JPH04141145A - Ｍｒ装置の磁場補正装置 - 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】

この発明は、核磁気共鳴イメージング装置や核磁気スペ
クトロスコピ装置などの、Ｎ　Ｍ　Ｒ現象（核磁気共鳴
現象）を利用する分析装置や画像装置に間し、とくにそ
の静磁場を補正するための磁性シム法による磁場補正装
置に関する。

【従来の技術】

ＭＲ装置では、非常に強い静磁場が用いられるが、ＮＭ
Ｒ信号取得時にその静磁場の高い均一度が・ｇ＝’ＪＰ
となる　このため、−ｇ−要な空間での均一度を向上さ
せるため、通常、シミングと呼ばれる、不拘−１ａ％補
正を行う。従来より、このシミングとして、シムコイル
を配置してそのコイルに流す電流を調整することにより
磁場補正する方法と、強磁性体の磁性片を適宜配置して
磁場補正する磁性シム法と、これらを併用した方法とが
知られている。 二の磁性シム法は、第７図に示すように静磁場マグネッ
ト１め円筒状中空部３の内部に磁場均−空間弓か形成さ
れるように強磁性体の磁性片６をいくつか適当な場所に
配置するものである。この静磁場マグネ・・ｌト１は円
環状のコイル２を有し、矢印４のように中空部３の軸方
向に向いた静磁場を発生する 磁性片６は中空部３の内壁に密着して取り付はム７れる
が、従来では、この磁性片６を取り付けるための円筒支
持体を用い、それの周囲に磁性片６を取り付けた上で、
この円筒支持体の全体を中空部３に挿入するようにし２
ている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、従来では再現性や安全性に問題がある、
すなわち　静磁場マグネ・・Ｉト１のコイル２の製作誤
差、マグネット１の外周空間に存在する磁性体等を考事
すると、磁場補正用の磁性片６の総重量は数十Ｋｇ程度
となる。また、磁性片６を配置する磁性シム法による磁
場補正では、磁性片６自木の磁化率のばらつき、配置位
置の誤差、あるいは磁性片６を置いたことによって発生
する副次的な磁場変化なとにより、単純に１回の試行だ
けで完成するものでなく、試行錯誤を伴う。と二ろが、
従来の装置では、全体を中空部３かち取り出して再設定
を行うため、再現性や安全性に欠けることになるのであ
る。 二の発明は、上記に鑑み、合理的で効率のよい磁場補正
を行うのに適したＭ　Ｒ装置の磁場補正装置を提供する
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、この発明によるＭＲ装置の磁
場補正装置においては、静磁場マグネッ１〜の円筒状中
空部の内壁の所定角度位置に取り付けｂｓｆｔか　該中
空部の軸方向に伸びる複数のガイド棒と、該カイト棒の
各々の間に着脱自在に挿入される外側及び内側の取付板
と、該取付板に固定された磁性片とか備えられる。

