 of the third embodiment may be performed before step 12 and after step 21 of the flow of FIG. 16 of the second embodiment. Of course it is possible.

また、第1〜第3の実施形態では、ステップ15において、計算に用いる固有モードの最大値Mを受け付け、ステップ17では目標磁場Btgのみを変化させて磁性体片9の位置と量、ならびに、磁場均一度を算出したが、目標磁場Btgと固有モードの最大値MDの両方を変化させてステップ17の計算を行ってもよい。この場合、より磁場均一度を小さくできる目標磁場Btgと最適な固有モードの最大値MDの組み合わせと、そのときの磁性体片9の位置と量を求めることができる。 Further, in the first to third embodiments, in step 15 receives the maximum value M D eigenmodes used for the calculation, the position and amount of the magnetic material piece 9 by changing only the target magnetic field Btg In step 17, as well as Although the magnetic field homogeneity is calculated, the calculation in step 17 may be performed by changing both the target magnetic field Btg and the maximum value MD of the natural mode. In this case, the combination of the target magnetic field Btg that can further reduce the magnetic field uniformity and the maximum value MD of the optimum natural mode, and the position and amount of the magnetic piece 9 at that time can be obtained.

また、第1〜第3の実施形態では、固有モードを低次の所定範囲(次数1〜最大値MDの範囲)で選択しているが、本実施形態はこれに限られるものではなく、高次の固有モード範囲を選択することも可能であるし、任意の複数の次数をとびとびに選択することも可能である。   Further, in the first to third embodiments, the eigenmode is selected in the low-order predetermined range (the range of the order 1 to the maximum value MD), but the present embodiment is not limited to this, and the high mode It is possible to select the next eigenmode range, and it is also possible to select an arbitrary plurality of orders in succession.

2…励磁電源、4a…超電導コイル、9…磁性体片、33…磁場均一度調整装置、34…CPU、35…メモリ、71…シムトレイ、72…凹部、73…静磁場発生装置、74…計測部、77…均一磁場空間   DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Excitation power supply, 4a ... Superconducting coil, 9 ... Magnetic body piece, 33 ... Magnetic field uniformity adjustment apparatus, 34 ... CPU, 35 ... Memory, 71 ... Shim tray, 72 ... Recessed part, 73 ... Static magnetic field generator, 74 ... Measurement Part, 77 ... uniform magnetic field space

Claims (15)

発生する静磁場の均一度を調整するための磁性体片を所定の複数の位置でそれぞれ保持にするためのシムトレイを備えた静磁場発生装置の磁場均一度調整方法であって、
前記静磁場発生装置の生成する静磁場の分布を計測して、前記静磁場の分布と目標磁場との誤差磁場を算出する第1ステップと、
前記シムトレイの前記複数の位置のうち1以上に前記磁性体片を配置した場合に到達可能な磁場均一度を、前記目標磁場を所定の磁場範囲で変化させながらそれぞれ算出する第2ステップと、
前記第2ステップで算出した前記到達可能な磁場均一度に基づいて、前記シムトレイの前記各位置の磁性体片の量が所定の上限値以下であって、前記到達可能な磁場均一度が所定値以下である前記目標磁場を選択する第3ステップと、
前記第3ステップで選択した前記目標磁場を含み、前記所定の磁場範囲よりも小さい離散化誤差演算用磁場範囲を設定し、前記磁性体片の量としてとり得る値が所定の離散的な値である場合に、前記到達可能な磁場均一度を、前記離散化誤差演算用磁場範囲内で前記目標磁場を変化させながら再度算出し、前記到達可能な磁場均一度が最小である前記目標磁場を再選択する第4ステップと、
前記第4ステップで、再選択した前記目標磁場に対応する前記磁性体の配置とその量を、前記シムトレイに配置すべき磁性体片であるとする第5ステップとを有することを特徴とする磁場均一度調整方法。
A magnetic field homogeneity adjusting method for a static magnetic field generating apparatus provided with shim trays for holding magnetic pieces for adjusting the uniformity of a generated static magnetic field at a plurality of predetermined positions, respectively,
A first step of measuring a distribution of a static magnetic field generated by the static magnetic field generator and calculating an error magnetic field between the distribution of the static magnetic field and a target magnetic field;
A second step of calculating a magnetic field uniformity that can be reached when the magnetic piece is arranged at one or more of the plurality of positions of the shim tray while changing the target magnetic field in a predetermined magnetic field range;
Based on the reachable magnetic field uniformity calculated in the second step, the amount of the magnetic piece at each position of the shim tray is less than or equal to a predetermined upper limit value, and the reachable magnetic field uniformity is a predetermined value. A third step of selecting the target magnetic field that is:
A discretization error calculation magnetic field range including the target magnetic field selected in the third step and smaller than the predetermined magnetic field range is set, and a value that can be taken as the amount of the magnetic piece is a predetermined discrete value In some cases, the reachable magnetic field uniformity is calculated again while changing the target magnetic field within the discretization error calculation magnetic field range, and the target magnetic field with the minimum reachable magnetic field uniformity is re-calculated. A fourth step to select,
A magnetic field comprising: a fifth step in which the arrangement of the magnetic material corresponding to the target magnetic field reselected in the fourth step and the amount thereof are magnetic material pieces to be arranged in the shim tray. Uniformity adjustment method.
