JPH04129534A - 磁気共鳴イメージング装置の渦電流補償方法及び渦電流補償装置 - 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、ＭＲイメージング装置に係り、特にＭＲ両画
像高画質化及びＭＲイメージング装置の小形化に好適な
傾斜磁場の渦電流補正に関する。

［従来の技術］ 静磁場発生用磁石の構造部材に、パルス傾斜磁場により
、渦電流が発生して、傾斜磁場波形の歪み及び傾斜磁場
波形が、場所により異なると、周波数エンコード及び位
相エンコードが正しく行なえず、医療用診断画像として
高画質が得られない事は従来より良く知られており、従
来よりこの点を改良する技術が試みられてきた。

例えば、米国特許４７０３２７５は、傾斜磁場コイルに
流す電流波形を渦電流補償回路により、傾斜磁場波形が
、所定の波形となる様にするものである。

これにより、空間上の１店の波形又は、ＭＲイメージン
グの測定対象空間領域の平均化した波形を補正し、所定
の波形に成る様補正出来る。この米国特許４７０３２７
５等の方法では、空間の異なる場所での波形を同一にす
る事が出来ない。米国特許４７３３１８９は、傾斜磁場
コイルを二重円筒状に構成し、外側の円筒を完全導体の
様に働く傾斜磁場シールドとするものである。これによ
り、磁石の構造部材へ、傾斜磁場が侵入するのを防止出
来るので、渦電流が発生しない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術例の１つである米国特許４７０３２７５は
、傾斜磁場コイルに流す電流を渦電流補償回路により補
償する事により、ＭＲイメージング装置の測定対象空間
内の一点の波形、もしくは、測定対象空間全体の平均化
した波形を補正することにより、渦電流による傾斜磁場
の波形歪を十分小さく出来る。しかし、傾斜磁場コイル
に流す電流の補償では、測定対象空間内の全ての点にお
いて所定の波形を得る事が出来ず、上述の様に空間上の
特定の点又は、平均化した波形としてしか補正出来ない
。この結果として、発生する傾斜磁場が空間的にも歪む
事になり、２次以上の歪み項が発生するので、ＭＲイメ
ージング像の歪や、明暗異常を生じてしまう。

又、従来技術例の１つである米国特許４７３３１８９は
、傾斜磁場コイルを二重円筒構造とするために、下記の
理由に示す様にＭＲＩ装置の小形化には不適当である。

人体を測定するためには、傾斜磁場コイルの内径は、お
よそ６５０ｏｍから８００鴫が価格的見地から妥当な大
きさである。これから傾斜磁場コイルの内径は７００ｍ
ｍから９００ｍｍ程度となる。二重円筒構造の外側円筒
上に配置されるコイルの内径は、８４０ｍｍから１２６
０ｉｕｎとなる。これは、二重円筒構造傾斜磁場コイル
の、内側及び外側コイルの内径の比が１，２から１．４
　となるからである。

更に、静磁場の均一度を、ＭＲイメージングに適したも
のとするためには、均一度補正手段が必要となるので、
磁石本体と傾斜磁場コイルの間に、これらの手段を設る
間隙が必要となる。常電導シムコイルを用いる場合５０
■から１００ｔｒａ、ヌパッシブシムを用いる場合３０
１１ＩＩ１１から５０Ｍの上記間隙が必要であるから、
磁石本体の内径は、９００閣から１４６０ｍｍとなる。

また、二重円筒状傾斜磁場コイルの内側コイル及び外側
コイルは、通常接続されており、同じ電流が流れるので
、インダクタンスが大きくなるとともに、同じ傾斜磁場
を得るのに従来の傾斜磁場コイルに流す電流よりも大き
な電流が必要となるので、傾斜磁場電源として容量の大
きなものが必要となる。また、傾斜磁場コイルが複雑な
構造となるために、傾斜磁場の空間的精度を高める事が
難しい。

本発明の目的は、上記従来例の問題点を取り除いて、Ｍ
Ｒイメージング装置システムに好適な渦電流補正方法を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的は、常電導シムコイルに、静磁場の不均一補正
のための直流電流と、渦電流により発生する傾斜磁場型
の空間分布を均一化するための補償電流を加算して上記
常電導シムコイルに流す事により、達成される。

〔作用〕

静磁場補正用シムコイルは決められた直径を有する球殻
内の静磁場の不均一を補正する様に働らく。この静磁場
の不均一は球面上における静磁場を測定して球関数展開
を行う事によりそれぞれの不均一成分へ分解する。この
分解した成分に対応する静磁場補正用シムコイルに、球
関数展開で得られた補正強度の直流電流を通ずることに
より静磁場の不均一度補正は達成されている。本発明は
上述の静磁場の不均一度補正原理を渦電流の空間分布歪
の補正に拡張して用いる。第１図、第２図は傾斜磁場の
空間的歪みを説明するためのものである。第１図（ａ）
は傾斜磁場コイルに流す電流波形を、第１図（ｂ）は傾
斜磁場波形を、第１図（Ｃ）は渦電流波形を表わす。ま
た第１図（ａ）から（Ｃ）において実線は渦電流補正を
行なわない場合の波形を、点線は渦電流補正を行なった
場合である。第２図は傾斜磁場波形の歪を説明するため
の図である。傾斜磁場波形の歪率を下式にて定義する。

Ｂ。

ここで符号がマイナスの場合は第２図（ａ）の波形で補
償不足を表わし、プラスの場合は第２図（ｂ）の波形で
補償過大を表わす。第３図は第２図で用いた傾斜磁場の
歪をｘ−Ｚ平面上において測定した例を示す。上向きの
矢印は補償過大を示し第２図（ｂ）の波形で、下向きの
矢印は補償不足を表わしている。

