JP6807185B2 - 磁気共鳴イメージング装置のシミング方法、磁気共鳴イメージング装置及びシールドルーム - Google Patents
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Description
図1及び図2は、水平磁場方式の超電導磁石101の代表的な構造の概略である。ただし、図1は、MRI装置をX軸Y軸に平行な平面で切断した断面図であり、図2は、MRI装置をY軸Z軸を通る平面で切断した断面図である。
以下、シム鉄片の配置を決定するシミング処理について説明する。
次に、特許文献2記載の特異値分解を利用したシミングについて説明する。この手法では、静磁場の不均一な磁場分布(誤差磁場)から、その誤差磁場を打ち消す磁場分布を発生させるシム鉄片の配置を、逆問題を解くように求める。ただし、本実施例ではこの逆問題を解くために打ち切り型特異値分解を利用し、それにより多量のシム鉄片を用いなくても誤差磁場を補正できるようにする。
ここでλjは、特異値であり、単位当たりの電流ポテンシャルが作りだす磁場の大きさを表す。また添え字jは特異値λjの大きさ順に振られた番号であり、固有モード番号、または、固有モードの次数、と呼ぶ。ujは、応答関数Aを特異分解して得られる磁場分布の基底である。また、ujおよびvjは、ベクトルである。
すなわち、誤差磁場Beと磁場分布の基底ujとの内積を取ることで、固有モード番号jの成分の強度(以下、固有モード強度と呼ぶ)Cjが求められる。なお、Beはベクトルである。なお、誤差磁場Beと磁場分布の基底ujとの内積を取り、各固有モード番号jの成分の強度Cjを得ることを、誤差磁場分布Beを、固有モードの成分に分解すると呼ぶ。
更に、本実施例では、固有モードの閾値401は、超電導磁石101が備えるメインコイル102の数Nに応じて定める。すなわち、図5に示す固有モード分布において、磁場方向に直交する面に対して面対称な固有モードの基底(基本固有モード、あるいは、2D固有モードとも呼ばれ、周方向に一様なものであり、静磁場方向がZ軸方向の磁石では、磁石の設計時にZ軸を周回方向に一様な磁場成分で設計するため、シミングにおいても重要とされているものである。(詳細は、非特許文献1参照))を対称基底u#pで表して、固有モード番号の低い方からN番目の対称基底uNまでをシミング対象の固有モードとする。
MRI装置を設置する際には、検査室から外への漏洩磁場の漏洩を低減するために、磁性体を用いた磁気シールドが検査室の壁(天井、床を含む)や壁に沿って設置されている。この磁気シールドが超電導磁石101の磁場によって磁化し、その磁化が環境磁場として、超電導磁石101の評価空間106の磁場均一度を乱す問題があった。ここで、環境磁場とは、超電導磁石101の周囲に配置される機器により超電導磁石101の評価空間に生成される磁場、あるいは、超電導磁石101の配置されるシールドルームにより前記評価空間に生成される磁場のことである。そこで以下に、本実施例におけるその磁場均一度の乱れをシミュレーション計算する方法を示す。
次に図7のフローチャートを用い、本実施例におけるプリシミング(搬入先の励磁前にシム鉄片を置く初期シミングのことをいう。)の手順を説明する。以下、各ステップSを順に説明する。
操作者は、超電導磁石101は製作後に正常に磁場が立ち上がるかを確認するために、工場において励磁の試験を行う。
操作者は、超電導磁石101において、立ち上がった磁場を計測する。すなわち、搬入の前に工場内において、当該超電導磁石101の評価空間における第1の磁場分布を測定される。ここで計測した磁場データを特異値分解した際の固有モード分布を図8に示す。ただし、このデータには、工場の超電導磁石101の周囲(環境)に配置された磁気モーメントの影響である環境磁場と、磁石の設計自体に起因する誤差磁場と、磁石の製造に起因する誤差磁場が含まれている。
操作者は、コンピュータを用い、搬入先の病院での環境磁場をシミュレーション計算する。すなわち、搬入先における環境磁場の前記超電導磁石101の評価空間における第2の磁場分布をシミュレーション計算により求める。具体的には、搬入先で超電導磁石101の周囲に配置される磁気モーメント量から評価空間106への環境磁場の影響を計算する。
操作者は、コンピュータを用い、ステップS702で取得した第1の磁場分布にステップS703でシミュレーション計算した第2の磁場分布を加算しプリシミング用磁場データを作成する。すなわち、第1の磁場分布と第2の磁場分布を用い、超電導磁石101を搬入先へ搬入した場合の磁場分布として第3の磁場分布を求める。図10にプリシミング用磁場データの固有モード分布を示す。
操作者は、コンピュータを用い、ステップS704で作成したプリシミング用磁場データを固有モードの閾値401のモードまで補正の対象とし、特異値分解を用いたシミング計算を行い、シム鉄片の配置計算を行う。すなわち、第3の磁場分布を補正するように特異値分解によりシミング計算をして、磁場調整用磁気モーメントの配置を求める。
操作者は、ステップS705で計算したシミング計算に基づき、シム鉄片を計算で求めた場所に磁場調整装置107を配置する。
操作者は、図7で示したプリシミングの鉄配置を行う。すなわち、搬入先において超電導磁石101とシム鉄片とを組み合わせる。
操作者は、搬入先において超電導磁石101のメインコイル102とシールドコイル103を励磁させ、所定空間106に磁場を発生させる。
操作者は、励磁後に超電導磁石101の所定空間106の磁場データを計測する。
