JPH02195937A

JPH02195937A - 磁気共鳴イメージング装置用静磁界磁石

Info

Publication number: JPH02195937A
Application number: JP1014991A
Authority: JP
Inventors: Kinya Matsutani; 松谷　欣也
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1989-01-26
Publication date: 1990-08-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、磁気共鳴（Ｍ　Ｒ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅ
５ｏｎａｎｃｅ）現象を利用して生体である被検体の特
定の断面における特定原子核スピンの密度分布に基づく
いわゆるコンピュータ断層（ＣＴ　：　Ｃｏｍｐｕｔｅ
ｄ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）によりＣＴ像（Ｃｏｍｐｕ
ｔｅｄ　Ｔｏｍｏｇｒａｍ）として画像化（Ｉｍａｇｉ
ｎｇ）する磁気共鳴イメージング装置用の静磁界磁石に
関する。

（従来の技術）第６図に従来の磁気共鳴イメージング装置を示す。被検
体すなわち患者１はベツド２の上に載置される。この患
者１を取り囲んでＲＦコイル（プローブヘット：高周波
送受信コイル）３、更にその外周に磁界補正用のシムコ
イル４、傾斜磁界発生用のグラジェントコイル５が配置
されている。

これらすべてのコイル系は、大型の静磁界磁石６の常温
ボアー７（通常はボアー内径約１ｍ）内部に収納されて
いる。静磁界磁石としては、超電導磁石、常電導磁石、
永久磁石のいずれかが使用される。

この静磁界磁石６は、励磁電源８により電流リード９を
介して励消磁される（永久磁石方式の場合は、これは不
用）。尚、超電導磁石の場合は、永久電流モードで運転
されるためと冷媒である液体ヘリウム消費量を低減させ
るために通常は電流リード９は励磁後に取りはずして、
常に磁場が発生している状態となっている。通常この静
磁界の方向は、多くのマグネッ１〜では図示のＩＯ力方
向すなわち、患者１の体軸方向である。グラジェントコ
イル５は、Ｘ軸方向の磁界傾斜を与えるＧＸコイル、Ｙ
軸方向のＧＹコイル、Ｚ軸方向のＧＺコイルより構成さ
れ、それぞれ励磁電源１１．１２．１３に接続されてい
る。これら励磁電源１１．１２．１３は中央制御装置１
４に接続されている。ＲＦコイル３は送信コイルと受信
コイルにより構成され、それぞれＲＦ発振装置１５、Ｒ
Ｆ受信装置１６に接続され、これらは更に中央制御装置
１４に接続されている。

中央制御装置１４は表示・操作盤１７に接続され、これ
により運転操作される。

次に、上記のように構成された従来の磁気共１１モイメ
ージング装置の動作について述べる。

患者１の全身断面画像を得るために、磁界均一空間１８
は通常４０〜５０ａｎ球と広く、しかも２０ｐｐｍ以下
の高均一度を要求される。このため、静磁界磁石６は、
例えば、超電導方式の場合長さ２．４ｍ、幅２ｍ、高さ
２．４ｍ、重量５〜６１−ンと巨大なものが必要となる
。

このように大きなマグネットであっても、マグネットの
みによる４０〜５ｏａｌＩ球内の均一度はせいぜい数百
ｐｐｍにしかならない。これを２０ｐｐｍ以下とするた
めに磁界補正用のシムコイル４が使用される。

この磁界均一空間１８内に患者の診断部位をもってくる
。そして、静磁界ＩＯと直角方向にＲＦ発振装置１５、
ＲＦコイル３により高周波を印加し人体細胞内の所要の
原子核、例えば水素原子核を励起させる。又、これと同
じにＧＸ励磁電源１１、ＧＹ励磁電源１２、ＧＺ励磁゛
社源１３およびグラジェントコイル５により傾斜磁界を
ｘ、ｙ、ｚ方向に印加する。

このＲＦとグラジェントのパルスシーケンスは病変部位
および画像処理方法によって最適な方法が選択される。

このパルスシーケンス動作は、中央制御装置１４により
制御される。グラジェント、ＲＦ印加後に。

患者１の体内より磁気共鳴信号が発せられる。この信号
はＲＦ受信装置１６により受信・増幅され、中央制御装
置１４に入力される。ここで画像処理され、所要の人体
断層画像が表示・操作盤１７のＣＲ′ｒ上に表示される
。