請求項1に記載の磁場均一度調整方法であって、前記第4ステップは、特異値分解法により算出した複数の固有モードを用いて前記磁性体片の配置とその量を算出する演算法を用い、前記目標磁場を変化させながら、前記算出に用いる固有モードの複数の次数も所定範囲で変化させて、前記到達可能な磁場均一度を算出することを特徴とする磁場均一度調整方法。   The magnetic field homogeneity adjusting method according to claim 1, wherein the fourth step includes an arithmetic method for calculating the arrangement and the amount of the magnetic pieces using a plurality of eigenmodes calculated by the singular value decomposition method. A method for adjusting the magnetic field uniformity, wherein the reachable magnetic field uniformity is calculated by changing a plurality of orders of eigenmodes used in the calculation within a predetermined range while changing the target magnetic field. 請求項1に記載の磁場均一度調整方法であって、前記第3ステップの後で前記第4ステップの前に、前記第3ステップの選択した前記目標磁場を含み、前記所定の磁場範囲よりも小さい第2の磁場範囲を設定する第6ステップと、
前記第2の磁場範囲内で前記目標磁場を変化させながら、前記到達可能な磁場均一度を再度算出する第7ステップと、
前記第7ステップの算出結果に基づいて、前記シムトレイの前記各位置の磁性体片の量が所定の上限値以下であって前記到達可能な磁場均一度が最小である前記目標磁場を選択する第8ステップを行い、
前記第4ステップは、前記離散化誤差演算用磁場範囲を前記第7ステップで選択した前記目標磁場を含む範囲に設定することを特徴とする磁場均一度調整方法。
2. The magnetic field uniformity adjustment method according to claim 1, wherein the target magnetic field selected in the third step is included after the third step and before the fourth step, and is more than the predetermined magnetic field range. A sixth step of setting a small second magnetic field range;
A seventh step of recalculating the reachable magnetic field uniformity while changing the target magnetic field within the second magnetic field range;
Based on the calculation result of the seventh step, the target magnetic field in which the amount of the magnetic piece at each position of the shim tray is not more than a predetermined upper limit and the reachable magnetic field uniformity is the smallest is selected. 8 steps,
In the fourth step, the discretization error calculation magnetic field range is set to a range including the target magnetic field selected in the seventh step.
