JPH03116804A

JPH03116804A - 磁気共鳴イメージング装置の磁界発生装置

Info

Publication number: JPH03116804A
Application number: JP1251959A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Sato; 茂佐藤
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1991-05-17

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）ＪＪ２象を利用して被
検体の検査部位の断層像を得る磁気共鳴イメージング装
置（以下ｒＭＲＩ装置」という）に用いられる永久磁石
を使用した磁界発生装置に関し、特に磁石利用効率に優
れ、被検体の検査部位に応じた磁場均一空間を有する磁
界発生装置に関する。

〔従来の技術〕

永久磁石を用いた従来のＭＨＩ装置の磁界発生装置を第
６図に示す、特開昭６０−８８４０７号にも記載のよう
に、被検体が入り得る空隙Ａを形成して対向配置された
一対の永久磁石１ａ、Ｌｂを支持すると共に磁気的に結
合する継鉄２ａ、２ｂ、３と、上記一対の永久磁石１ａ
、ｌｂの空隙側対向面にそれぞれ固着され円盤状磁性部
材の周縁部に環状突起４が形成されたポールピース５ａ
、５ｂとを有し、上記空隙Ａ内に磁界を発生させるよう
になっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、ポールピース形状が、真円の円盤状で
あった。従って、空隙Ａ内に形成される磁場均一空間は
、球形となり、中心磁界強度からのズレ（不均一量）は
、球の直径を増してゆくとほぼ等方向に悪くなっていっ
た。一般にイメージング可能な空間は、中心磁界強度が
０．２Ｔ（テスラ）の場合、１１００ｐｐ以下の領域と
なるが、これを磁場均一空間とすると、従来技術では、
ちょうど球形であった。しかし、被検体である人体の形
状は１頭部９休幹部、四肢により異なるが、球形で近似
できる部位は少ない。最も検査対象部位となる頭部２体
幹部は、楕円面（ラグビーボール状）や円柱形状に近い
。従って、形成される磁場均一空間の形状は楕円面や円
柱形状とするのが合理的である。それゆえ、従来は、楕
円面をおおう−まわり大きな球空間を均一としており、
余分な空間まで均一とするため、磁気回路全体が大きく
なりかつ、高価な永久磁石を多く用いなければならない
問題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、まず体軸方向のｍ場均−空間
を長くするためポールピース形状を体軸方向が長い長円
盤あるいは楕円盤形状とした。また、これに接する永久
磁石の配置形状も従来の円から長円もしくは楕円に近い
形状とした。さらに、人体の左右・上下方向の磁場均一
空間については、平均ポールピース直径とポールピー入
間のギャップ（有効高さ）の関係の最適化および、ポー
ルピース周縁部の環状突起部の高さと幅を最適化し、得
たものである。

〔作用〕

本来、磁場均一空間は、対向する一対のポールピースの
形状に大きく依存する。従って、平行に対向するポール
ピースを長円もしくは楕円とし、ポールピースから出る
磁束密度をほぼ等しくなるような永久磁石の配置形状と
することにより、磁場均一空間のＸ７面投影像を長円も
しくは楕円とすることが出来る。

また、ポールピース径に対して、ポールピース間ギャッ
プを小さくすると、左右方向に対し、上下方向の均一空
間が小さくなる。このとき、ポールピースの周縁部突起
の高さも相応分だけ小さくすることにより、左右方向の
均一空間が広がる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は本発明によるＭＲＩ装置の磁界発生装置の特徴部分
を示すポールピースと継鉄の平面図である。本発明に係
る磁界発生装置の全体構成は、第６図に示す従来例とほ
ぼ同様に構成されている。

すなわち、第６図において、一方の永久磁石ｌａ、ｌｂ
は１両者間に被検体が入り得る空隙Ａを形成して上下に
対向配置されている。これらの永久磁石１ａ、ｌｂは、
上記空隙Ａ内に静磁場を発生するためのものであり、そ
れぞれ上下の継鉄２ａ、２ｂによって支持されている。

これらの継鉄２ａ、２ｂは、上記永久磁石１ａ、ｌｂ及
び後述のポールピース５ａ、５ｈを所定の間隔をあけて
対向配置すると共に磁路を形成するものである。

上記上下の継鉄２ａ、２ｂは、複数の縦の継鉄３．３．
・・・によって対向支持されている。これらの縦の継鉄
３，３．・・・は、上記上下の継鉄２ａ。

２ｂを所定の間隔をあけて対向配置すると共に上記永久
磁石１ａ、ｌｂによる磁路を閉じさせるもので、内部に
磁束を通し易い部材で形成され、例えば上下の継鉄２ａ
、２ｂの四隅に一本ずつ合計四本立設されており、上記
空隙Ａ内に設定された計測空間Ｂを通る磁束の戻り回路
をそれぞれ形成している。なお、前記上下一対の永久磁
石１ａ。

ｌｂは、第６図に示す方向でＮ極及びＳ極にそれぞれ着
磁されているので、上記の計測空間Ｂを矢印のように上
から下へ磁束が通っている。

上記一対の永久磁石１ａ、ｌｂの空隙Ａ側の対向面には
、それぞれポールピース５ａ、５ｂが磁気的および機械
的に固着されている。これらのポールピース５ａ、５ｂ
は、上記空隙Ａ内の所定の領域に設定されることにより
、被検体の検査部位が入る計測空間Ｂにおける静磁場の
均一性を高めるものである。さて、ここで第１図に戻り
、上記ポールピース５ａ、５ｂの形状について、詳しく
述べるが、平面図で見た形状を、長円としてしする。