【作　　用】

磁性片は各取付板に固定され、この取付板がガイド棒の
間に着脱自在に挿入される。つまり、各磁性片を、円周
方向に分割して自在に取り付ける二とができる２そのた
め、磁場の円周方向歪を補正するｔ：めの磁性片と、軸
方向歪を補正するｆ、めの磁性片とを分けて設定を行う
ことができる、また、各ガイド棒の間には外側と内側の
２層に取付板か挿入されるので、一方の取付板には粗調
整用の磁性片を、他方の取付板にはＲ調整用の磁性片を
取り付けることにより、最適な磁場補正を達成する磁性
片配置を実現するための調整を合理的且つ効率的に行う
ことができ、再現性も高い６円周方向に分割し且つ外側
・内側に分けて磁性片を取り付けた取付板を抜き差しし
て設定を行うため　−一−ノづつの取付板は重量が大き
くならず、取り扱いも容易で、安全性も高められる。 ［実　施　例］ 以下、この発明の一実施例について図面を参照りながら
詳細に説明する。第１図は、円筒状静磁場マグネットを
その軸に直角な方向で断面したものめ円周方向の１７７
４部分のみを示すものである。 すなわち、円周方向０°〜９０°の範囲の断面図が示さ
れている。他の部分（９０°〜３６０°　）は同じであ
るから省略している。７．５°ｊ７．５゜５２．５°、
８２．５°の各角度線を挟むようにそれぞれ２つのガイ
ド棒６１が所定間隔に配置され、それらのカイト棒６１
の間に取付板６２が挿入される。 ガイド棒６１は全部（全円周）で３２本が静磁場マグネ
・ソトの内壁１１に密着するように取り付けちれ、それ
ぞれ円筒状静磁場マグネットの中空部と同じ長さを有し
ている。取付板６２もガイド棒６と同じに円筒状中空部
マグネットの中空部と同じ長さを有Ｌ７ており、取付板
６２に磁性片６が適宜取り付けちれる（第２図、第４図
、第５図を参７．５°　３７．５°　”ｉ２．５’　、
　８２．５°の各角度上に位置する取は板６２に取り付
けられる磁性片６は均一空間の円周方向歪補正用であり
、他の、０°付近、２２５°付近、４５°付近、６７．
５°付近、９０°付近に配置される大小２種類の幅の取
付板６２に取りイ」けられる磁性片６は軸方向歪補正用
である。 そこで、全円周では、円周方向歪補正用の磁性片６は円
周方向の定められた角度にとびとびに１６点配置され、
軸方向歪補正用磁性片６は円周方向に大小２種類の幅で
とびとびに８箇所に配置される。二とになる ７、５°付近のカイト棒６１、取付板６２、磁性片６を
拡大して示すと第２図のようになる。ガイド棒６１はそ
の長さ方向に沿って伸びる２つのガイド溝を有し、その
ガイド溝のそれぞれに取付板６２及び磁性片６が挿入さ
れる。それぞれのガイド棒６１には２つのガイド溝が設
けられていて、外側と内側との２層に、取付板６２及び
磁性片６が配置される、外側の取付板６２に取り付けら
れる磁性ｈ６は粗調整用であり、内側の取付板６２に収
り付けられる磁性片６は微調整用である。ガイド棒６１
は適宜な手段で取付可能であるが、ここでは、たとえば
第３図に示すように円筒状の静磁場マグネッ１〜の軸方
向両端の端面において、固定具６３などによりネジなど
で内壁１１に固定される。二の第３図は第２図のＡＡ線
で断面した断面図の軸方向の一端付近のみを示すもので
ある。取付板６２及び磁性片６は円筒状静磁場マグネ・
ｖトの軸方向両端よりガイド溝に対して着脱自在に挿入
される。ガイド棒６１及び取付板６２は、ＦＲＰなとの
絶縁物により作られるが、ＳＵＳ材などで作るように１
てもよい。渦電流が問題にならなければ、アルミニウム
などて・もよい。 第４図は第２図のＢＢ線矢視断面図で、取付板６２に取
り付けられた磁性片６の円筒状マグネ・ソトめ軸方向に
おける配置が示されている、この第４図に示すように、
一般には、軸方向に不均等な配置となっている。 磁性片６は取付板６に対して接着等の適宜な手段で１１
ｖ’）　１寸ければよいが、ここでは、第５図で示すよ
うに、取付板６に対して、薄いバネ板をコ字形に形成し
てなるクランプ６４によって取り付けるようにしている
。磁性片６は強磁性体であればよいが、鉄はＳＯ３に比
して電気抵抗が低く、渦電流が大きくなり、また錆の問
題もあるので、マンテルサイト系のＳ　Ｕ　Ｓ材が適し
ている。またフェライト系のＳ　ＬＩ　Ｓ材でもよい。 外側と内側の取付板６２及び両側のガイド棒６１により
囲まれる空間は、磁性片６の収納用の空間で、、？）リ
　必要最大補正量を与える磁性体の量で決定されるが　
たとえば円周方向歪補正用の磁性片６を収納する空間と
して、第２図のような断面での面積が５００ｍｒｎ２程
度あれば実質的に十分であり、これは幅３０ＷＩｌ＼高
さ１７ａｗ＋となる。軸方向歪補正用の磁性片６を収納
する空間についてもこれとほぼ同ヒ高さで十分である。 つぎに上記のような構成の理論的説明を行う。 まず、通常空間は球で表現されるので、均一空間内の磁
場の強度分布は球面調和関数で示される。 磁性片すによる均一空間内の磁場分布も同様に球面調和
関数で示される。磁場の不均一性成分は、ｚｌ、　Ｚ２
．　Ｚ３、Ｚ４．Ｚ’、Ｚ６．　・　、Ｘ、Ｙ、ＺＸ、
ＺＹ、Ｚ２−Ｙ２　　ＸＹ、Ｚ２Ｘ、Ｚ２Ｙ、　・　、
：表現されており、Ｚｌ〜ｚ６．・・・等は均一空間の
マグネット軸方向の磁場の歪を、他の項は均一空間の円
周方向の磁場の歪を表現する。 これら不均一性を示す各成分を補正するために該成分の
みを発生させるべき磁性体の位置、重量はつぎのように
理論的に解明することができる。 ラプラス方程式により、極座標（ｒ、θ、φ）での磁場
の軸成分の一般式は、 ”ＢｎｌｌｌＰ　ｎ’　（ＣＯ８θ）ｓｉｎＩＩｌφ）
九シｚ）ニルジャンドル陪関数 で表すことができる。この式において、ｎ＝ｍ＝０の項
が中心磁場出力、ｎ＝ｏを除くｍ＝０の項が軸方向の歪
、ｍ＝１以上の項が円周方向の歪を表す。 磁性シム法による磁場出力も同様に上式で表現される　
したがって補正用の磁性片が円環を形成した場合、その
対称性からｍ＝１以上の項がすべて消え、軸方向補正用
として最適であることが分かる　ここで、上記のように
４５°の周期構造を持つ磁性体配置を考えると、この配