ところで、このように構成された従来の磁気共鳴イメー
ジング装置には次のような不具合がある。

すなわち。

（Ａ）　　巨大な全身用マグネットを必要とする。

このため、 ■　マグネットの製造コストが高くなり１診断装置をも
含めたシステム価格が高額となりユーザの購買力を超え
てしまう。

■　マグネットが大型・重量物であるため、既存の診断
室には設置できず、建屋を改造するか新らしく作る必要
が生ずる。

以上のため、磁気共鳴イメージング装置が広く普及する
ことを阻害している。

（Ｂ）　　患者は、非常に狭いマグネットボアー内部に
すっぽりとおおわれてしまうため、開所恐怖症を呈する
ことが多い。又、診断する医師の側がらすれば診断中に
患者を観察することができないので、患者容態の急変な
どに緊急対応できないという欠点がある。

（発明が解決しようとする課題）このように従来の技術にあっては、大型マグネットを必
要とするので、大型化、高価格化等により普及をさまた
げており、また、患者に心理的圧迫感を与えるという問
題点があった。

そこで、本発明の目的は、患者体軸方向の静磁界マグネ
ット長さを短かくし患者への心理的圧迫感がなく、ダイ
ナミック診断も可能な小型、軽量。

低コスト、据付容易な普及型となり得る磁気共鳴イメー
ジング装置用静磁界磁石を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明による磁気共鳴イメージング装置用静共界磁石は
、その内径、すなわち常温ボアー径をＢとＬ、その軸方
向の全長をＬとするときＬ／Ｂが１．０以上で１．７以
下の構造とする。また超電導コイルを採用Ｌ、この超電
導コイルを包囲する一段の熱輻射シールドと、この熱輻
射シールドを冷却する一段冷凍ステージ方式の冷凍機と
を備えた構成とする。

（作　　用）Ｌ／Ｂは１．０以上としであるので診断に必要とされる
体軸方向磁界均一領域長さ４０ｃｍを充分に確保できる
ので、静磁界磁石は体軸方向が短かくても磁気共鳴イメ
ージング装置用磁石としての機能を充分に発揮できる。

その上にＬ／Ｂは１．７でおさえているので従来機に比
べると充分に短かく患者に対する心理的圧迫感も小さい
ものとすることができる範囲内にある。更に、コンパク
ト・軽辰化、漏洩磁界低減化がなされているので、既設
病院に容易に、搬入・据付ができ普及機としての条件を
兼ねそなえたことができる。

（実　施　例）以下に１本発明の磁界共鳴イメージング装置用静磁界磁
石の一実施例を第１図を参照して説明する。

（実施例の構成）第１図は本実施例の構成を示す体軸方向に沿う断面図で
ある。静磁界磁石１９は、保冷容器２０とこの保冷容器
２０の外周にほぼ密着してとり囲むヨーク磁気シールド
２７および、保冷容器２０を極低温状態に保持する１段
冷凍ステージ方式冷凍機２６より構成されている。

この静磁界磁石１９によって発生する静磁界中に。

ベツド２の上に載置された患者１が診断時に挿入される
。

保冷容器２０は次のような構造を有している。すなわち
、超電導コイル２１は４．２にの液体ヘリウムが貯液さ
れている液体ヘリウム容器２２内に収納され巻回されて
いる。液体ヘリウム容器２２は１段の熱輻射シールド２
３によりおおわれている。この熱輻射シールド２３は伝
熱板２８を介して１段冷凍ステージ方式冷凍機２６の冷
凍ステージ２９に直付され直冷されている。

本実施例の場合は、１段冷凍ステージ方式冷凍機２６は
、保冷容器２０の頂部に横置きに設置されている。この
冷凍機の設置方向は縦でも斜めでもよし）。

熱輻射シールド２３の外周は、真空容器２５でおおわれ
ている。液体ヘリウム容器２２、熱輻射シールド２３．
および真空容器２５間の空間は高真空状態になっている
とともに多層断熱材２４が充填されている。

ヨーク磁気シールド２７は、円筒状殻体３０とこの両端
に取付けらｉシた円板状端蓋３１より構成されている。

また、円筒状殻体は磁気中心＠３２に垂直な中央部３３
に関して２分割される構造となっている。

（実施例の作用）次に上記のように構成された本実施例の磁気共鳴イメー
ジング装置用静磁界磁石の作用を説明する。

従来の磁石は２段の熱輻射シールドで構成されているが
、本発明の実施例は１段の熱輻射シールド構成となって
いるので保冷容器２０の液体ヘリウム容器２２と真空容
器２５との間の断熱空間が縮少できる。例えば、従来方
式に比べて５０％以下に縮少可能である。

