JPH04180732A - 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によって構成される対
向型の静磁場発生手段を用いた磁気共鳴イメージング装
置（以下、ＭＨＩ装置と称す）に係り、特に静磁場発生
手段の温度変動量に低減するために、傾斜磁場コイルで
の発熱を抑制できるように電気抵抗値の低い構造とした
傾斜磁場コイルを有するＭＲＩ装置に関する。

〔従来の技術〕

ＭＨＩ装置は、ＮＭＲ現像を利用して計測した信号を演
算処理することで、被検者中の核スピンの密度分布、緩
和時間分布等を断層像として画像表示するものである。

このＮＭＲ現像を発生させ−２＝ るだめには、空間的に一様な強度と方向を持った静磁場
が必要である。被検者に対する静磁場の方向によって、
ＭＲＩ装置は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１〜コイルを使用できるという利点を持つ
。垂直磁場方式の静磁場発生装置としては、専ら永久磁
石を用いた方式が採用されている。永久磁石方式では、
漏洩磁場が少なく装置の設置が容易である。また、他の
常電導や超電導方式とは異なり、−旦着磁してしまえは
、その後は磁場発生に電力及びヘリウ１３などの冷媒を
必要としないので、ランニングコストがかからないとい
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２０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内の静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６０−８８４
０７号などで述へられているが、通常は周辺部が盛り」
二かり内部に窪みを有する形状を用いている。

一方、ＭＲＩ装置では上記した静磁場以外に、受信信号
の位置情報を得るために空間的に磁場強度が変化する傾
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１
０ａ、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１０ａ、１０ｂの各々は、ｘ、ｙ、ｚの３方向に対応
する３つの傾斜′６Ｍ、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Ｄ（Ｌ
）ができるだけ広いことが望ましい。

このため、例えば特開平］−６４６３８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
のが理想的である。このためには、傾斜磁場コイルの直
径及び厚さを磁極片の窪みの寸法以下にする必要がある
。そこで、前記特許に記載されているように、傾斜磁場
を発生するのに必要な幾何学パターンの溝を絶縁板に彫
り、この溝内に銅線を配置する構造を採っていた。

なお」１記した以外にも、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、被検
者からのＮ　Ｍ　Ｒ高周波信号を受信するための受信コ
イル３０、更に受信信号を基に各種画像を計算する画像
再構成装置などが必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

静磁場発生装置に永久磁石を用いた場合の技術的問題点
は、温度変化による永久磁石の磁場変動が大きいことで
ある。例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石の場合には−１２０
０ｐｐｍ／’Ｃ、フェライト磁石では−１８００ｐｐｍ
／℃温度係数を持つ。Ｍ’ＲＩの撮影において良好な画
像を得るためには、撮影中の磁場変動量が小さくなけれ
ばならない。この許容値は、静磁場強度が強くなるほど
厳しくなるが、例えば０．２Ｔ（テスラ）の場合には４
〜５ｐｐｍ程度以下であることが望ましい。従って、許
容される磁石の温度変動量は、０．００２〜０．００４
℃以下と非常に小さなものである。

一方、磁気回路に近接して取り付けた傾斜磁場コイルに
は、数アンペアから数十アンペアの大電流が流れる。こ
の場合に、傾斜磁場コイルの電気抵抗値が大きいと、発
生する熱量が大きくなり、これにより永久磁石の温度が
変動し問題となる。

他方、前記特許の様に絶縁板に彫った溝内に上ら銅線若
しくは丸銅線を埋めるという方法を取る場合、溝の断面
積に対して銅線の断面積がかなり小さくなるという問題
がある。止り銅線の場合には、線材の最外径に対してそ
の実効断面積はかなり小さくなるし１、丸鋼線の場合に
は、曲げにくくなるのであまり断面積の大きなものは使
用できない。更に、溝の断面は矩形状に彫られているに
も拘らず、その中に配置する銅線は円状であるため無駄
な空間が生し、実効的な傾斜磁場コイルの電気抵抗値奈
更に大きくしていた。

このために傾斜磁場コイルの電気抵抗値を充分に小さく
することができず、撮影を行なっている間に永久磁石が
次第に加熱されてしまう。そのため、静磁場強度が変動
し、良好な画像が得られなくなるという問題があった。

