JPH04357936A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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「ＭＲＩ装置」という）に関
し、特に永久磁石方式による静磁場発生手段を有するも
のにおいて装置周囲の外来電磁波によるノイズの影響を
簡易に低減して、得られる断層像の画質劣化を防止する
ことができるＭＲＩ装置に関する。

【０００２】

【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原子核スピンの密度分
布、緩和時間分布等を計測して、その計測データから被
検体の任意断面を画像表示するものである。そして、こ
の断層像を得るために、被検体に静磁場及び傾斜磁場を
与えた状態で、送信系から上記被検体の生体組織を構成
する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために電磁
波を照射すると共に、上記の核磁気共鳴により放出され
る電磁波を受信系で検出するようになっている。従って
、通常の状態では、装置周囲の外来電磁波によるノイズ
の影響を受け、得られる断層像の画質が劣化することが
あった。

【０００３】これに対処して、従来のＭＲＩ装置は、上
記受信系に、周囲に設置された電子機器及び無線通信機
等の外来からの電磁波がノイズとして混入するのを防止
するため、当該装置全体の周囲六面をアルミニウム、銅
、鋼板等の電磁波シールド材で囲んで電磁シールドして
いた。このようなものをシールドルームと言うが、例え
ば６０ｄＢ，８０ｄＢ，１００ｄＢ程度のシールド性能
を有しており、設計時において計測した外来電磁波に対
して所望の電磁シールド効果を発揮できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなシ
ールドルームによる外来電磁波の混入防止対策では、当
初の計測時のレベルの外来電磁波に対しては有効である
が、ＭＲＩ装置を上記シールドルーム内に設置し使用を
開始した後に、外来電磁波のレベルが当初よりも高くな
った場合は、その外来電磁波をシールドすることはでき
ず、得られる断層像の画質劣化が起きることがあった。 これに対して、上記断層像の画質劣化を防止するには、
前記シールドルームのシールド性能を向上させるしか他
に方法は無かった。この場合は、上記シールドルームの
シールド効果を補強すべく改造するか、或いは最近の外
来電磁波のレベルに合わせて新たなシールドルームを構
築しなければならず、多額の費用と長い工事期間を要す
るものであった。また、このようにして対処しても、そ
の後さらに外来電磁波のレベルが高くなったときは、再
び同様の対応策を講じなければならず、さらに費用と工
事期間がかかるものであった。なお、上記シールドルー
ムでは、外来電磁波に対するシールド効果が完全である
とは言えず、断層像の画質劣化を十分に防止できないと
いう問題点もあった。

【０００５】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、永久磁石方式による静磁場発生手段を有するもの
において装置周囲の外来電磁波によるノイズの影響を簡
易に低減することができるＭＲＩ装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるＭＲＩ装置は、被検体に静磁場を与え
る永久磁石による静磁場発生手段と、傾斜磁場を与える
傾斜磁場発生手段と、上記被検体の生体組織を構成する
原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために電磁波を
照射する送信系と、上記の核磁気共鳴により放出される
電磁波を検出する受信系と、この受信系で検出した電磁
波を用いて画像再構成演算を行う信号処理系と、上記静
磁場発生手段を加熱又は冷却する温度発生体と、この温
度発生体により加熱又は冷却された静磁場発生手段の温
度を検出する温度検出器と、この温度検出器からの検出
信号を入力して上記温度発生体を制御し上記静磁場発生
手段の温度を一定に保つ保温回路とを備えて成る磁気共
鳴イメージング装置において、上記保温回路は、上記静
磁場発生手段の保温温度を任意に可変設定しこの設定温
度となるように上記温度発生体に制御信号を送出する温
度設定回路を備えたものである。

