JPH03258243A - 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、永久磁石を用い核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を
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）に関し、特
に静磁界発生磁気回路の温度を安定化できると共に１発
生する静磁界の均一度を向上することができるＭＲＩ装
置に関する。

〔従来の技術〕

ＭＲＩ装置は、ＮＭＲ現象を利用して被検体中の所望の
検査部位における核スピンの密度分布、緩和時間分布等
を計測して、その計測信号を演算処理し、上記検査部位
の断層像として画像表示するものである。ここで、人体
などの空間的に広い範囲を計測対象とする場合には、直
径３０〜５０ａｍの球空間からなる計測空間内において
０．０５〜２Ｔ（テスラ；１テスラは１０，０００ガウ
ス）程度の静磁場を数１０ｐｐｍ以下の均一度で発生さ
せる磁界発生装置が必要である。

そして、上記磁界発生装置ａとして永久磁石を用いた従
来のＭＲＩ装置は、第６図に示すように、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１
ａ、ｌｂ及びこれらの永久磁石１ａ、１．ｂを磁気的に
結合する継鉄２ａ、２ｂ並びに上記永久磁石１ａ、ｌｂ
の空隙Ａ側の対向面にそれぞれ固着され均一磁界を発生
するための磁極片３ａ、３ｂを有する静磁界発生磁気回
路と、上記磁極片３ａ、３ｂの内側に近接配置され該磁
極片３ａ、３ｂによる均一磁界に加算する傾斜磁界を発
生する傾斜磁場コイル４．ａ、４ｂと、この傾斜磁場コ
イル４ａ、４ｂの内側にて上記空隙Ａ内の被検体に電磁
波を印加する照射コイル５と、上記被検体から放出され
る核磁気共鳴信号を受信する受信コイル６と、上記静磁
界発生磁気回路の温度を一定に保つ温度調整手段７とを
備えて成っていた。

ここで、上記ＭＲＩ装置において永久磁石１ａ。

１ｂを使用した静磁界発生磁気回路は、周囲温度の変化
によりその静磁場の強度が変化する傾向がある。一般に
、その温度係数は、−１０（１（ｌｐｐｍ／　’Ｃであ
り、温度が１℃上がると磁場強度は１１０００ｐｐ弱く
なるものであった。このように、温度の影響を受けて静
磁界の大きさが変化すると、静磁界に傾斜磁場コイルに
より傾斜磁場を加えて位置を磁界の大きさに対応させ、
その位置に応じた共鳴周波数を発生させて、この共鳴周
波数を持っＮＭＲ信号を検出して位置の特定を行う動作
に誤差が生じることとなるものであった。そして、この
位置検出のずれは１画像の歪み、ボケをも生じる原因と
なるものであった。また、一般に、静磁界の変化によっ
て画像に影響を与える制限値は、５ρｐｏ＋／時間であ
るとされる。この基準からすると、静磁界発生磁気回路
の周囲温度の変化は、１時間に５７１０００℃以内に抑
えることが必要となる。

ところが、最近のＭＲＩ装置では、高速撮像や患者のス
ループットの向上が要求されるようになり、これに伴っ
てグラジェントエコー法などの新しい高速シーケンスが
用いられるようになってきた。このグラジェントエコー
法のシーケンスは、従来のスピンエコー法と異なり、ス
ピンの結像に１８０度高周波パルスを用いず、傾斜磁場
の反転を利用するものである。従って、第６図に示す傾
斜磁場コイル４ａ、４ｂに印加される電流が大きくなる
と共に、その使用頻度（デユーティ−）も高くなってき
た。ここで、上記傾斜磁場コイル４ａ。

４ｂは、基本的には銅線から構成されているので、有限
の電気抵抗値を持っており、傾斜磁場を形成するために
電流を流すと、その電流値の二乗に比例して熱が発生す
るものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第６図に示す従来のＭ、ＲＩ装置においては、
傾斜磁場コイル４ａ、４ｂが磁極片３ａ。