本発明では、以」二に述へた問題点を解消し、静磁場発
生装置の温度変動を引き起こさないように。

限られた空間に配置出来るにも拘らず電気抵抗値の低い
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、永久磁石を用いて検査対象
に空間的に一様な静磁場を加えるための静磁場印加手段
と、前記静磁場の一様性を向上させるために対向して配
置された磁極片と、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及び、磁気共鳴イメージ
ングに必要な高周波パルス印加手段、信号検出手段２画
像再構成手段とを備えた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を板状の電気絶縁部材と該
電気絶縁部材に設けた溝中に固定した複数の平角銅線と
で構成したものである。

また、前記平角銅線の断面寸法が、厚さが０．８ミリか
ら１．５　ミリ、幅が３ミリから６ミリの範囲としたも
のである。

更に、前記電気絶縁部材に設けた溝の深さが、前記平角
銅線の幅よりも浅くしたものである。

〔作用〕

上記のように傾斜磁場コイルを構成することによって、
磁気回路の磁極片窪み内部に納めることが可能で、且つ
電気抵抗値の低い傾斜磁場コイルを得ることができるた
め、撮影空間を狭めることなく、磁気回路の温度変動を
抑制し、良好な断層画像を得ることを可能とできる。

〔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
。

第３図に従来の傾斜磁場コイルの構造を示す。

第３図（ａ）は、絶縁板に彫られた電流路となる溝、第
３図（ｂ）がその断面、第３図（ｃ）は断面の部分拡大
図である。先にも述べたように、ガントリーの開１コ部
を大きく取るために、傾斜磁場コイルは磁極片内部の窪
めに配置している。この窪みは通常、深さが２０〜５０
ミリ、内直径が７００−１３００ミリ程度である。その
内部に設置する傾斜磁場コイルの寸法（直径（Ｄ）Ｘ厚
さ（ｔａｃ））は、自ずとそれ以下に制限する必要があ
る。第３図（ａ）は、Ｘ方向の傾斜磁場コイル側から見
た傾斜磁場コイルのパターン１７を示している。Ｙ方向
の傾斜磁場コイルは、この裏側にＸ方向のパターンを丁
度９０度向回転せた格好で設けている（点線１８で示す
）。

傾斜磁場コイルの具体的な構造は、第３図（ｃ）に示す
ように、絶縁板１１に彫られた＠Ｗ、深さＨの溝１２の
中に、直径Ｐの銅線１３を挿入するものとなっている。

銅線１３の直径Ｐとしては、より銅線を用いる場合には
溝幅Ｗよりも若干小さなものを選んでおけば良い。しか
し、丸鋼線の場合にはパターンの屈曲部での作業性を考
えると、３ミリ以下のものが適当である。また、銅線の
断面積Ｓ。は、丸鋼線の場合はほぼπ・（Ｐ／２）”、
またより銅線の場合には０．８×π・（Ｐ／２）２の程
度となる。

一方、傾斜磁場コイルの磁場生成効率を所望の値にする
ために必要なパターンのターン数は決まっているから、
溝幅Ｗを大きくするためには溝間のピッチ（ｄ）を詰め
なければならない。従って、溝間の隔壁の強度をある程
度以上に保つために必要なｄによって、溝幅Ｗが制限さ
れる。また、溝深さＨを溝幅Ｗに比べてあまり大きくす
ると、溝の中に銅線を挿入する作業が困難になるし、絶
縁板の機械的強度も低下する。従って、機械的強度や加
工性を考えると、Ｗ＝３〜５ｍｍ、Ｈ＝３〜５何が適当
な範囲である。

例えば、Ｗ＝　４　ｍｍ、　Ｉ−Ｉ　＝　５　ｍｍの溝
を考えた場合、直径Ｐが３．７　ミリのより銅線をその
中に入れた場合、銅線の断面積Ｓ。と溝断面積Ｓ、（Ｗ
ＸＩ−１）の比率は、約０．４　　となる。また、丸鋼
線では、直径３ミリのものを用いたとしても、この比率
は０．３５程度にしかならない。従って、溝の中で電流
の流れない無駄な空間の割合が大きいと言える。