又、熱輻射シールド２３の冷却は１段冷凍ステージ方式
冷凍機２６により直冷されるので、従来必要であった熱
輻射シールド冷却用冷媒、例えば液体チッ素が不要であ
る。これにより、冷媒貯液容器不要となるのでこの取付
スペースをなくすことができ保冷容器２０を小さくでき
る。

以上、２つの作用により保冷容器２０は従来に比べて格
段にコンパクト化される。

保冷容器２０が小さくなったので、この容器外周にほぼ
密着して取付けられているヨーク磁気シールド２７もコ
ンパクト化され、軽量化されると共により超電導コイル
に近い所で磁気遮へいするので磁気遮へい効率が増大す
る。

以上の保冷容器２０およびヨーク磁気シールド２７のコ
ンパクト化により、ヨーク磁気シールド２７を含めた超
電導磁石の全長をり、超電導磁石常温ボアー径をＢとし
た時に診断に必要とされる体軸方向の磁界均一領域長さ
４０ｃｍを確保するためにはＬ／Ｂを１．０以）＝−に
する必要があり、又患者の心理的圧迫感を軽減するには
最大でもｌｊ以下にしておくことが好ましい。

本実施例はこれが可能となり、比Ｌ／Ｂを１．０≦Ｌ／
Ｂ≦１．７とすることができる。

ヨーク磁気シールド２７は２分割構造にな−っているの
で、磁石の搬入・据付の際、保冷容器２０と、２分割さ
れたヨーク磁気シールド２７に静磁界磁石を３分割する
ことができる。

（実施例の効果）本実施例によれば、磁気共鳴イメージング装置に要求さ
れる磁界強度および均一性などを損なうことなしに、ヨ
ーク磁気シールド付磁石をコンパクト化、特に患者体軸
方向に短かくできるので、閉所恐怖感などの患者に対す
る心理的圧迫感がなくなるという効果がある。

コンバク１へ、軽量化、ヨーク磁気シールドによる漏洩
磁界低減および周囲環境磁性体により磁界均一度劣化回
避、更にはヨーク磁気シールドが分割搬入可能であるこ
とより既設病院へ容易に搬入・据付ができるという効果
がある。

コンパクト化により、ヨーク磁気シールドの遮へい効率
が増大し漏洩磁界が減少するという効果がある。

（他の実施例１）第２図に示す構成図により説明する。

第１図と同一・の部分に１よ同一符号を付Ｌ、説明を省
略する液体ヘリウム容器２２より蒸発した極低温のガス
ヘリウムを配管３４を介して、熱１１〃）射シールド２
３表面に密着して複数個巻回した冷却配管３５に導く。

熱輻射シールド２３は、冷却配管３５からの伝熱により
、蒸発ガスヘリウムにより冷却される。他の作用は本発
明の実施例に同じ。

このようにすると、冷凍機を取付けないので保冷容器の
構造がシンプルになるという効果がある他の効果は本発
明の実施例に同じ。

（他の実施例２）第３図に示す構成図により説明する。

第１図と同一の部分には同一符号を付し説明を省略する
。

液体ヘリウム容器２２の内面あるいは外面に密着させて
ＮｂＴｉなどで出来た超電導シート３６でおおう。

周囲におおう方式は、液体ヘリウム容器の円筒部のみを
おおってもよいＬ、更に１円板状端部をもおおってもよ
い。

超電導シート３６により超電導コイル２１により発生す
る磁界の漏洩磁界を遮へいする。他の効果は。

本発明の実施例に同じ。

磁気シールドが軽量化されるので磁石全体が軽量となり
、より搬入・据付容易となる。更に、超電導コイルのよ
り近い位置で磁界を遮へいするので磁気遮へい効果が増
大Ｌ、漏洩磁界がより減少する。他の効果は、本発明の
実施例と同じ。

（他の実施例３）第４図に示す構成図により説明する。

第１図と同一部分には同一符号を付して説明を省略する
。超電導コイル２１の外周にこれと同軸で電気的に直列
に接続され、かつ発生する磁界が超電導コイル２１と逆
の超電導キャンセルコイル３７を配Ｌ、これらは同一の
液体ヘリウム容器２２内に収納されている。

超電導キャンセルコイル３７により超′ｔＪ１導コイル
２１により発生する磁界の漏洩磁界を遮へいする。

他の効果は本発明の実施例に同じ。

第５図に示す構成図により説明する。

（他の実施例４）第４図と同一の部分には同一符号を付して説明を省略す
る。超電導コイル２１．超電導キャンセルコイル３７お
よび保冷容器２０の外周に取付けられたヨーク磁気シー
ルド２７より構成される。