置の場合、その周期性より、ｍ　＝　８　ｋ　（ｋ　＝
　０　、１　、２　、−　）の項のみが残る。経験的に
ｍ＝８以上の高次項は、ｍ＝０次に比し、て非常に小さ
いことが分かっているので、実施的にこの磁性体配置は
円環とほぼ同機能を有することになる。 また、円周方向の歪について、角度７．５°、３７５°
、５２５°、８２．５°の磁性片６の配置はｍ＝１出力
時にｍ＝２〜４次を消去し、ｍ＝２出力時にｍ＝１．３
〜７を消去するために必要な角度配置となっている。 静磁場マグネ・ソトを構成するコイルは一般に円環状に
巻かれるので、製作精度もよく、円周方向の歪は比較的
少ないが、複数個の円環状コイルの軸方向配置の誤差に
よる軸方向歪は大きなものとなる。また、円周方商工を
補正すべく配置した磁性片６からも副次的に軸方向歪が
若干誘発される。 これに対して、軸方向歪補正用の磁性片６の存在は円周
方商工を誘発しない。よって補正作業は、第１に円周方
向の補正を行い、つぎに軸方向の補正を行うのが合理的
である。さらに、均一空間の磁場分布を球面調和関数に
よって表現した方が均一空間内の磁場測定点の不均一性
を最小２乗法で評価するよりも信頼性が高いので、この
ことからも上記の作業手順が望ましいことが分かる（ｆ
ｉ小小乗乗法評価は円周方向歪、軸方向歪の区別はない
）５ よって、上記の構成において、取付板６２の軸方向でど
の位置にどれだけの量の磁性片６を配置するかは、上記
理論に基づき、均一空間における補正以前の磁場分布を
測定することによって決まる。それにしたがって、まず
、円周方向歪補正用の外側の取付板６２に磁性片６を配
置し、中空部の端面より挿入する。すべての円周方向補
正用取付板６２を挿入し終わったら、その補正結果を測
定する。その結果が円周方商工として所定の許容値に入
りているなら、つきの軸方向歪補正作業に進む、入って
い′ないとき、第２回目の補正量が算出され、その必要
磁性体配置にしたがって内側の取付板６２に磁性片６を
配置する。通常第１回目の補正では、その補正量は大き
く、ラフな補正がなされる、２回目の補正量は小さく、
微調整と考える二とができる。このような２回の補正で
も所定の均一度に達しないときはさらに第３回目の補正
として同町く内側の取付板６２に対する磁性片６の取付
が行われる９ 二の場合、第１回目め補正ではその補正量が大きく、そ
のためマグネ・ソトが磁場を発生している状態で取付板
６２を抜き差しすることは、磁性片６に働く電磁気力の
ため、容易な作業でなく、危険とも言える、そこで、外
側の取付板６２は固定−でおいて、内側の取付板６２の
抜き差しによって２回目の補正作業を行うようにしたこ
とにより、安全性が高まる。第１回目の磁性体配置のた
めの外側の取付板６２の抜き差しは安全のためマグネッ
ト磁場を消磁して行うが、内側の取付板６２の抜き差し
による２回目以降の補正作業は励磁状態で行うことがで
きる５ こうし、て円周方商工の補正を行い、それが所定均一度
に入ったなら、次に軸方向歪の補正作業に移る。このと
きもラフな第１回目の補正作業（外側の取付板６２の抜
き差しによる）と第２回目以降の補正作業（内側の取付
板６２の抜き差しによる）とを順次行うが、１回目の補
正作業は消磁状態で、２回目以降の補正作業は励磁状態
で行う。 円周方商工、軸方向歪とも補正することができたとき、
外側、内側のすべての取付板６２は静磁場マグネ・ソト
端面付近の内壁１１もしくはガイド棒６１あるいは適当
な箇所にネジ等の適宜な手段で固定される５ 上記の理論的な説明でも述べたように、軸方向歪補正に
必要な磁性片６は完全には円環を形成していないが、実
質的には円環と同様の補正機能を有するものである。た
だし、円環欠落部分を考慮すると、配置位置で磁性片６
の重量をその分だけ増加せしめることも望まし２い。 軸Ｈ面歪補正用の磁性片６がこのように円環を形成して
いないため、磁性片６の必要高さく円筒状中空部の半径
方向長さ）を大きくしないようにすることができる。す
なわち、軸方向補正用磁性片６を円環で構成すると、こ
れに円周方向歪補正用磁性Ｗ６が積層され、中空部の有
効な空間が減少してしま６か、これを避けることができ
る。ＭＲ装置では、静磁場マグネットの中空部内に、そ
の中心かｊζ順に尺体、ＲＦアンテナ、ファラディシー
ルト、傾斜磁場コイルを配置しなければならないので、
できるだけ広い空間を確保しておく方かアンテナ感度を
高め及び渦電流損失を低減させる点で望ましいのて　こ
のことは非常に重要である　逆に言うと、磁性片６が占
める空間を小さくて・きるため、静磁場マグネットの中
空部直径を小さくでき　マグネットコストの低下に寄与
することができる 上記の実施例では軸方向歪補正用の磁性片６を配置する
空間と、円周方向歪補正用の磁性片６を配置する空間と
をすべてガイド棒６１で分離したが、同ｉ−歪の補正用
の磁性片６を配置する空間を共通にすることもできる。 これを実現する池の実施例か第６図に示されている。す
なわち、第６図には７５°から５２．５°付近の断面図
が示されているが、この図において、外側の取付板６２
は大小の幅め軸方向歪補正用の磁性片６を取り付けるた
めのものとして一体化され、内側の取付板６２は３７５
°、５２５°の角度位置の２つの円周方向歪補正用磁性
片６を取り付けるためのものとして一体化されている、
この外側の取付板６２を挿入するためのガイド溝を有す
るカイト棒６１は中空部の内壁］１に取り付けられてお
り、内側の取付板６２を挿入するためのガイド溝を有す
るガイド棒６１は支持円筒６５に取り付けられている。 この支持円筒６５はＦＲＰなとの絶縁物で大きめの直径
を有するように作られ、軸長の全長にわたりある角度位
置で切断されて完全な円環をなすようにはされていない
、これを直径か小さくなるように外から力を加えた状態
で中空部に挿入し、弾性的に直径が拡大するようにして
中空部の内壁に密着させるよらにして中空部内に配置す
る。この図では粗調整と微調整のための分離については
示していないが、上記と同様に容易に分離できる。支持
円筒６５は磁場を測定するための測定器の固定壁として
利用可能である６

