JPH05285119A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】静磁界発生磁気回路の温度を安定化させると共
に、静磁界の均一度を向上させ、高速撮像やアンジオ計
測などのシーケンスを多用しても画像の歪やぼけを生じ
ないＭＲＩ装置を提供することにある。 【構成】そして、Ｘ軸用傾斜磁場コイル４ｘとＹ軸用傾
斜磁場コイル４ｙとの間に密着して熱吸収板６０を取り
付け、この熱吸収板６０の溝６３に熱を伝達するヒート
パイプ５５を嵌合し、ヒートパイプ５５の先端に取り付
けたフィン５６により自由空間へ熱を放熱する。 【効果】放熱装置を設けることにより傾斜磁場コイルの
駆動により発生した熱が傾斜磁場コイルと静磁界発生磁
気回路の磁極片との間隙にこもることなく、自由空間に
逃がすことができる。これにより、上記静磁界発生磁気
回路の温度を安定化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石を用い核磁気
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、特に静磁界発生磁気回路の温度を
安定化できると共に、発生する静磁界の均一度を向上す
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、その計測信号を演算処理
し、上記検査部位の断層像として画像表示するものであ
る。ここで、人体などの空間的に広い範囲を計測対象と
する場合には、直径３０〜５０ｃｍの球空間から成る計
測空間内において０．０５〜２Ｔ程度の静磁場を数１０
ｐｐｍ以下の均一度で発生させる磁界発生装置が必要で
ある。

【０００３】そして、上記磁界発生装置として永久磁石
を用いた従来のＭＲＩ装置を図８及び図９を用いて説明
する。図８はＭＲＩ装置を示す斜視図であり、図９はそ
の中央縦断面図である。このＭＲＩ装置は、永久磁石を
用いＮＭＲ現象を利用して被検体の検査部位の断層像を
得るもので、図８及び図９において一対の永久磁石１
ａ，１ｂは、両者間に被検体が入り得る空隙Ａを形成し
て上下に対向配置されている。これらの永久磁石１ａ，
１ｂは、上記空隙Ａ内に静磁場を発生するためのもの
で、例えば円盤状に形成されており、それぞれ上下の継
鉄２ａ，２ｂによって支持されている。

【０００４】これらの継鉄２ａ，２ｂは、上記永久磁石
１ａ，１ｂ及び後述の磁極片３ａ，３ｂを所定の間隔を
開けて対向配置すると共に磁路を形成するもので、例え
ば横幅よりも奥行きの方が短い長方形に形成されてい
る。そして、上記上下の継鉄２ａ，２ｂは、複数の縦の
継鉄２ｃ，２ｃ，…によって対向支持されている。これ
らの縦の継鉄２ｃは、上下の継鉄２ａ，２ｂを所定の間
隔を開けて対向配置すると共に上記永久磁石１ａ，１ｂ
による磁路を閉じさせるもので、内部に磁束を通しやす
い部材で形成され、例えば上下の継鉄２ａ，２ｂの四隅
に一本ずつ合計四本立設されており、上記空隙Ａ内に設
定された計測空間を通る磁束の戻り回路をそれぞれ形成
している。上記一対の永久磁石１ａ，１ｂの空隙Ａ側の
対向面には、それぞれ磁極片３ａ，３ｂが磁気的及び機
械的に固着されている。

【０００５】これらの磁極片３ａ，３ｂは、上記空隙Ａ
内の所定の領域に設定され被検体の検査部位が入る計測
空間における静磁場の均一度を高めるものであり、略円
盤上に形成されると共にその周縁部には環状突起を設け
て構成されている。そして、上記一対の永久磁石１ａ，
１ｂと、継鉄２ａ，２ｂ，２ｃと、磁極片３ａ，３ｂと
により、被検体が挿入される計測空間に均一な静磁場を
発生させる静磁界発生磁気回路を構成している。

【０００６】上記磁極片３ａ，３ｂの空隙Ａ側に面する
内側には、図９に示すように、傾斜磁場４ａ，４ｂがそ
れぞれ近接配置されている。この傾斜磁場コイル４ａ，
４ｂは、上記磁極片３ａ，３ｂによる均一な静磁界に加
算する傾斜磁界を発生するもので、この傾斜磁界を加え
て位置を磁界の大きさに対応させ、その位置に応じた共
鳴周波数を発生させるようになっている。そして、この
傾斜磁場コイル４ａ，４ｂは、上記磁極片３ａ，３ｂの
環状突起の内部に入り得る円形の板により、内側からＸ
方向、Ｙ方向及びＺ方向の三種類のコイルを配置して構
成されている。