超電導コイル２１により発生する磁界は、超電導キャン
セルコイル３７およびヨーク磁気シールド２７により遮
ｌ＼いされる。

ヨーク磁気シールドのみの場合に比べて軽量化されると
共に、ヨーク磁気シールドにより環境磁性体による均一
度の劣化が回避できる。他の効果は本発明の実施例に同
じ。

〔本発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、患者体軸方向が短か
いので患者への心理的圧迫感がなく、コンパクト・軽量
・低コスト・搬入・据付容易な普及型となし得る磁気共
鳴イメージング装置用静磁界磁石が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置用静磁
界磁石の一実施例を示す構成図、第２図、第３図、第４
図および第５図はそれぞれ他の実施例を示す構成図、第
６図は従来の磁気共鳴イメージング装置を示す構成図で
ある。１９・・・静磁界磁石　　　　２０・・・保冷容器２１
・・・超電導コイル　　　２２・・・液体ヘリウム容器
２３・・・１段熱輻射シールド２６・・・１段冷凍ステージ方式冷凍機２７・・・ヨー
ク磁気シールド３５・・・冷却配管　　　　　３６・超電導シート３７
・・・超電導キャンセルコイル代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　健第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円筒状をなしその内側の常温ボアーに配置される
被検体に静磁界を印加する磁気共鳴イメージング装置用
静磁界磁石において、上記被検体の体軸方向の静磁界磁
石の全長Ｌ、この体軸に垂直な面における静磁界磁石の
常温ボアー直径Ｂとの比Ｌ／Ｂが１．０以上１．７以下
であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用静
磁界磁石。
（２）静磁界磁石は超電導マグネットであることを特徴
とする請求項（１）記載の磁気共鳴イメージング装置用
静磁界磁石。
（３）超電導マグネットの保冷容器の外周が円筒状殻体
およびこの両端部に接合された円板状端蓋より構成され
たヨーク磁気シールドにより囲まれていることを特徴と
する請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置用静磁界
磁石。
（４）超電導マグネットの液体ヘリウム容器の外周また
は／および内周が超電導材料で出来た薄膜シートで構成
された磁気シールドにより密着しておおわれていること
を特徴とする請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置
用静磁界磁石。
（５）第１磁界を発生する第１超電導コイルアセンブリ
と、この第１の超電導コイルアセンブリに電気的に直列
に接続されて第２磁界を発生させる第２超電導コイルア
センブリとを備えた磁石であって、第２磁界は超電導マ
グネットの保冷容器の外部で第１磁界に対抗する磁気シ
ールドを有することを特徴とする請求項２記載の磁気共
鳴イメージング装置用静磁界磁石。
（６）第１磁界を発生する第１超電導コイルアセンブリ
と、この第１の超電導コイルアセンブリに電気的に直列
に接続されて第２磁界を発生する第２超電導コイルアセ
ンブリとからなる超電導磁石の外周に第３磁界を形成す
るヨーク磁気シールドをとりつけた磁石であって、第２
磁界は磁石装置の外部で第１磁界に対抗すると共にヨー
ク磁気シールドによって、これら第１、第２磁界の漏洩
分が吸収される磁気シールドを有することを特徴とする
請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置用静磁界磁石
。
（７）超電導マグネットの保冷容器は、超電導コイルを
収納し、これを極低温状態に保持する液体ヘリウム容器
と、この外周を囲む１段の熱輻射シールドと、これをお
おう多層断熱材、およびこれら全体を収納し、かつ高真
空に保つ真空容器より構成されると共に、前記熱輻射シ
ールドは１段冷凍ステージ方式冷凍機の冷凍ステージに
直付され直冷されることを特徴とする請求項（２）記載
の磁気共鳴イメージング装置用静磁界磁石。
（８）超電導マグネットの保冷容器は、超電導コイルを
収納し、これを極低温状態に保持する液体ヘリウム容器
と、この外周を囲む１段の熱輻射シールドと、これをお
おう多層断熱材、およびこれら全体を収納し、かつ高真
空に保つ真空容器と、前記熱輻射シールドに密着して複
数個巻回された冷却配管を備え、液体ヘリウム容器より
蒸発した極低温ヘリウムガスが前記冷却配管内を流通す
ることを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴イメージン
グ装置用静磁界磁石。