【０００７】

【作用】このように構成されたＭＲＩ装置は、温度設定
回路を備えた保温回路により、永久磁石による静磁場発
生手段の保温温度を任意に可変設定し、この設定温度と
なるように上記静磁場発生手段の近傍に設けられた温度
発生体に制御信号を送出するように動作する。これによ
り、上記温度発生体が加熱又は冷却制御されて上記静磁
場発生手段を加熱又は冷却し、上記の設定温度に上昇又
は降下させてその温度に保つことができる。この場合、
永久磁石による静磁場発生手段は、通常、ある温度係数
を持っており、温度の変化と共に共鳴周波数も変化する
という温度特性を示す。従って、上記静磁場発生手段の
保温温度を任意に可変設定することにより、ＭＲＩ装置
の共鳴周波数を外来電磁波によるノイズ周波数からずら
すことができ、外来電磁波がノイズとして混入するのを
防止できる。

【０００８】

【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。図１は本発明によるＭＲＩ装置の実施
例を示す全体構成のブロック図である。このＭＲＩ装置
は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用して被検体の断層
像を得るもので、図に示すように、静磁場発生磁石１と
、磁場勾配発生系（２，３）と、送信系４と、受信系５
と、信号処理系６と、シーケンサ７と、中央処理装置（
ＣＰＵ）８と、温度発生体９と、温度検出器１０と、保
温回路１１とを備えて成る。

【０００９】上記静磁場発生磁石１は、被検体１２の周
りにその体軸方向（水平方向）または体軸と直交する方
向（垂直方向）に均一な静磁場を発生させる手段となる
もので、上記被検体１２の周りのある広がりをもった空
間に永久磁石方式の磁場発生手段が配置されている。な
お、図１では、上記静磁場の方向を図中の矢印Ａの向き
で示している。

【００１０】磁場勾配発生系は、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向
に巻かれた傾斜磁場コイル２と、それぞれのコイルを駆
動する傾斜磁場電源３とから成り、上記シーケンサ７か
らの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源３を
駆動することにより、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向の傾斜磁場
Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを被検体１２に印加するようになって
いる。この傾斜磁場の加え方により、被検体１２に対す
るスライス面を設定することができる。

【００１１】送信系４は、被検体１２の生体組織を構成
する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために電磁
波を照射するもので、高周波発振器１３と変調器１４と
高周波増幅器１５と送信側の高周波コイル１６ａとから
成り、上記高周波発振器１３から出力された高周波パル
スをシーケンサ７の命令に従って変調器１４で振幅変調
し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器１
５で増幅した後に被検体１２に近接して配置された高周
波コイル１６ａに供給することにより、電磁波が上記被
検体１２に照射されるようになっている。

【００１２】受信系５は、被検体１２の生体組織の原子
核の核磁気共鳴により放出される電磁波（ＮＭＲ信号）
を検出するもので、受信側の高周波コイル１６ｂと増幅
器１７と直交位相検波器１８とＡ／Ｄ変換器１９とを有
して成り、上記送信側の高周波コイル１６ａから照射さ
れた電磁波による被検体１２の応答の電磁波（ＮＭＲ信
号）は被検体１２に近接して配置された高周波コイル１
６ｂで検出され、増幅器１７及び直交位相検波器１８を
介してＡ／Ｄ変換器１９に入力してディジタル量に変換
され、さらにシーケンサ７からの命令によるタイミング
で直交位相検波器１８によりサンプリングされた二系列
の収集データとされ、その信号が信号処理系６に送られ
るようになっている。

【００１３】この信号処理系６は、ＣＰＵ８と、磁気デ
ィスク２０及び磁気テープ２１等の記録装置と、ＣＲＴ
等のディスプレイ２２とから成り、上記ＣＰＵ８でフー
リエ変換、補正係数計算、画像再構成等の処理を行い、
任意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演
算を行って得られた分布を画像化してディスプレイ２２
に断層像として表示するようになっている。

【００１４】そして、シーケンサ７は、ＣＰＵ８の制御
で動作し、被検体１２の断層像のデータ収集に必要な種
々の命令を送信系４及び磁場勾配発生系（２，３）並び
に受信系５に送り、上記ＮＭＲ信号を計測するシーケン
スを発生する手段となるものである。なお、図１におい
て、送信側の高周波コイル１６ａ及び受信側の高周波コ
イル１６ｂ並びに傾斜磁場コイル２，２は、被検体１２
の周りの空間に配置された静磁場発生磁石１の磁場空間
内に配置されている。