操作者は、コンピュータを用い、ステップS1103で計測した磁場データを用いて特異値分解を用いたシミング計算を行う。
操作者は、コンピュータを用い、ステップS1104で計算したシム鉄片の鉄量を超電導磁石101の磁場中に配置できる量かを判断する。磁場中に配置でないと判断した場合は、ステップS1106へ移行し、磁場中に配置できると判断した場合は、ステップS1108へ移行する。
操作者は、超電導磁石101を消磁する。
操作者は、超電導磁石101にステップS1104で計算して求めたシム鉄片の配置を行い、ステップS1102へ移行する。
操作者は、超電導磁石101を消磁せずに、ステップS1104あるいはステップS1111で計算して求めたシム鉄片の配置を行い、ステップS1109へ移行する。
操作者は、超電導磁石101の磁場データを計測する。
操作者は、所望の磁場均一度が達成されたかを判断する。達成された場合はシミング作業を終了する。達成されていなければ、ステップS1111へ移行する。
操作者は、コンピュータを用い、ステップS1109で計測した磁場データに対して、特異値分解を用いたシミング計算を行う。
Claims (8)
- 搬入先に搬入される超電導磁石を用いた磁気共鳴イメージング装置のシミング方法であって、
搬入の前に工場内において、前記超電導磁石を励磁し、当該超電導磁石の評価空間における第1の磁場分布を測定する工程と、
シミュレーション計算により前記搬入先における環境磁場の前記超電導磁石の評価空間における第2の磁場分布を求める工程と、
前記第1の磁場分布に前記第2の磁場分布を用い、前記超電導磁石を前記搬入先へ搬入した場合の磁場分布として第3の磁場分布を求める工程と、
前記第3の磁場分布を補正するように特異値分解によりシミング計算をして、磁場調整用磁気モーメントの配置を求める工程と、
シミュレーション計算により前記工場における環境磁場の前記超電導磁石の評価空間における第4の磁場分布を求める工程とを含み、
前記第3の磁場分布を求める工程において、前記第1の磁場分布から前記第4の磁場分布を差し引き、前記第2の磁場分布を足し合わせ、第3の磁場分布とすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置のシミング方法。 - 搬入先に搬入される超電導磁石を用いた磁気共鳴イメージング装置のシミング方法であって、
搬入の前に工場内において、前記超電導磁石を励磁し、当該超電導磁石の評価空間における第1の磁場分布を測定する工程と、
シミュレーション計算により前記搬入先における環境磁場の前記超電導磁石の評価空間における第2の磁場分布を求める工程と、
前記第1の磁場分布に前記第2の磁場分布を用い、前記超電導磁石を前記搬入先へ搬入した場合の磁場分布として第3の磁場分布を求める工程と、
前記第3の磁場分布を補正するように特異値分解によりシミング計算をして、磁場調整用磁気モーメントの配置を求める工程とを含み、
前記第2の磁場分布を求める工程において、第2の磁場分布をシミュレーションする際に、前記搬入先のシールドルームを構成する磁性体の量を変えながら、前記磁場調整用磁気モーメントの配置を求める工程においてシミング計算を行い、前記搬入先のシールドルームに許容される前記磁性体の量を計算することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置のシミング方法。 - 請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置のシミング方法であって、
前記第3の磁場分布を求める工程において、前記第1の磁場分布と前記第2の磁場分布を足し合わせ、第3の磁場分布とすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置のシミング方法。 - 請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置のシミング方法であって、
前記磁場調整用磁気モーメントの配置を求める工程又は前記第4の磁場分布を求める工程において、前記超電導磁石を構成するメインコイルの数によって規定される固有モード以下の成分を優先的にシミングすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置のシミング方法。 - 請求項1または2に記載の磁気共鳴イメージング装置のシミング方法であって、
前記環境磁場は、前記超電導磁石の周囲に配置される機器により前記評価空間に生成される磁場であること特徴とする磁気共鳴イメージング装置のシミング方法。 - 請求項1または2に記載の磁気共鳴イメージング装置のシミング方法であって、
前記環境磁場は、前記超電導磁石の配置されるシールドルームにより前記評価空間に生成される磁場であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置のシミング方法。 - 請求項1乃至6のいずれか一項記載の磁気共鳴イメージング装置のシミング方法によりシミングにより調整されてシム鉄片配置が行われたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
- 請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置のシミング方法により磁性体の量が調整されたことを特徴とするシールドルーム。
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