このＣ方向及びＤ方向の断面図を第２図（ａ）。

（ｂ）に示すが、その周縁部は凸状となる環状突起４を
有している。第１図において、被検体の体軸方向（これ
をＹ方向とする）が長袖となる長円のポールピースであ
り、たとえばその大きさは、ＬＬ＝１２０ｍ、Ｌ２＝９
０（！＋１である。このとき環状突起４の高さＨ１＝４
Ｇｍ１幅Ｗ　１　＝　５　ａｍ程度である。これらは、
有限要素法による磁場解析シミュレーションおよび、モ
デル実験により、決められる。そのもととなるものは、
計測空間Ｂの形状として、どのようなものが被検体の検
査対象部位の形状の近似として合理的であるかによる。

つまり、この空間を、少なくとも磁場均一空間とする必
要があるからである。従来技術の問題点について前述し
た如く、従来は、磁気回路の製作の容易さを重視して、
ポールピース形状を円盤状としていた。結果として、磁
場均一空間が球形となっていた。本実施例においては、
計測空間Ｂを第３（支）に示す楕円面で囲まれる空間、
つまり１式で表現すると。

ａ２　　ｂ２　　ｃ２で表わされる空間としている。ここで、Ｘ方向とは、被
検体が、あおむけになって寝ている状態における、左右
方向を、Ｙ方向は体軸方向、Ｚ方向は上下方向を表わし
ている。ａ、ｂ、ａは夫々定数を示す被検体の最大部位
である体幹部の形状を、（１）式で表わされる空間で近
似すると、定数ａ。

ｂ、ｃの大小関係において、まず、Ｃを最も小さい値、
つまり高さ方向を最も短かくする。また、標準的な体形
においては、ｂ　）　ａつまり体軸方向の方が左右（胴
体の幅）方向より長い。しかし、肥満体を想定すると、
ｂａａの関係に近くなる。

このような計測空間Ｂのｂ　）　ａの関係となるのに適
したポールピース形状が第１図に示した長円盤あるいは
、楕円錠形状である。つぎにｃ　（ａとなる計測空間を
達成するには、ポールピース短径Ｌ２と、ポールピース
間ギャップＬｇとの関係を球空間を達成するときの比率
以上にＬ２を大きくすれば良い。言換えれば、ギャップ
Ｌｇを相対的に小さくすることになる。さて、このとき
の永久磁石１ａ、ｌｂの形状であるが、ポールピースか
ら出る磁束密度をほぼ等しくするためにポールピースと
同様に略長円あるいは楕円の円盤状に配置することが好
ましい。

以上の説明では、ポールピースの材質は、磁束を通しや
すい軟磁性体（たとえば純鉄）の一体物としてきたが、
傾斜磁場コイル駆動時にポールピースに発生する渦電流
の低減の目的で、発明者らが、先に出願した、特願平１
−３９２８９号に記したように、空隙側に電気抵抗の高
い磁性複合材を用いても良い。

本発明の他の実施例を第４図に示す。本実施例において
も、磁界発生装置の全体構成は第６図と同様である。第
４図は、第１図と同じ位置から見た平面図である０本実
施例においては、被検者の圧迫感を軽減する目的で、ポ
ールピースの長袖長さ近くまで、継鉄２ｂの奥行き方向
長さを短くし、その分、幅方向に継鉄を長くし、縦の継
鉄３の位置を左右の端に配置し、開口幅を広げた例であ
る。

また、縦の継鉄３は、４本の柱の例で説明してきたが、
第５図に示す実施例の如く、これにこだわる必要はなく
、断面が矩形な柱状の継鉄であっても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、計測空間つまり磁場均一空間が、被検
体の検査部位形状に似ているので、むだとなる空間が少
なくなる。つまり、磁界発生装置の全体寸法を、従来よ
り小さくすることができる。

また、高価な永久磁石の使用量を減らせるので経済性に
優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるＭＨＩ装置の磁界発生装置の特
徴部分の実施例を示す平面図、第２図は。ポールピースの縦方向および横方向の中央断面図、第３
図は、本発明の磁場均一空間を表わす斜視図。第４図は、本発明の他の実施例の平面図、第５図も１本
発明の他の実施例の平面図、第６図は、本発明及び従来
例による磁界発生装置の全体構成を示す斜視図である。ｌａ、１ｂ”・永久磁石、２　ａ　、　２　ｂ　、　３
−継鉄、４・・・環状突起、５ａ、５ｂ・・・ポールピ
ース、Ａ・・・空隙、Ｂ・・・計測空間（磁場均一空間
）。茅目茅４固茅目茅目（ｂ）弄乙固茅目

Claims

【特許請求の範囲】

１．被検体が入り得る空隙を形成して対向配置された一
対の永久磁石と、これら永久磁石を支持すると共に磁気
的に結合する継鉄と、上記一対の永久磁石の空隙側の対
向面にそれぞれ固着され、略円盤状磁性部材から成るポ
ールピースとを備え、上記空隙内に磁界を発生させる磁
気共鳴イメージング装置の磁界発生装置において、被検
体の体軸方向をＹ，上下方向をＺ，左右方向をＸとした
とき、イメージング空間となり得る磁場均一空間がＸ＾
２／ａ＾２＋Ｙ＾２／ｂ＾２＋Ｚ＾２／ｃ＾２＝１（ａ
，ｂ，ｃは定数）で表わされ、定数ａ，ｂ，ｃの中では
、ｃが最も小さい値をとることを特徴とする磁気共鳴イ
メージング用磁界発生装置。