静磁場の不均一度測定と同様に歪率を測定して球関数展
開を行い各球関数成分に分解する事によって補償に用い
るコイルに対応する補償量を求める事が可能となる。従
って、対応するシムコイルに、対応する大きさの渦電流
補償分電流を通ずる事によって、決められた直径を有す
る球殻内における傾斜磁場の空間的歪みを無くす事が可
能となり、医療用診断用ＭＲ両画像して歪の少ない良好
なものが得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第４図により説明する。磁気
共鳴画像を得るために傾斜磁場パルスの印加時間、印加
開始時間及びパルス高さの指令を発生するシーケンサ１
からの信号は傾斜磁場電源部２へ送られる。傾斜磁場電
源部２は、Ｘ、Ｙ。

Ｚの３軸用電源部２Ｘ、２Ｙ、２Ｚから構成されており
、この電源部２Ｘ、２Ｙ、２Ｚには渦電流補償機能を有
している。傾斜磁場電源部２の出力は傾斜磁場コイル５
のＸ、Ｙ、Ｚ用コイル５Ｘ。

５Ｙ、５Ｚへそれぞれ送られて傾斜磁場を発生する。一
方、前記傾斜磁場電源部２の電源部２Ｘ。

２Ｙ、２Ｚから渦電流補償信号がシム電源部３の混合部
６へ出力される。混合部６においは、前記渦電流補償信
号の各シムコイル４１〜４Ｎへの信号成分の分離と静磁
場補償信号との混合が行なわれる。混合部６の出力はシ
ム電源増幅部７１〜７Ｎへ送られて電流増幅され、シム
コイル４の各々のシムコイル４Ｉ〜４Ｎへ送られる。本
実施例によれば、シーケンサｌがらの信号を傾斜磁場電
源部２とシム電源部３の両者へ送る必要がな（、傾斜磁
場の渦電流補償装置が簡略化される。

第５図においてシム電源部３の更に詳細な説明を行う。

傾斜磁場電源部２がらの渦電流補正信号２ＱＸ、２ＱＹ
、２ＱＺはゲイン可変増幅器６ＩＸ〜６ＮＸ、６ＩＹ〜
６ＮＹ、６１Ｚ〜６ＮＺから成る分離部へ入力する。こ
れらの可変増幅器は、傾斜磁場の各軸が発生する空間的
歪みを補償するのに用いる。これらの可変増幅器のゲイ
ンは、傾斜磁場の各軸による傾斜磁場波形の空間的歪を
各シムコイルへ送る成分へ分離して求める。

この分離法は、良く知られた球係数展開法を用いる。加
算器９１〜９Ｎは、各軸のシムコイルに対応した渦電流
補償信号と静磁場補償信号の加算を行う。静磁場補償信
号発生源８１〜８Ｎが静磁場補償信号を発生し加算器９
１〜９Ｎへ供給する。

加算器９Ｉ〜９Ｎの出力は電流増幅器７１〜７Ｎへ入力
されて、シムコイル４１〜４Ｎへ電流を供給する。これ
によて、シムコイル４１〜４Ｎが静磁場補正磁場を発生
し静磁場の均一度を補正すると共に、渦電流補正磁場を
発生して傾斜磁場歪の空間的歪の補正を行う。

これによって、各軸の傾斜磁場の変化により発生する渦
電流による傾斜磁場歪の空間歪を精度良く補正できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、磁気共鳴イメージング装置で用いる傾
斜磁場が変化することにより発生する渦電流に起因する
傾斜磁場歪の空間的歪を補正できるので、医療用ＭＲ両
画像して良質なものが得られる。また、１つのシムコイ
ルで静磁場補正と渦電流による傾斜磁場歪の空間的歪補
正を行うので、磁石寸法を小さく出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は渦電流による波形歪の説明図、第２図は波形歪
の説明図、第３図は渦電流による傾斜磁場歪の空間的分
布図、第４図は本発明の一実施例を示す図、第５図は別
の実施例を示す図である。 １・・・シーケンサ−２・・・傾斜磁場電源部、３・・
・シ芙１図 第２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気共鳴イメージング装置で時間的に変化する傾斜
   磁場が原因となつて発生する渦電流に起因して前記傾斜
   磁場の波形歪に空間的歪みが生じるとき、静磁場補正用
   シムコイルに静磁場補正用直流電流と渦電流補償用電源
   を加算して通ずることにより、前記傾斜磁場の波形歪の
   空間的歪みを補正するようにしたことを特徴とする磁気
   共鳴イメージング装置の渦電流補償方法。 ２、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置の渦電流
   補償方法において、静磁場補正用シムコイル用電源内に
   静磁場補正用直流信号と渦電流補償信号を混合する機能
   を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の
   渦電流補償装置。 ３、請求項２記載の磁気イメージング装置の渦電流補償
   装置において、傾斜磁場コイルへ電流を供給する傾斜磁
   場電源部の渦電流補償部分から前記シム電源へ渦電流補
   償信号を入力する事を特徴とした磁気共鳴イメージング
   装置の渦電流補償装置。 ４、請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置の渦電流
   補償装置において、前記シム電源の混合部の内部に前述
   の傾斜磁場波形歪の空間的歪をシムコイルの空間的補正
   分担に対応した分離を行う分離部を設ける事を特徴とし
   た磁気共鳴イメージング装置の渦電流補償装置。 ５、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置の渦電流
   補償装置において、前記分離部に増幅率が可変な増幅器
   を用いる事を特徴とする磁気共鳴イメージング装置の渦
   電流補償装置。