請求項1に記載の磁場均一度調整方法であって、前記静磁場発生装置が、磁気共鳴イメージング装置の静磁場発生装置である場合、前記第4ステップで求めた前記目標磁場に対応する高周波磁場の周波数を算出し、前記磁気共鳴イメージング装置の高周波磁場発生部に設定する第9ステップをさらに有することを特徴とする磁場均一度調整方法。   2. The magnetic field homogeneity adjusting method according to claim 1, wherein when the static magnetic field generation device is a static magnetic field generation device of a magnetic resonance imaging apparatus, a high-frequency magnetic field corresponding to the target magnetic field obtained in the fourth step. The magnetic field uniformity adjusting method further comprising a ninth step of calculating the frequency of the frequency and setting the frequency in the high-frequency magnetic field generator of the magnetic resonance imaging apparatus. 請求項1に記載の磁場均一度調整方法であって、前記第2ステップは、前記第1ステップで計測した前記静磁場の分布に基づいて前記目標磁場の中心値を設定し、前記目標磁場の中心値を中心に前記所定の磁場範囲を設定することを特徴とする磁場均一度調整方法。   2. The magnetic field uniformity adjustment method according to claim 1, wherein the second step sets a center value of the target magnetic field based on the distribution of the static magnetic field measured in the first step, and A magnetic field uniformity adjusting method, wherein the predetermined magnetic field range is set around a center value. 請求項1に記載の磁場均一度調整方法であって、前記第2ステップは、特異値分解法により算出した複数の固有モードを用いて前記磁性体片の配置とその量を算出する計算方法を用い、前記複数の固有モードのうち所定の複数の次数のみを選択的に用いて、前記磁性体片の配置とその量を算出することを特徴とする磁場均一度調整方法。   2. The magnetic field uniformity adjustment method according to claim 1, wherein the second step is a calculation method for calculating the arrangement and the amount of the magnetic pieces using a plurality of eigenmodes calculated by a singular value decomposition method. And a magnetic field uniformity adjusting method, wherein the arrangement and the amount of the magnetic piece are calculated by selectively using only a predetermined plurality of orders among the plurality of eigenmodes. 請求項6に記載の磁場均一度調整方法であって、前記第2ステップは、前記目標磁場のみならず、前記算出に用いる固有モードの複数の次数を変化させながら、到達可能な磁場均一度を算出することを特徴とする磁場均一度調整方法。   The magnetic field homogeneity adjustment method according to claim 6, wherein the second step determines not only the target magnetic field but also the reachable magnetic field homogeneity while changing a plurality of orders of eigenmodes used for the calculation. A magnetic field uniformity adjustment method characterized by calculating. 発生する静磁場の均一度を調整するための磁性体片を所定の複数の位置でそれぞれ保持にするためのシムトレイを備えた静磁場発生装置の磁場均一度を調整するために、コンピュータに、
前記静磁場発生装置の生成する静磁場の計測結果を取り込んで、前記静磁場と目標磁場との誤差磁場を算出する第1ステップ、
前記シムトレイの前記複数の位置のうち1以上に前記磁性体片を配置した場合に到達可能な磁場均一度を、前記目標磁場を所定の磁場範囲で変化させながらそれぞれ算出する第2ステップ、
前記第2ステップで算出した前記到達可能な磁場均一度の算出結果に基づいて、前記シムトレイの前記各位置の磁性体片の量が所定の上限値以下であって、前記到達可能な磁場均一度が所定値以下となる前記目標磁場を選択する第3ステップ、
前記第3ステップで選択した前記目標磁場を含み、前記所定の磁場範囲よりも小さい離散化誤差演算用磁場範囲を設定し、前記磁性体片の量としてとり得る値が所定の離散的な値である場合に、前記到達可能な磁場均一度を、前記離散化誤差演算用磁場範囲内で前記目標磁場を変化させながら再度算出し、前記到達可能な磁場均一度が最小である前記目標磁場を再選択する第4ステップ、および、
前記第4ステップで再選択した目標磁場に対応する前記磁性体片の配置とその量を前記シムトレイに配置すべき磁性体片であるとして表示装置に表示させる第5ステップを実行させることを特徴とする磁場均一度調整プログラム。
In order to adjust the magnetic field uniformity of a static magnetic field generator having a shim tray for holding magnetic pieces for adjusting the uniformity of the generated static magnetic field at a plurality of predetermined positions,
A first step of taking a measurement result of a static magnetic field generated by the static magnetic field generation device and calculating an error magnetic field between the static magnetic field and a target magnetic field;
A second step of calculating a magnetic field uniformity that can be reached when the magnetic pieces are arranged at one or more of the plurality of positions of the shim tray while changing the target magnetic field in a predetermined magnetic field range;
Based on the calculation result of the reachable magnetic field uniformity calculated in the second step, the amount of the magnetic material piece at each position of the shim tray is equal to or less than a predetermined upper limit value, and the reachable magnetic field uniformity is A third step of selecting the target magnetic field for which is less than or equal to a predetermined value;
A discretization error calculation magnetic field range including the target magnetic field selected in the third step and smaller than the predetermined magnetic field range is set, and a value that can be taken as the amount of the magnetic piece is a predetermined discrete value In some cases, the reachable magnetic field uniformity is calculated again while changing the target magnetic field within the discretization error calculation magnetic field range, and the target magnetic field with the minimum reachable magnetic field uniformity is re-calculated. A fourth step to select, and
The fifth step of causing the display device to display the arrangement and the amount of the magnetic piece corresponding to the target magnetic field reselected in the fourth step as the magnetic piece to be arranged on the shim tray is performed. Magnetic field uniformity adjustment program.