３ｂの内側にてその環状突起の内方に水平方向にほぼす
き間なく近接配置されているので、上記傾斜磁場コイル
４ａ、４ｂで発生した熱が、自由空間に放出されず、上
記磁極片３ａ、３ｂと傾斜磁場コイル４ａ、４ｂとの間
隙にこもる現象が生じるものであった。そして、上記間
隙にこもった熱により、上記磁極片３ａ、３ｂの温度が
上昇することがあった。この点に関し、永久磁石１ａ、
１ｂ及び磁極片３ａ、３ｂを含む静磁界発生磁気回路の
周囲に設けられた断熱材８及び面状ヒータ９から成る温
度調整手段７により、上記静磁界発生磁気回路の温度を
一定に保つように制御しているが、シーケンスの種類に
より傾斜磁場コイル４ａ。

４ｂの発熱の仕方が異なると共に、空隙Ａの上方に位置
する磁極片３ｂと下方に位置するａｔ極片３ａとではそ
れぞれ上下の傾斜磁場コイル４ｂ、４ａの発熱による影
響も異なるため、その静磁界発生磁気回路の温度は一定
とならず、不安定となるものであった。従って、上記静
磁界発生磁気回路によって発生される静磁場の強度が変
化し、その均一度が低下するものであった。このことか
ら。

位置検出のずれが生じ、得られる断層像が歪んだり、ボ
ケたりすることがあった。

そこで１本発明は、このような問題点を解決し、静磁界
発生磁気回路の温度を安定化できると共に。

発生する静磁界の均一度を向上することができるＭＲＩ
装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために１本発明によるＭＲ工装置は
、被検体が入り得る空隙を形成して対向配置された一対
の永久磁石及びこれらの永久磁石を磁気的に結合する継
鉄並びに上記永久磁石の空隙側の対向面にそれぞれ固着
され均一磁界を発生するための磁極片を有する静磁界発
生磁気回路と、上記磁極片の内側に近接配置され該磁極
片による均一磁界に加算する傾斜磁界を発生する傾斜磁
場コイルと、この傾斜磁場コイルの内側にて上記空隙内
の被検体に電磁波を印加する照射コイルと、上記被検体
から放出される核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと
、上記静磁界発生磁気回路の温度を一定に保つ温度調整
手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、上
記傾斜磁場コイルの所定の箇所に通気孔を設けると共に
、照射コイルの上記傾斜磁場コイルの通気孔に対応する
箇所にも通気孔を設けたものである。

〔作　用〕

このように構成されたＭＲＩ装置は、傾斜磁場コイルの
所定箇所に設けられた通気孔と、照射コイルの上記傾斜
磁場コイルの通気孔に対応する箇所に設けられた通気孔
とにより、上記傾斜磁場コイルの駆動により発生した熱
が該傾斜磁場コイルと静磁界発生磁気回路の磁極片との
間隙にこもることなく、自由空間に逃がすことができる
。これにより、上記静磁界発生磁気回路の温度を安定化
できると共に、発生する静磁界の均一度を向上すること
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明によるＭＲＩ装置の実施例を示す斜視図
であり、第２図はその中央縦断面図である。このＭＨＩ
装置は、永久磁石を用いＮＭＲ現象を利用して被検体の
検査部位の断層像を得るもので、第１図及び第２図にお
いて、一対の永久磁石１ａ、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！ＩＡＡ内に静
磁場を発生するためのもので、例えば円盤状に形成され
ており、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及び後述の磁極片３ａ。

３ｂ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、例えば横幅よりも奥行きの方が短い長方
形に形成されている。そして、上記上下の継鉄２ａ、２
ｂは、複数の縦の継鉄２ｃ。

２ｃ、・・・によって対向支持されている。これらの縦
の継鉄２ｃは、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、内部に磁束を通しやすい部材
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
た計測空間を通る磁束の戻り回路をそれぞれ形成してい
る。上記一対の永久磁石１ａ、、ｌｂの空隙Ａ側の対拘
面には、それぞれ磁極片３ａ、３ｂが磁気的及び機械的
に固着されている。これらの磁極片３ａ、３ｂは、上記
空隙Ａ内の所定の領域に設定され被検体の検査部位が入
る計測空間における静磁場の均一性を高めるものであり
、略円盤状に形成されると共にその周縁部には環状突起
を設けて構成されている。そして、上記一対の永久磁石
１ａ、ｌｂと、継鉄２ａ、２ｂ、２ｃと、磁極片３ａ、
３ｂとにより、被検体が挿入される計測空間に均一な静
磁場を発生させる静磁界発生磁気回路を構成している。