【００１５】また、温度発生体９は、上記静磁場発生磁
石１を加熱又は冷却するもので、例えば面状ヒータから
成り、図２に示すように、永久磁石から成る静磁場発生
磁石１及びこれを支持する継鉄２３並びに静磁場の均一
性を高める磁極片２４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２５の内側面に適当数
固定されている。なお、この温度発生体９の数及びその
総電力量は、ＭＲＩ装置の設置場所の室温、保温設定温
度、断熱材２５の断熱能力などにより決まる。また、図
２において、符号２６は上記温度発生体９としての面状
ヒータから発生される熱を反射するアルミ板を示してい
る。

【００１６】さらに、温度検出器１０は、上記温度発生
体９により加熱又は冷却された静磁場発生磁石１の温度
を検出するもので、例えば温度の変化によりその抵抗値
が直線的に変る抵抗から成る温度センサであり、図２に
示すように、例えば静磁場発生磁石１の板面の一箇所又
は複数箇所に穴をあけてその中にそれぞれ設置されてい
る。そして、保温回路１１は、上記温度検出器１０から
出力される検出信号を入力して前記温度発生体９を制御
し、これにより上記静磁場発生磁石１の温度を一定に保
つもので、その内部には上記温度検出器１０からの検出
信号を入力して温度発生体９に電流を供給する電源供給
部２７を備えている。

【００１７】このように構成されたＭＲＩ装置において
、核磁気共鳴を起こす共鳴周波数は、前記静磁場発生磁
石１が発生する静磁場強度で決定され、例えば０．２Ｔ
（テスラ）の静磁場強度の磁石では８．５１５ＭＨｚと
なる。 この場合、永久磁石による静磁場発生磁石１は、通常、
ある温度係数を持っており、温度の変化と共に上記共鳴
周波数も変化するという温度特性を示す。上記の温度係
数は、例えばネオジウム系の永久磁石では−１０００ｐ
ｐｍ／℃程度であり、これを０．２Ｔの静磁場強度の磁
石に当てはめると、−２Ｇ（ガウス）／℃となる。この
ときの温度の変化による共鳴周波数の変化は、例えば−
８．５ＫＨｚ／℃となる。このような温度特性の一例を
図４に示す。

【００１８】ここで、本発明においては、上記保温回路
１１は、その内部に温度設定回路２８を備えて成る。こ
の温度設定回路２８は、上記静磁場発生磁石１の保温温
度を任意に可変設定し、この設定した温度となるように
前記温度発生体９に制御信号を送出するもので、図３に
示すように、電圧Ｖｃｃの供給線に対して並列に接続さ
れ設定すべき温度に対応してそれぞれ抵抗値が異なる複
数個の抵抗Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｎと、これらの抵抗Ｒ１
，Ｒ２，…，Ｒｎにそれぞれ直列に接続され設定したい
温度を選択する設定スイッチＳ１，Ｓ２，…，Ｓｎと、
これらの設定スイッチＳ１，Ｓ２，…，Ｓｎからの信号
及び前記温度検出器１０からの検出信号を入力して比較
し制御信号Ｓｇ１を送出するコンパレータ２９とから成
る。なお、例えば、第一の抵抗Ｒ１は設定温度３０℃に
対応する抵抗値を有し、第二の抵抗Ｒ２は設定温度３１
℃に対応する抵抗値を有し、…、さらに第ｎの抵抗Ｒｎ
は設定温度５０℃に対応する抵抗値を有するものとする
。また、例えば、第一の設定スイッチＳ１は設定温度３
０℃を選択し、第二の設定スイッチＳ２は設定温度３１
℃を選択し、…、さらに第ｎの設定スイッチＳｎは設定
温度５０℃を選択するものとする。そして、上記各設定
スイッチＳ１〜Ｓｎで選択された各抵抗Ｒ１〜Ｒｎの抵
抗値と、前記温度検出器１０のその検出温度における抵
抗値との関係において、コンパレータ２９へ入力する電
圧がＶｃｃ／２を越えた場合に、該コンパレータ２９か
ら制御信号Ｓｇ１を出力するように構成されている。な
お、上記コンパレータ２９から出力される制御信号Ｓｇ
１は、次の電源供給部２７へ入力するようになっている
。