請求項8に記載の磁場均一度調整プログラムであって、前記第4ステップは、特異値分解法により算出した複数の固有モードを用いて前記磁性体片の配置とその量を算出する演算法を用い、前記目標磁場を変化させながら、前記算出に用いる固有モードの複数の次数も所定範囲で変化させて、前記到達可能な磁場均一度を算出することを特徴とする磁場均一度調整プログラム。   9. The magnetic field uniformity adjustment program according to claim 8, wherein the fourth step includes an arithmetic method for calculating the arrangement and the amount of the magnetic pieces using a plurality of eigenmodes calculated by the singular value decomposition method. A magnetic field uniformity adjustment program for calculating the reachable magnetic field uniformity by changing a plurality of orders of eigenmodes used for the calculation in a predetermined range while changing the target magnetic field. 請求項8に記載の磁場均一度調整プログラムであって、
前記第3ステップで選択した前記目標磁場を含み、前記所定の磁場範囲よりも小さい第2の磁場範囲を設定する第6ステップ、
前記第2の磁場範囲内で前記目標磁場を変化させながら、前記到達可能な磁場均一度を再度算出する第7ステップ、および、
前記第7ステップの算出結果に基づいて、前記シムトレイの前記各位置の磁性体片の量が所定の上限値以下であって前記到達可能な磁場均一度が最小である前記目標磁場を選択する第8ステップを、コンピュータにさらに実行させ、
前記第4ステップは、前記離散化誤差演算用磁場範囲を前記第8ステップで選択した前記目標磁場を含む範囲に設定することを特徴とする磁場均一度調整プログラム。
The magnetic field uniformity adjustment program according to claim 8,
A sixth step of setting a second magnetic field range that includes the target magnetic field selected in the third step and is smaller than the predetermined magnetic field range;
A seventh step of calculating again the reachable magnetic field uniformity while changing the target magnetic field within the second magnetic field range; and
Based on the calculation result of the seventh step, the target magnetic field in which the amount of the magnetic piece at each position of the shim tray is not more than a predetermined upper limit and the reachable magnetic field uniformity is the smallest is selected. Let the computer perform the 8 steps further,
The fourth step sets the discretization error calculation magnetic field range to a range including the target magnetic field selected in the eighth step.
請求項8に記載の磁場均一度調整プログラムであって、前記静磁場発生装置が、磁気共鳴イメージング装置の静磁場発生装置である場合、前記第4ステップで求めた前記目標磁場に対応する高周波磁場の周波数を算出し、前記高周波磁場の周波数を、前記磁気共鳴イメージング装置の高周波磁場発生部に設定すべき周波数として表示装置に表示させる第9ステップをコンピュータにさらに実行させることを特徴とする磁場均一度調整プログラム。   9. The magnetic field uniformity adjustment program according to claim 8, wherein when the static magnetic field generator is a static magnetic field generator of a magnetic resonance imaging apparatus, a high frequency magnetic field corresponding to the target magnetic field obtained in the fourth step The computer further executes a ninth step of displaying the frequency of the high-frequency magnetic field on the display device as a frequency to be set in the high-frequency magnetic field generation unit of the magnetic resonance imaging apparatus. Once adjusted program. 請求項8に記載の磁場均一度調整プログラムであって、前記第2ステップは、前記第1ステップで取り込んだ前記静磁場の分布に基づいて前記静磁場の分布幅の中に前記目標磁場の中心値を設定し、前記目標磁場の中心値を中心に前記所定の磁場範囲を設定することを特徴とする磁場均一度調整プログラム。   9. The magnetic field uniformity adjustment program according to claim 8, wherein the second step includes a center of the target magnetic field in a distribution width of the static magnetic field based on the distribution of the static magnetic field captured in the first step. A magnetic field uniformity adjusting program characterized by setting a value and setting the predetermined magnetic field range around the center value of the target magnetic field. 請求項8に記載の磁場均一度調整プログラムであって、前記第2ステップは、特異値分解法により算出した複数の固有モードを用いて前記磁性体片の配置とその量を算出する計算方法を用い、前記複数の固有モードのうち操作者から受け付けた複数の次数のみを選択的に用いて前記磁性体片の配置とその量の算出に用いることを特徴とする磁場均一度調整プログラム。   9. The magnetic field uniformity adjustment program according to claim 8, wherein the second step is a calculation method for calculating the arrangement and the amount of the magnetic pieces using a plurality of eigenmodes calculated by a singular value decomposition method. A magnetic field uniformity adjustment program that uses the plurality of eigenmodes to selectively calculate only the plurality of orders received from an operator and to calculate the arrangement and the amount of the magnetic material pieces. 