JPH03210236A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

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、磁極片を持つ永久磁石もしくは常電導磁石に
よって構成される対向型の静磁場発生手段を用いた核磁
気共鳴イメージング装置（以下、ＭＨＩ装置と称す）の
傾斜磁場コイルに係り、特に、ガントリー開口部を広く
保持しながら、優れた直線性と磁場発生効率を達成でき
る構造を持つ傾斜磁場コイルに関する。

〔従来の技術〕

ＭＲＩ装置は、ＮＭＲ現象を利用して計測した信号を演
算処理することで、被検者中の検査部位における核スピ
ンの密度分布、緩和時間分布等を断層像して画像表示す
るものである。ＮＭＲ現象を発生させるためには、空間
的に一様な強度と方向を持った静磁場を発生する磁場発
生装置が必要である。

ＭＲＩ装置は、被検者に対する静磁場の方向によって垂
直磁場方式と水平磁場方式の２種類に大別できる。この
うち、被検者の体軸と垂直な方向に静磁場が加えられる
垂直磁場方式は、信号検出に検出感度の高いソレノイド
コイルを使えるという利点を持つ。垂直磁場方式の磁場
発生装置としては、現在、永久磁石及び常電導磁石を用
いた三方式が採用されている。このうち、永久磁石方式
は、漏洩磁場が少なく装置の設置が容易である。

また、他の方式とは異なり、−旦着磁してしまえば、そ
の後は磁場発生に電力及びヘリウムなどの冷媒を必要と
しないのでランニングコストがががらないという優れた
特徴を持っている。

永久磁石を用いた垂直静磁場発生装置の例を第４図に示
す。図では説明のために、静磁場の方向をＺ軸にとり、
Ｘ、Ｙ、Ｚの直交座標系２ｏを示している。

垂直静磁場発生装置は、被検者６が入りえるだけの間隔
を持って対向配置した一対の永久磁石構成体２ａ、２ｂ
を、これらの永久磁石構成体２ａ。

２ｂを支持すると共に磁気的に結合する板状継鉄３ａ、
３ｂ、及び柱状継鉄４によって連結し、静磁場を発生さ
せている。更に、上記一対の永久磁石構成体２ａ、２ｂ
の対向する面には、それぞれ磁極片１ａ、ｌｂを固着し
ている。この磁極片ｌａ、ｌｂは、被検者６を含む空隙
Ａ内の磁場分布の均一度を向上させるためのものである
。その構成については、例えば、特開昭６０−８４４０
７号などで述べられているが、通常は周辺部が盛り上が
り内部に窪みを有する形状を用いている。

一方、ＭＲＩ装置では受信信号の位置情報を得るために
、上記の静磁場以外に空間的に強度が変化する傾斜磁場
を用いる。この傾斜磁場は３次元空間の位置に対応して
、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向に対応するものが必要である。各
傾斜磁場は、対向した１対の傾斜磁場コイル群１０ａ、
１０ｂによって作り出される。この図では煩雑さを避け
るために敢えて示していないが、傾斜磁場コイル群１０
ａ。

１０ｂの各々は、ｘ、ｙ、ｚの３方向に対応する３つの
傾斜磁場コイルから構成されている。

一方、被検者に対する圧迫感の低減や、操作者による被
検者の取扱を容易にするためには、ガントリー開口（Ｌ
）ができるだけ広いことが望ましい。このため、例えば
特開昭６３−６５８４８号で述べられているように、傾
斜磁場コイル群１０ａ。

１０ｂは、上記磁極片１ａ、ｌｂが形成する窪みの内側
に取付けられるのが通常である。

さらに上記した以外に、原子核のスピンを操作するため
の高周波パルスを照射するＲＦ照射コイル３１、及び、
被検者からのＮＭＲ高周波信号を受信するための受信コ
イル３０などが必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の様に傾斜磁場コイルは従来、ガントリーの開口部
を大きく取るために磁極片の内部に配置していた。この
ために、傾斜磁場コイルの最大外径は、磁極片の窪みの
内径によって制限されてしまう。一方、良好な断層画像
を得るためには、空間的な直線性に優れた傾斜磁場コイ
ルが必要である。また、駆動電源の負荷を軽くするため
には、磁場の発生効率が良いことも要求される。しかし
、そのような優れた特性を持つ傾斜磁場コイルを得るだ
めには、成る程度以上のコイル直径が必要である。従っ
て、磁極片の内径が小さくなってくると、ＭＨＩ装置に
要求されるだけの優れた特性を持つ傾斜磁場コイルが得
られなくなるという問題があった。