欣に、本発明による傾斜磁場コイルの断面拡大図を第１
図に示す。この図において、絶縁板１１の構造は、第３
図に示した従来構造のものと同一である。従来と異なる
のは、電流を流すための導線に複数の平角銅線１５を用
いていることである。

この構造を採用することで、電流の流れない無駄な空間
を減らすことができ、導線断面積Ｓ。と溝断面積Ｓ□と
をほぼ同し程度（Ｓｏ／Ｓ□＝０．８５〜０．９５）に
まてすることができる。この結果、傾斜磁場コイルの実
質的な抵抗値を下げることができる。また、平角銅線１
５を一本ではなく、複数本にして用いたのは、パターン
の屈曲部においてスムーズに銅線を曲げられるようにす
るためである。例えば、先に挙げたＷ　＝　４．　＋ｍ
ｎ　、　Ｈ＝　５　ｎｗｎの溝を考えると、第３図（ａ
）のＡ指部に示すようにパターンが小さな曲率で曲がっ
ているところに、例えば厚さａが３．８　ミリ、幅すが
５．０　ミリの平角銅線を挿入することは実際上、不可
能である。

しかし厚さａが０．９　　ミリで＠ｂが５．０　　ミリ
の平角銅線を４本用いると、１本毎の銅線は容易に曲げ
られるので、先のようにパターンが急激に曲がる部分で
も問題なく、溝中に納めることが可能である。この場合
の断面積比率は、Ｓｏ／Ｓ、＝０．９　　となり、従来
のものに比して約２．３倍以上も改良されている。

実験によれば、作業性が良く、実用的な平角銅線の寸法
としては厚さａが０．８〜１．６ミリ、幅すが３〜６ミ
リの範囲であった。この寸法及び平角銅線の本数は、採
用する傾斜磁場コイルのパタ一ン、ターン数、必要電流
等によって選択すれば良い。

また、製作の作業性を更に良くするためには、パターン
の急峻な曲がり部分の溝幅を通常の部分よりも若干広げ
ておくことが有効である。溝加工にはＮＣエンドミルを
用いることができるから、溝幅を一部分だけ広げる加工
は、プログラムに若干の修正を加えるだけで行え、容易
である。

更に作業性を良くするためには、第２図の様に、溝の深
さＨを銅線の幅すよりも浅くすることが有効である。溝
が浅いと銅線を挿入する際に、銅線の捩じれが少なくな
り、素直に収まるようになる。

以上で述へたいずれの場合にも、銅線を挿入した後に接
着剤を溝中に流し込んだり、電気絶縁部材によって銅線
を押さえ込んだりするなどの手段を講じ、銅線を固定す
る必要がある。

以」二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」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。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来技術が持っていた特長（即ち、ガ
ントリ開口を狭めることなく、直線性に優れた傾斜磁場
コイルを安価に製造できる）を損なうことなく、電気抵
抗値を大幅に低減できる構造を可能とした。その結果、
傾斜磁場コイルに大電流が流れた場合にも発熱量が少な
く、永久磁石の温度変化を抑制できるので良好な断層画
像を得ることができる。

【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構造を示すため
の断面図、第２図は別の実施例を示すための断面図、第
３図は従来の傾斜磁場コイルを示すための平面図及び断
面図、第４図は従来のＭＨＩ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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、永久磁石を用いて検査対象に空間的に一様な静磁場
   を加えるための静磁場印加手段と、前記静磁場の一様性
   を向上させるために対向して配置された磁極片と、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
   加手段及び、磁気共鳴イメージングに必要な高周波パル
   ス印加手段、信号検出手段、画像再構成手段とを備えた
   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を板状の電気絶縁部材と該電気絶
   縁部材に設けた溝中に固定した複数の平角銅線とで構成
   したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 ２、前記平角銅線の断面寸法が、厚さが０．８ミリから
   １．５ミリ、幅が３ミリから６ミリの範囲であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の磁気共鳴イメ
   ージング装置。 ３、前記電気絶縁部材に設けた溝の深さが、前記平角銅
   線の幅よりも浅いことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の磁気共鳴イメージング装置。