請求項13に記載の磁場均一度調整プログラムであって、前記第2ステップは、前記目標磁場のみならず、前記固有モードの次数を変化させながら前記到達可能な磁場均一度を算出することを特徴とする磁場均一度調整プログラム。   14. The magnetic field uniformity adjustment program according to claim 13, wherein the second step calculates the reachable magnetic field uniformity while changing not only the target magnetic field but also the order of the eigenmode. Magnetic field uniformity adjustment program. 発生する静磁場の均一度を調整するための磁性体片を所定の複数の位置でそれぞれ保持にするためのシムトレイを備えた静磁場発生装置の磁場均一度を調整するための磁場均一度調整装置であって、
前記静磁場発生装置の生成する静磁場の計測結果と、前記複数の位置の磁性体片の量の上限値と、目標磁場の範囲とを受け付ける受け付け部と、
前記受け付け部が受け付けた条件を用いて前記シムトレイに配置すべき前記磁性体片の配置とその量の算出する演算部とを有し、
前記演算部は、前記静磁場発生装置の生成する静磁場の分布を計測して、前記静磁場の分布と目標磁場との誤差磁場を算出する第1ステップと、
前記シムトレイの前記複数の位置のうち1以上に前記磁性体片を配置した場合に到達可能な磁場均一度を、前記目標磁場を所定の磁場範囲で変化させながらそれぞれ算出する第2ステップと、
前記第2ステップで算出した前記到達可能な磁場均一度に基づいて、前記シムトレイの前記各位置の磁性体片の量が所定の上限値以下であって、前記到達可能な磁場均一度が所定値以下である前記目標磁場を選択する第3ステップと、
前記第3ステップで選択した前記目標磁場を含み、前記所定の磁場範囲よりも小さい離散化誤差演算用磁場範囲を設定し、前記磁性体片の量としてとり得る値が所定の離散的な値である場合に、前記到達可能な磁場均一度を、前記離散化誤差演算用磁場範囲内で前記目標磁場を変化させながら再度算出し、前記到達可能な磁場均一度が最小である前記目標磁場を再選択する第4ステップと、
前記第4ステップで、再選択した前記目標磁場に対応する前記磁性体の配置とその量を、前記シムトレイに配置すべき磁性体片であるとする第5ステップとを行うことを特徴とする磁場均一度調整装置。
Magnetic field uniformity adjusting apparatus for adjusting the magnetic field uniformity of a static magnetic field generating apparatus having a shim tray for holding magnetic pieces for adjusting the uniformity of a generated static magnetic field at a plurality of predetermined positions, respectively Because
A receiving unit that receives the measurement result of the static magnetic field generated by the static magnetic field generation device, the upper limit value of the amount of the magnetic piece at the plurality of positions, and the range of the target magnetic field;
A calculation unit that calculates the amount of the magnetic piece to be arranged on the shim tray using the condition received by the reception unit;
A first step of measuring the distribution of the static magnetic field generated by the static magnetic field generator and calculating an error magnetic field between the distribution of the static magnetic field and a target magnetic field;
A second step of calculating a magnetic field uniformity that can be reached when the magnetic piece is arranged at one or more of the plurality of positions of the shim tray while changing the target magnetic field in a predetermined magnetic field range;
Based on the reachable magnetic field uniformity calculated in the second step, the amount of the magnetic piece at each position of the shim tray is less than or equal to a predetermined upper limit value, and the reachable magnetic field uniformity is a predetermined value. A third step of selecting the target magnetic field that is:
A discretization error calculation magnetic field range including the target magnetic field selected in the third step and smaller than the predetermined magnetic field range is set, and a value that can be taken as the amount of the magnetic piece is a predetermined discrete value In some cases, the reachable magnetic field uniformity is calculated again while changing the target magnetic field within the discretization error calculation magnetic field range, and the target magnetic field with the minimum reachable magnetic field uniformity is re-calculated. A fourth step to select,
Magnetic field characterized in that in the fourth step, a fifth step is performed in which the magnetic material corresponding to the re-selected target magnetic field and the amount thereof are the magnetic material pieces to be placed on the shim tray. Uniformity adjustment device.
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