JPH04269941A - 核磁気共鳴画像形成装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、静磁界を発生する永
久磁石にその温度を調節するためのヒーターが設けられ
た核磁気共鳴画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】核磁気共鳴画像形成装置（以下ＭＲＩと
記す）は、静磁界中に置かれたスピン及び磁気モーメン
トを持つ原子核が特定の周波数の電磁波のみを共鳴的に
吸収・放出する核磁気共鳴（ＮＭＲ）を用いて人体等の
断層画像を表示する装置である。核磁気共鳴は下記に示
す角周波数ω０　で共鳴する。

【０００３】ω０　＝γＨ０　 ここでγは原子核の種類に固有の磁気回転比であり、Ｈ
０　は磁場強度である。ＭＲＩは静磁場強度Ｈ０　がそ
のまま画像情報に影響するため、静磁場強度Ｈ０　はｐ
ｐｍオーダーの均一性が要求されている。また、ＭＲＩ
は超伝導コイルを用いたもの、常伝導コイルを用いたも
の、永久磁石を用いたものが知られており、このうち永
久磁石型は磁界発生のための電力が不要であり、運転経
費が安く、設置スペースが小さいなどの利点を有してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に永久磁石はその
磁気特性に温度係数を有し、装置の設置環境によって永
久磁石の温度が変化する。この磁石温度の変化は磁石か
ら発生する磁界の変動をもたらす。例えば、フェライト
磁石は温度係数が−０．１８％／℃であり、温度が０．
３℃変化すると磁界強度は５４０ｐｐｍ変化してしまう
。ＭＲＩに用いられる磁界発生装置には極めて均一で広
い磁界空間と、時間的な安定性が要求されている。とこ
ろが永久磁石を使用した磁界発生装置においては磁石温
度の変動は磁界の変動を引き起こし、磁界が不安定にな
る。

【０００５】永久磁石の温度変動を低減する試みは種々
成されており、例えば特開昭６３−４３６４９号公報に
は磁石を断熱部材で覆って断熱部を形成し、且つこの断
熱部の内部にヒーターを設け、そのヒーターに流れる電
流を制御して磁石の温度を一定にすることが記載されて
いる。ところで、ヒーターは一般に適当な電気抵抗を有
しており、電流を流すことによりジュール熱により電力
を熱に変換して発熱させるものである。電流は磁場を形
成するのでヒーターは発熱すると同時に磁場を発生させ
る。交流電流であれば周波数に対応してヒーターの発生
する磁場の方向が高速で反転する。また、直流電流であ
っても温度制御のためにヒーターがオン・オフするので
磁場変動が生じる。ヒーターが発生する磁場による静磁
場空間内の磁場変動は１ｐｐｍ程度の微小なものである
が、ＭＲＩの撮像中に上述の様な高速の磁場変動が生じ
るとＭＲＩの画像に悪影響を及ぼしていた。

【０００６】例えば、ＮＭＲ検出用信号の周波数を分析
して位置を特定する際、磁界が変動するとその変動に対
応して周波数が変化し位置情報が変動する。特開昭６３
−４３６４９号公報には画像に影響を与える磁場変動の
制限値は５ｐｐｍ／時間であることが示されている。さ
らに２次元フーリエ変換法やスピンワープ法ではＮＭＲ
検出用信号の位相にも位置情報を持たせることが行なわ
れているが、位相を解析して位置を特定する場合には周
波数解析の場合よりも更に磁場変動の制限値はより厳し
くなる。画像を得るため各画素を走査（スキャン）する
際の各走査線（ライン）毎の変動が一定であれば画像表
示位置がずれるのみで画質には影響が少ない。ところが
変動が各ライン毎にランダムである場合、位置情報が別
の画素と誤認され、画質に大きな影響を与える。高速の
磁場変動は上記のランダムな変動を引き起こす事になり
磁場変動の制限値は０．１ｐｐｍ以下とされる。従って
、１ｐｐｍの変動であっても高速の変動（例えばヒータ
ーのオン・オフ）であれば画像に影響を与えるものであ
る。従って、温度調整するためのヒーターはＭＲＩ測定
空間より離れた位置、例えば磁界発生装置の外側に設け
られ、上記のようなヒーター電流にもとずく高速の磁場
変動の影響のないようになされていた。

【０００７】しかしながら、温度を更に精度良く調節し
ようとする場合には、ヒーターの磁界発生装置内への設
置が所望されるわけである。この発明は、以上の点に鑑
み、安定で均一な磁界空間を得るため、すなわち、精度
の良い温度調節をするため、ＭＲＩ測定空間に近接して
設置しても高速の磁場変動を生じることのないヒーター
を有するＭＲＩを提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、永久
磁石により静磁界を発生させる磁界発生装置を有し、こ
の永久磁石の温度を調節するためのヒーターが設けられ
た核磁気共鳴画像形成装置において、このヒーターは一
対の端子間に電流によって発熱する発熱体からなり、こ
の発熱体は一方の端子からその中間部へ流れる電流と、
その中間部から他方の端子へ流れる電流とが互いに逆向
きに且つ近接するようになされている。