【発明の効果】

二の発明のＭＲ装置の磁場補正装置によれば、合理的な
磁場補正手順に沿った効率的な補正作業が可能となる、
粗調整と微調整とを分けて行えるので、再現性か向上す
るとともに、安全性も高まる　さ八に磁場の円周方商工
と軸方向歪の補正用の磁性片を、円筒状中空部の円周方
向に並べ、半径方向に重ならないようにしたため、円筒
状中空部ｆ）有効利用空間が増大する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の部分的な断面図、第２図
はさらに拡大した部分的な断面図、第３図は第２図のＡ
Ａ線矢視断面図、第４図は第２図のＢＢ線矢視断面図、
第５図は取付板の斜視図、第６図は他の実施例の拡大部
分断面図、第７図は従来例の模式的な断面図である。 １・・・静磁場マグネット、２・・・コイル、３・・・
中空部、４・・・磁場方向、ら・・・磁場均一空間５６
・・・磁性片、］１・・・内壁、６１・・・ガイド棒、
６２．６６．６７・・・取付板　６３・・・固定具、６
４・・・クランプ、６５・・・支持円筒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）静磁場マグネットの円筒状中空部の内壁の所定角
   度位置に取り付けられた、該中空部の軸方向に伸びる複
   数のガイド棒と、該ガイド棒の各々の間に着脱自在に挿
   入される外側及び内側の取付板と、該取付板に固定され
   た磁性片とを備えてなるＭＲ装置の磁場補正装置。