上記磁極片３ａ、３ｂの空隙Ａ側に面する内側には、第
２図に示すように、傾斜磁場コイル４ａ。

４ｂがそれぞれ近接配置されている。この傾斜磁場コイ
ル４ａ、４ｂは、上記磁極片３ａ、３ｂによる均一な静
磁界に加算する傾斜磁界を発生するもので、この傾斜磁
界を加えて位置を磁界の大きさに対応させ、その位置に
応じた共鳴周波数を発生させるようになっている。そし
て、この傾斜磁場コイル４ａ、４ｂは、上記磁極片３ａ
、３ｂの環状突起の内部に入り得る円形の板の表面及び
裏面にＸ方向、Ｙ方向及び２方向の三種類のコイルを配
置して構成されている。

また、上記傾斜磁場コイル４ａ、４ｂの内側には、照射
コイル５が設けられている。この照射コイル５は、前記
空ＭＡ内に位置する被検体に核磁気共鳴を起こさせるた
めの電磁波を印加するもので、上記空隙Ａの周囲を囲む
円筒状に形成されている。そして、この照射コイル５の
内側には、受信コイル６が配置されている。この受信コ
イル６は、上記被検体から放出される核磁気共鳴信号を
受信するもので、前記空隙Ａに位置する被検体の周りを
覆うように形成されている、 そして、前記静磁界発生磁気回路の周囲には、温度調整
手段７が設けられている。この温度調整手段７は、上記
静磁界発生磁気回路の温度を一定に保つもので、永久磁
石１ａ、ｌｂ及び継鉄２ａ。

２ｂ、２ｃ並びに磁極片３ａ、３ｂの全体を覆う例えば
発泡スチロールやスポンジなどから成る断熱材８と、こ
の断熱材８の内側面に貼り付けたアルミ板１０の内側に
固定された面状ヒータ９とから成る。なお、上記断熱材
８は、被検体が空隙Ａ内に入れるようにその中央部が開
口した形とぎれている。また１以上の静磁界発生磁気回
路の全体は、第１図に示すように、前面用のガントリカ
バー　１１　ａ及び後面用のガントリカバー１１ｂ、側
面用のガントリカバー１１ｃ、上面用のガントリカバー
ｌｉｄで覆われている。

ここで、本発明においては、第２図に示すように、上記
傾斜磁場コイル４ａ、４ｂの所定箇所に通気孔１２が設
けられると共に、照射コイル５の上記傾斜磁場コイル４
ａ、４ｂの通気孔１２に対応する箇所にも通気孔１３が
設けられている。すなわち、第３図及び第４図に示すよ
うに、傾斜磁場コイル４ａ（図では下方の傾斜磁場コイ
ル４ａだけを示している）は、磁極片３ａの上方にてそ
の環状突起の内方にほぼすき間なく近接配置されており
、上記磁極片３ａの左右対称の側面に固着された支持具
１４にネジ止めされたコイル取付板１５に対して非磁性
のネジ１６により、ネジ止めされている。なお、図にお
いて、符号１７ｚは、上記傾斜磁場コイル４ａを構成す
る円形板の裏面に設けられたＺ方向のコイルを示してい
る。このような状態で、上記傾斜磁場コイル４ａの中央
部にて上記Ｚ方向のコイル１７ｚが位置していない箇所
に、例えば４個の通気孔１２，１２．・・・が穿設され
ている。なお、図示は省略したが、上方の傾斜磁場コイ
ル４ｂについても、全く同様にして例えば４個の通気孔
１２，１２．・・・が穿設されている。さらに、第２図
に示すように、円筒状に形成れた照射コイル５の上記傾
斜磁場コイル４ａ。

４ｂの通気孔１２，１２．・・・に対応する箇所にも。

例えば４個の通気孔１３，１３．・・・がほぼ同じ大き
さで穿設されている。

そして、上記傾斜磁場コイル４ａ、４ｂによって傾斜磁
場を形成するために電流を流すことにより、該傾斜磁場
コイル４ａ、４ｂが発熱する。このとき、傾斜磁場コイ
ル４ａ、４ｂの電気抵抗値は例えば０．１〜１Ω程度で
あり、その発熱量は、使用するパルスシーケンスによっ
て決まるが、最近は高速撮像法の一つであるグラジェン
トエコー法が用いられるようになり、このグラジェント
エコー法では電流値が１０数アンペア、パルスのデユー
ティ−も５０％前後と高くなっているので、上記傾斜磁
場コイル４ａ、４ｂでの発熱量は、数１０ワット程度と
なる。しかし、このように発熱しても、本発明によれば
、その熱は第４図に示す磁極片３ａ（３ｂ）と傾斜磁場
コイル４ａ（４ｂ）との間隙１８内にこもることなく、
上記傾斜磁場コイル４ａ。