【００１９】次に、このように構成された本発明の保温
回路１１の動作について説明する。まず、前記温度検出
器１０は、検出温度が低い程その抵抗値が大きく、逆に
検出温度が高い程その抵抗値は小さくなる。このような
状態で、設定したい温度を例えば３１℃とし、該当の第
二の設定スイッチＳ２のみをＯＮとする。このとき、上
記設定温度より静磁場発生磁石１の温度が低いとこれを
温度検出器１０で検出し、その温度に対応する抵抗値を
示す。そして、上記第二の設定スイッチＳ２で選択され
た抵抗Ｒ２の抵抗値と、上記温度検出器１０のそのとき
の抵抗値との関係から、コンパレータ２９へ入力する電
圧がＶｃｃ／２を越えることとなり、該コンパレータ２
９から制御信号Ｓｇ１が出力される。その後、この制御
信号Ｓｇ１は電源供給部２７へ入力し、最終的な制御信
号Ｓｇ２として温度発生体９へ電流が供給される。これ
により、上記温度発生体９が発熱して前記静磁場発生磁
石１を加熱する。従って、静磁場発生磁石１の温度は、
徐々に上昇して行く。

【００２０】逆に、上記第二の設定スイッチＳ２で設定
した温度３１℃よりも静磁場発生磁石１の温度が高いと
きは、これを温度検出器１０で検出しその温度に対応す
る抵抗値を示す。このときは、第二の抵抗Ｒ２の抵抗値
と、温度検出器１０のそのときの抵抗値との関係から、
コンパレータ２９へ入力する電圧はＶｃｃ／２より小さ
くなり、該コンパレータ２９からは制御信号Ｓｇ１が出
力されない。従って、温度発生体９には電流が供給され
ず、発熱しない。このときは、上記静磁場発生磁石１の
温度は、徐々に下がって行く。

【００２１】このようにして、静磁場発生磁石１は、上
記第二の設定スイッチＳ２で設定された温度になり、安
定する。そして、この温度が安定した状態で、図４に示
すように、例えば温度ｔ℃において核磁気共鳴の共鳴周
波数が８．５１５ＭＨｚであるとし、外来電磁波による
ノイズの影響が無いとする。

【００２２】ところが、ＭＲＩ装置を設置し使用してい
る間に、周囲の外来電磁波の環境が変り、新たな周囲の
電子機器及び無線通信機等の外来からの電磁波がノイズ
として、上記の共鳴周波数である８．５１５ＭＨｚの近
傍に混入してくることがある。この場合は、前記永久磁
石による静磁場発生磁石１の温度特性を利用して、保温
回路１１の温度設定回路２８の各設定スイッチＳ１〜Ｓ
ｎのいずれかをＯＮし、上記静磁場発生磁石１に対する
設定温度を、図４において例えばｔ℃から（ｔ−１）℃
又は（ｔ＋１）℃のようにずらしてやる。すると、上述
と同じ動作により、静磁場発生磁石１の温度が制御され
、ある時間の後に（ｔ−１）℃又は（ｔ＋１）℃に安定
する。この結果、図４に示す温度特性のグラフから明ら
かなように、核磁気共鳴の共鳴周波数が例えば８．５０
６ＭＨｚ又は８．５２４ＭＨｚのようにずれる。従って
、当初の設定温度のときの共鳴周波数８．５１５ＭＨｚ
に対して混入した外来電磁波によるノイズを受信しない
ようにすることができる。

【００２３】なお、以上の説明では、温度発生体９は、
主として面状ヒータ等の発熱体として説明したが、本発
明はこれに限らず、静磁場発生磁石１に対する設定温度
が室温などの周囲温度よりも低い場合は、冷却体を用い
てもよい。このときは、上記の設定温度に応じて温度発
生体９としての冷却体で静磁場発生磁石１を冷却するこ
ととなる。或いは、温度発生体９として、発熱体と冷却
体の両方を用いてもよい。この場合は、上記静磁場発生
磁石１に対する設定温度を室温と同等として運用するこ
とができる。