本発明では、以上に述べた問題点を解消し、磁極片の窪
みの内径が小さい場合にも、ガントリー開口部を広く維
持したまま、特性の優れた傾斜磁場コイルを提供するこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、検査対象に空間的に一様な
静磁場を加えるための磁極片が対向して配置された構造
を持つ静磁場印加手段と、前記検査対象に互いに直交す
る３方向の傾斜磁場を与えるために前記磁極片に近接し
て配置される一対の傾斜磁場印加手段と、前記検査対象
を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるため
の高周波パルスを印加するための手段と、前記核磁気共
鳴により発生する信号を検出するための手段と、この検
出手段により検出された核磁気共鳴信号を用いて検査対
象の物理的、生化学的性質を表す画像を得る画像再構成
手段とを備えた核磁気共鳴イメージング装置において、
前記傾斜磁場印加手段の中央部を前記磁極片が有する窪
みの中に配置すると共に、前記傾斜磁場印加手段の外縁
部を磁極片の有する窪みの外部に配置する構成としたも
のである。

〔作用〕

上記のような傾斜磁場コイルを構成することによって、
被検者の入る空間領域を狭めること無く、傾斜磁場コイ
ルの実効的な直径を大きくすることができる。従って、
空間的直線性や磁場生成効率等の特性が優れた傾斜磁場
コイルを得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に沿って具体的に説明する
。

従来の装置における傾斜磁場コイルの配置例を第５図に
示す。この図では、対向して取付けられる一対の傾斜磁
場コイル群の内の特に片側１０ａだけを示している。も
う一方の傾斜磁場コイル群１０ｂは、ここに示したもの
と面対向して同様の配置で取付けられている。

先にも述べたように各傾斜磁場コイル群１０ａ。

１０ｂは、それぞれｘ、ｙ、ｚの３方向の傾斜磁場コイ
ルから成っている。それらを合わせた傾斜磁場コイル群
の厚さは普通、１５から４０ミリ程度の範囲である。一
方に、先にも述べたように静磁場の均一度を向上させる
ために、磁極片は１０から４０ミリ程度の窪みを持つ構
造を取っている。

従来は、被検者の入る空間（ガントリー開口；第４図の
Ｌ）を広く取るために、この図のように傾斜磁場コイル
群１０ａは、磁極片の窪みの中に納められていた。

さらに、核スピンを操作するためのＲＦ照射コイル３１
が、傾斜磁場コイル群のすぐ近傍に置かれる。このＲＦ
照射コイルと傾斜磁場コイル群とが接近していると、相
互が干渉しあい画像に悪影響を与える。これを避けるた
めに、両者の間には間隔ｇを設ける必要がある。通常は
、ｇ＝５〜５０ｍ＋の範囲を取っている。

さて、この図に示すような従来の装置では、傾斜磁場コ
イル群が磁極片の内側に設置されているため、傾斜磁場
コイル群の直径Ｄｏは磁極片の窪みの内径で制限されて
しまい、自由に大きくとることができなかった。大まか
にみて傾斜磁場コイルは、必要とする傾斜磁場を作り出
すための配線部と、その配線部同士を電気的に接続する
ための引き回し配線部とから構成される。一般に、引き
回し部配線は本来必要とする傾斜磁場を打ち消し、直線
性を乱す働きをする傾向があるので、その影響を受けに
くくするために、できるだけコイルの外周部に配置した
い。しかし、傾斜磁場コイルの直径が余り小さくなると
、引き回し部を相対的に内側に配置せざるをえなくなっ
てしまう。このために、ＭＲＩ装置に要求される十分な
磁場生成効率と空間的な直線性を持った傾斜磁場コイル
を得ることが難しかった。

また、直径Ｄｏを大きくするために、傾斜磁場コイルを
窪みの外側に設置すると、被検者の入る空間がその厚さ
の分だけ、即ち３０から８０ミリもが減することになっ
てしまい、被検者に圧迫感を与えることになる。

本発明の一実施例を第１図に示す。この実施例では、傾
斜磁場コイル１０ａの中心部は従来と同様に、磁極片１
の窪み内に納められる。しかし、さらにその外周部は窪
みの外側にはみ出す構造としている。従って、傾斜磁場
コイルとＲＦ照射コイルの重要な部分である中心部付近
では、以前と同様に距離ｇを確保できるので両者間の干
渉は問題にならない。傾斜磁場コイルをこの構造にする
で、被検者の入る空間を狭めること無く、傾斜磁場コイ
ルの実効的な直径を、従来のＤｏからＤｌへと大きくす
ることができる。