【０００９】

【作用】この発明によればヒーターによって永久磁石の
温度を一定に保ち温度による磁場変動を無くすことが出
来、その際、ヒーターに流れる電流によって形成される
磁場が、電流の往路と復路とで打ち消す。このため、ヒ
ーターに交流を流したり或いは直流をオン・オフした場
合においても、高速の磁場変動を画質に影響しない程度
に軽減できる。

【００１０】

【実施例】以下に、図面を参照して、この発明を詳細に
説明する。図１はこの発明のＭＲＩの実施例におけるヒ
ーターを用いた磁界発生装置を示す。この実施例におい
ては、８個の台形永久磁石ブロック１をリング状に配置
してリング状磁石２を構成している。隣接する永久磁石
ブロック１間にはそれぞれ非磁性体のスペーサ３が設け
られ、永久磁石ブロック１はスペーサ３を介して隣接す
る永久磁石ブロック１と接合されている。リング状磁石
２の外周面において各永久磁石ブロック１に例えばアル
ミニウム板のような非磁性体の保護部材４が貼り付けら
れる。この保護部材４は各永久磁石ブロック１の表面保
護の役目を果たす。

【００１１】リング状磁石２の表面にはヒーター５が貼
り付けられる。つまりリング状磁石２の外周面にヒータ
ー５ａが、端面にヒーター５ｂが、内周面にヒーター５
ｃがそれぞれ貼り付けられる。ヒーター５ａは保護部材
４に接する面積が大きくなるように平面状のものがよく
、保護部材４に両面粘着テープ等によって貼り付けられ
る。保護部材４を設けない場合にはヒーター５ａを永久
磁石ブロック１に直接貼り付けてもよい。ヒーター５ａ
の外側は断熱材６ａで覆われ、リング状磁石２の端面の
ヒーター５ｂの外側は断熱材６ｂで覆われる。

【００１２】内周面のヒーター５ｃの近くにその温度を
検出する温度センサ７が設けられ、内周面ヒーター５ｃ
の内側に、リング状磁石２と同軸心の傾斜磁場コイル８
が設けられる。図２はこの発明の特徴部分であるヒータ
ーの具体例を示す。２枚の面状の発熱体１１ａ、１１ｂ
が近接対向して平行に設けられており、発熱体１１ａ、
１１ｂの間には絶縁層１２が介在され、発熱体１１ａ、
１１ｂの外側は絶縁層１３、１４で覆われその周縁部が
封止されている。発熱体１１ａ、１１ｂの各両端にはそ
れぞれその側縁に沿った電極１５ａ、１５ｂ及び１６ａ
、１６ｂが設けられている。また、発熱体１１ａ、１１
ｂの一端側の電極１５ａ、１５ｂの端部に結線部１７が
、他端の電極１６ａ、１６ｂの端部に結線部１８が設け
られている。

【００１３】図２Ｂに示すように結線部１７には電力供
給用のリード線１９ａ、１９ｂの一端が取付けられてお
り、一方のリード線１９ａはハンダ２１ａによって発熱
体１１ａの電極１５ａに結線されており、他方のリード
線１９ｂは同様にして発熱体１１ｂの電極１５ｂに結線
されている。これらリード線１９ａ、１９ｂの電極との
接続部は共通の樹脂２２がモールドされ、その上に端子
カバー２３がかぶされて保護されている。また、結線部
１８は図２Ｃに示すように導線２４の両端が発熱体１１
ａ、１１ｂの電極１６ａ、１６ｂにハンダ２５ａ、２５
ｂにより接続されている。これら導線２４の接続部は共
通の樹脂２６がモールドされ、その上に端子カバー２７
がかぶされて保護されている。

【００１４】このような構成において、電流は一方のリ
ード線１９ａより供給され、結線部１７の例えば電極１
５ａから下側の発熱体１１ａの全面を電極１６ａに向っ
て流れ、更に結線部１８で導線２４を通じて電極１６ｂ
に達し、これより上側の発熱体１１ｂの全面を電極１５
ｂに向って流れ、他方のリード線１９ｂに戻ってくる。 よって発熱体１１ａ、１１ｂに流れる電流は大きさが同
じで、方向が逆であり、かつ近接しているため両電流に
より発生する磁場が打ち消しあうことになる。ここで近
接とは、互いの逆向き電流による磁場の打ち消しで残っ
た磁場がＮＭＲ信号に影響を及ぼさない程度の大きさに
なるようになされていることをいう。なお、リード線１
９ａ、１９ｂはそれ自体の発生する磁場を相殺するため
２本がツイストされている。

【００１５】図３はこの発明の特徴部分であるヒーター
の他の具体例を示す。２枚の面状ヒーター２８ａ、２８
ｂが両面粘着テープ２９で接着されている。ヒーター２
８ａ、２８ｂはそれぞれ面状発熱体３１ａ、３１ｂがそ
れぞれ絶縁層３２ａ、３２ｂと３３ａ、３３ｂとにより
挟まれて封止されている。３１ａ、３１ｂの両側縁部に
は電極３４ａ、３５ａ、３４ｂ、３５ｂが設けられてい
る。