【００２４】また、図２においては、温度検出器１０は
、静磁場発生磁石１に設けられた穴内に設置したものと
したが、本発明はこれに限らず、断熱材２５で囲まれた
空間内に設置してもよいし、或いはその両方に設置して
もよい。

【００２５】さらに、図３において、温度設定回路２８
は、それぞれ抵抗値の異なる複数個の抵抗Ｒ１，Ｒ２，
…，Ｒｎと、それと同数の設定スイッチＳ１，Ｓ２，…
，Ｓｎとを組み合わせたものとしたが、これに限らず、
可変抵抗器を用いて設定温度に対応する抵抗値を任意に
セットするようにしてもよい。

【００２６】なお、図１においては、温度発生体９及び
温度検出器１０並びに保温回路１１は、１系統しか設け
ていないが、ＭＲＩ装置の性能、規模等により、２系統
以上設けてもよい。このようにすることにより、静磁場
発生磁石１の温度安定性を増すことができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
温度設定回路２８を備えた保温回路１１により、永久磁
石による静磁場発生手段（１）の保温温度を任意に可変
設定し、この設定温度となるように上記静磁場発生手段
（１）の近傍に設けられた温度発生体９に制御信号を送
出することができる。これにより、上記温度発生体９が
加熱又は冷却制御されて上記静磁場発生手段（１）を加
熱又は冷却し、上記の設定温度に上昇又は降下させてそ
の温度に保つことができる。この場合、永久磁石による
静磁場発生手段（１）は、通常、ある温度係数を持って
おり、温度の変化と共に共鳴周波数も変化するという温
度特性を示すので、上記静磁場発生手段（１）の保温温
度を任意に可変設定することにより、ＭＲＩ装置の共鳴
周波数を外来電磁波によるノイズ周波数からずらすこと
ができ、外来電磁波がノイズとして混入するのを防止で
きる。従って、従来のようにＭＲＩ装置の全体をシール
ドルームで囲むことなく、又は一旦囲んだシールドルー
ムを改造することなく、外来電磁波によるノイズの影響
を簡易に低減することができる。このことから、断層像
の画質劣化を防止して、良い診断画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明によるＭＲＩ装置の実施例を示す全
体構成のブロック図、

【図２】　　上記ＭＲＩ装置の要部を示す中央縦断面図
、

【図３】　　温度設定回路の内部構成を示す回路図、

【図４】　　永久磁石による静磁場発生磁石が示す温度
特性の一例を示すグラフ。

【符号の説明】

１…静磁場発生磁石、　　２…傾斜磁場コイル、　　３
…傾斜磁場電源、　　４…送信系、　　５…受信系、　
　６…信号処理系、　　７…シーケンサ、　　８…ＣＰ
Ｕ、９…温度発生体、　　１０…温度検出器、　　１１
…保温回路、　　１２…被検体、２５…断熱材、　　２
７…電源供給部、　　２８…温度設定回路、　　２９…
コンパレータ、　　Ｒ１〜Ｒｎ…抵抗、　　Ｓ１〜Ｓｎ
…設定スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被検体に静磁場を与える永久磁石によ
   る静磁場発生手段と、傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手
   段と、上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に
   核磁気共鳴を起こさせるために電磁波を照射する送信系
   と、上記の核磁気共鳴により放出される電磁波を検出す
   る受信系と、この受信系で検出した電磁波を用いて画像
   再構成演算を行う信号処理系と、上記静磁場発生手段を
   加熱又は冷却する温度発生体と、この温度発生体により
   加熱又は冷却された静磁場発生手段の温度を検出する温
   度検出器と、この温度検出器からの検出信号を入力して
   上記温度発生体を制御し上記静磁場発生手段の温度を一
   定に保つ保温回路とを備えて成る磁気共鳴イメージング
   装置において、上記保温回路は、上記静磁場発生手段の
   保温温度を任意に可変設定しこの設定温度となるように
   上記温度発生体に制御信号を送出する温度設定回路を備
   えたものとしたことを特徴とする磁気共鳴イメージング
   装置。