４ｂの通気孔１２及び照射コイル５の通気孔１３を介し
て自由空間に逃げることとなる。このことから、静磁界
発生磁気回路の温度は安定化される。

第５図は傾斜磁場コイル４ａ、４ｂに設ける通気孔１２
の穿設位置の他の実施例を示す平面図である。この実施
例は、傾斜磁場コイル４ａ（４ｂ）を構成する円形板の
表面にＸ方向のコイル１７ｘとしてゴーレイコイル（そ
のコイルパターンを実線で示す）を形成すると共に、そ
の裏面に上記Ｘ方向のコイル１７ｘと直交配置されるＹ
方向のコイル１７ｙとしてやはりゴーレイコイル（その
コイルパターンを破線で示す）を形成し、且っ２方向の
コイル１７ｚとしては第４図に示すようなヘルムホルツ
コイルを形成したもので、このようなコイルパターンの
ものにおいて、それらのコイル線が走っていない部分に
多数の通気孔１２，１２゜・・を穿設したものである。

この場合は、上記傾斜磁場コイル４ａ、４ｂの発熱によ
る熱を、上記多数の通気孔１２，１．２．・・・により
スムーズに自由空間に逃がすことができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、傾斜磁場コイル
４ａ、４ｂの所定箇所に設けられた通気孔１２と、照射
コイル５の上記傾斜磁場コイル４ａ、４ｂの通気孔１２
に対応する箇所に設けられた通気孔１３とにより、上記
傾斜磁場コイル４ａ。

４ｂの駆動により発生した熱が該傾斜磁場コイル４ａ、
４ｂと静磁界発生磁気回路の磁極片３ａ。

３ｂとの間隙１８にこもることなく、自由空間に逃がす
ことができる。これにより、上記静磁界発生磁気回路の
温度を安定化することができる。従って、温度調整手段
７による温度制御を高精度に行うことができる。このこ
とから、静磁界発生磁気回路により発生する静磁界の均
一度を向上することができ、位置検出のずれを除去して
、得られる断層像の画質を向上することができる。よっ
て、良好な画像診断が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＭＲＩ装置の実施例を示す斜視図
、第２図はその中央縦断面図、第３図は傾斜磁場コイル
の形状及び構造を示す平面図、第４図は第３図のＩＶ−
ＩＶ線断面図、第５図は傾斜磁場コイルに設ける通気孔
の穿設位置の他の実施例を示す平面図、第６図は従来の
ＭＨＩ装置を示す中央縦断面図である。 ｌａ、１ｂ＝・永久磁石、　２　ａ　、　２　ｂ　、　
２　ｃ　−継鉄、　　３ａ、３ｂ・・・磁極片、　４ａ
、４ｂ・・・傾斜磁場コイル、　訃・・照射コイル、　
６・・・受信コイル、　７・・・温度調整手段、　　１
２．１３・・・通気孔、　　１７ｘ・・・Ｘ方向のコイ
ル、　　１７ｙ・・・Ｙ方向のコイル、　　１７ｚ・・
・２方向のコイル、　　１８・・・磁極片と傾斜磁場コ
イルとの間隙。 下１図 革　２　図 味

Claims (1)

【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
   永久磁石及びこれらの永久磁石を磁気的に結合する継鉄
   並びに上記永久磁石の空隙側の対向面にそれぞれ固着さ
   れ均一磁界を発生するための磁極片を有する静磁界発生
   磁気回路と、上記磁極片の内側に近接配置され該磁極片
   による均一磁界に加算する傾斜磁界を発生する傾斜磁場
   コイルと、この傾斜磁場コイルの内側にて上記空隙内の
   被検体に電磁波を印加する照射コイルと、上記被検体か
   ら放出される核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、
   上記静磁界発生磁気回路の温度を一定に保つ温度調整手
   段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、上記
   傾斜磁場コイルの所定の箇所に通気孔を設けると共に、
   照射コイルの上記傾斜磁場コイルの通気孔に対応する箇
   所にも通気孔を設けたことを特徴とする磁気共鳴イメー
   ジング装置。