【００１６】リード線３６ａ、３６ｂの各一端がそれぞ
れ電極３４ａ、３４ｂにハンダ３７ａ、３７ｂで接続さ
れ、これら各接続部は樹脂３８ａ、３８ｂのモールドと
その上の端子カバー３９ａ、３９ｂとにより保護されて
いる。電極３５ａ、３５ｂが導線４１で接続され、その
各接続部は樹脂と端子カバー４２ａ、４２ｂでそれぞれ
封止される。

【００１７】この場合もリード線３６ａ、３６ｂ間に電
流を流した場合に、ヒーター２８ａ、２８ｂに流れる電
流の大きさが同じで方向が逆になるため両電流により発
生する磁場は打消し合う。図４はこの発明の要部である
ヒーターの更に他の具体例を示す。発熱体としてニクロ
ム線４４が用いられた場合で、ニクロム線４４はシリコ
ンラバーのような板状絶縁部４５に保持されている。

【００１８】ニクロム線４４の配線パターンは一方の端
子４６ａより始まり、絶縁部４５の短辺に平行に延長し
、一方の長辺の近くに達すると適当に長辺に沿って延長
した後、折り返されて、他方の長辺側に延長され、その
他方の長辺に達するとこれに沿って適当に延長された後
、折り返されることを繰返し、絶縁部４５の他方の短辺
に達すると同様なパターンで一方の短辺側に折返され、
往路パターンと復路パターンとが互いにかみ合った状態
で、互いに接近している。復路パターンの端は他方の端
子４６ｂに接続される。端子４６ａ、４６ｂにリード線
４７ａ、４７ｂの各一端が接続される。リード線４７ａ
、４７ｂ間に電流を流すとニクロム線４４の往路パター
ンと復路パターンとに流れる電流はその互いに近接する
部分においても電流の大きさが同じで方向が逆になるの
で、これら電流によって発生する磁場が互いに打消され
る。

【００１９】図５にヒーター５の発熱を制御する電気回
路例を示す。１００Ｖの商用交流電力がブレーカー、サ
ーキットプロテクタ５２、ＳＳＲ（ソリッドステートリ
レー）を順次通じてヒーター５に供給される。ヒーター
５の温度が温度センサー７によって検知され、その検知
出力は温度調整器５４に入力される。温度調整器５４は
測定された温度と設定温度との差にもとずき、ＳＳＲ５
３を制御してヒーター５に流れる電流をオン・オフし、
温度を一定に保つ。ブレーカー５１は回路に過電流が流
れるのを保護し、サーキットプロテクタ５２はヒーター
５の加熱や温度センサー７の異常を温度調整器５４が検
知した場合に回路を開いて安全を保つために設けられて
いる。

【００２０】以上のような構成により、ヒーターを流れ
る電流による磁場をほぼ打ち消すことが出来、ＭＲＩの
測定空間に近い位置に、前記各具体例に示すようなヒー
ターを設置しても、ほとんど測定に影響が無くなり、よ
り精密な温度制御が可能となった。また、室内では対流
により室内上部の方が温度が高くなりやすく、また磁界
発生装置内に設置され傾斜磁場等を発生させるコイル等
は電流により発熱する。その上、磁石全体が等しく温度
変動するのでなく磁石の部分によって温度変動が異なる
場合は磁界の均一性を悪化させる。従って、ヒーターを
例えば磁界発生装置内と磁界発生装置外とに設置してそ
れぞれの温度調整をしたり、磁界発生装置上部と下部の
それぞれで温度調整をしたりすることにより、磁界発生
装置の部分的な温度の変動を軽減し、磁界の均一性を向
上することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によればヒ
ーターから発生する磁場が互いに打消されるため、交流
電流やヒーターのオン・オフによる高速で微小な磁界変
動が軽減され、磁石に接近してヒーターを設けることが
でき、磁石温度を精密に制御でき高精度のＭＲＩが得ら
れる。

【００２２】また、磁界発生装置の内部と外部とでそれ
ぞれ別個に温度調整が可能となり、このようにした場合
には、さらに温度の均一性が向上し、このため磁界の変
動が抑えられ、良好なＭＲＩ画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のＭＲＩにおける磁界発生装置の一例
を示す図。

【図２】Ａはこの発明の要部であるヒーターの一例を示
す平面図、ＢはＡのＡＡ線断面図、ＣはＡのＢＢ線断面
図である。

【図３】Ａはヒーターの他の例を示す平面図、ＢはＡの
ＣＣ線断面図である。

【図４】ヒーターの更に他の例を示す平面図。

【図５】ヒーターを制御するための電気回路例を示す図
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　永久磁石により静磁界を発生させる磁
   界発生装置を有し、その永久磁石の温度を調節するため
   のヒーターが設けられた核磁気共鳴画像形成装置におい
   て、上記ヒーターは一対の端子間に電流によって発熱す
   る発熱体よりなり、その発熱体は一方の端子からその中
   間部へ流れる電流と、その中間部から他方の端子へ流れ
   る電流とが互いに逆向きに且つ近接するように設けられ
   たことを特徴とする核磁気共鳴画像形成装置。