尚、この実施例に示すように、従来とは異なり、傾斜磁
場コイルは同一平面上に形成されないので、最良の特性
を引きだすための傾斜磁場コイルの配線パターンは従来
のものとは若干具なることになる。しかし、現在では計
算機により任意の配線パターンによる磁場分布を計算す
ることが容易に行なえるから、段差の付いた構造でも最
適の配線パターンを設計することは問題無く行なえる。

また、第２図に示す別の実施例では、第１図において傾
斜磁場コイルと接近していたＲＦ照射コイルの端部付近
を、より内側に折り曲げた構造としている。このことに
より、両者間の間隔ｇが常に保たれることにより、干渉
をさらに減少させることができる。この場合に、ＲＦ照
射コイルの端部を曲げることによりＲＦ高周波パルスへ
の影響は、曲げる範囲を端部だけ留めれば通常はとんど
問題の無い程度である。また、周辺部しか折り曲げない
から、被検者に対する圧迫感もほとんど増加しない。

さらに別の実施例を第３図に示す。この例では、傾斜磁
場コイルの屈曲部を１ケ所だけにし、ＲＦ照射コイルの
形状もそれに合わせたものとしている。このことにより
、傾斜磁場コイルの形状が簡単になり、製作を容易にす
ることができる。

別の実施例を第６図に示す。第６図（ａ）は、すでに述
べた実施例（第１図）の傾斜磁場コイルの部分だけを斜
視図で示したものである。この場合には、図に示すよう
に傾斜磁場コイルの中心部。

外周部共に同心円状に構成していた。それに対して、第
６図（ｂ）に示すように中心部のみを円状とし、外周部
を正方形あるいは長方形状のものとすることが可能であ
る。この場合には、配線の引き回し部分を（ａ）の場合
に比較してさらに外側に配置させられるので、特性をよ
り向上させた傾斜磁場コイルを作成することが可能であ
る。

以上の本発明の詳細な説明では、磁極片１が上下方向に
対向した磁気回路について説明した。

しかし、磁極片１の対向する方向が左右であっても、本
発明は上記したのと全く同様に実施することが可能であ
る。

また、以上では磁気回路として永久磁石を用いたものを
例として説明した。しかし、当然ながら常電導磁石を用
いた場合であっても、磁極片１を使用しその窪みに傾斜
磁場コイルを設置している場合には、本発明は全く同様
の効果を発揮するものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、磁気回路が持つ磁極片の窪みの内径が
小さい場合にも、被検者の入る空間を狭めること無く、
傾斜磁場コイルの直径を大きくすることができる。その
結果、磁場生成効率と空間的直線性に優れた傾斜磁場コ
イルを得ることができ、傾斜磁場コイルの駆動電源の負
担軽減と歪の無い良好な断層画像の撮影とを達成できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による傾斜磁場コイルの実施例を示すた
めの断面図、第２図は別の実施例を示すための断面図、
第３図は更に別の実施例を示すための断面図、第４図は
従来のＭＲＩ装置の静磁場発生装置と傾斜磁場コイルの
概略を示すための図、第５図は従来の傾斜磁場コイルを
示すための断面図、第６図はさらに別の実施例を示すた
めの傾斜磁場コイルの斜視図である。 １・・・磁極片、２・・・永久磁石構成体、３・・・板
状継鉄、４・・・柱状継鉄、６・・・被検者、１０・・
・傾斜磁場コイル群、２０・・・直交座標系、３０・・
・受信コイル、第 ！ 図 第２図 第３図 第４−図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検査対象に空間的に一様な静磁場を加えるための磁
   極片が対向して配置された構造を持つ静磁場印加手段と
   、前記検査対象に互いに直交する３方向の傾斜磁場を与
   えるために前記磁極片に近接して配置される一対の傾斜
   磁場印加手段と、前記検査対象を構成する原子の原子核
   に核磁気共鳴を起こさせるための高周波パルスを印加す
   るための手段と、前記核磁気共鳴により発生する信号を
   検出するための手段と、この検出手段により検出された
   核磁気共鳴信号を用いて検査対象の物理的、生化学的性
   質を表す画像を得る画像再構成手段とを備えた核磁気共
   鳴イメージング装置において、 前記傾斜磁場印加手段の中央部を前記磁極片が有する窪
   みの中に配置すると共に、前記傾斜磁場印加手段の外縁
   部を磁極片の有する窪みの外部に配置する構成としたこ
   とを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。