【０００７】また、上記傾斜磁場コイル４ａ，４ｂの内
側には、照射コイル５が設けられている。この照射コイ
ル５は、前記空隙Ａ内に位置する被検体に核磁気共鳴を
起こさせるための電磁波を印加するもので、上記空隙Ａ
の周囲を囲む円筒状に形成されている。そしてこの照射
コイル５の内側には、受信コイル６が配置されている。
この受信コイル６は、上記被検体から放出される核磁気
共鳴信号を受信するもので、前記空隙Ａに位置する被検
体の周りを覆うように形成されている。

【０００８】そして、前記静磁界発生磁気回路の周囲に
は、温度調整手段７が設けられている。この温度調整手
段７は、上記静磁界発生磁気回路の温度を一定に保つも
ので、永久磁石１ａ，１ｂ及び継鉄２ａ，２ｂ，２ｃ並
びに磁極片３ａ，３ｂ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なる断熱材８の内側面に貼り付け
たアルミ板１０の内側に固定された面状ヒータ９とから
なる。なお、上記断熱材８は、被検体が空隙Ａ内に入れ
るようにその中央部が開口した形とされている。また、
以上の静磁界発生磁気回路の全体は、図８に示すよう
に、前面用のガントリカバー１１ａ及び後面用のガント
リカバー１１ｂ、側面用のガントリカバー１１ｃ、上面
用のガントリカバー１１ｄで覆われている。

【０００９】ここで、上記ＭＲＩ装置において永久磁石
１ａ，１ｂを使用した静磁界発生磁気回路は、周囲温度
の変化によりその静磁場の強度が変化する傾向がある。
一般に、その温度係数は、−１０００ｐｐｍ／℃であ
り、温度が１℃上がると磁気強度は１０００ｐｐｍ弱く
なるものであった。このように、温度の影響を受けて静
磁界の大きさが変化すると、静磁界に対して傾斜磁場コ
イルにより発生させられる傾斜磁場を加えて位置を磁界
の大きさに対応させ、その位置に応じた共鳴周波数を発
生させて、この共鳴周波数を持つＮＭＲ信号を検出して
位置の特定を行う動作に誤差が生じることとなるもので
あった。

【００１０】そして、この位置検出のずれは、画像の
歪、ぼけをも生じる原因となるものであった。また、一
般に、静磁界の変化によって画像に影響を与える制限値
は、５ｐｐｍ／時間であるとされる。この基準からする
と、静磁界発生磁気回路の周囲温度の変化は、１時間に
５／１０００℃以内に抑えることが必要となる。

【００１１】ところが、最近のＭＲＩ装置では高速撮像
や患者スループットの向上に加え、血流を計測し画像化
する二次元ＴＯＦアンジオグラフィ計測機能（以下、ア
ンジオ計測という）を搭載することが必要不可欠となっ
てきている。このアンジオ計測は、スピンの結像に傾斜
磁場の反転を利用するグラジェントエコー法にリフェー
ズ機能（位相戻し機能）を加えたシーケンス（ＧＲ）を
利用し、非常に短いＴＲ（繰り返し時間）、薄いスライ
ス厚で長時間スキャンする撮像法であり、これに使用す
る傾斜磁場の強度及び使用頻度（デューティー）は今ま
での撮像法（スピンエコー法等）に比べ数倍に達してい
る。

【００１２】従って、図９に示す傾斜磁場コイル４ａ，
４ｂに印加される電流も使用する傾斜磁場に比例して増
大すると共に、電流の二乗に比例して発生する熱も増大
していた。傾斜磁場コイル４ａ，４ｂは基本的に銅線で
構成されるため、これに電流を流すと電気抵抗により発
熱する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図８に示す従来のＭＲ
Ｉ装置においては、傾斜磁場コイル４ａ，４ｂが磁極片
３ａ，３ｂの内側にてその環状突起の内方に水平方向は
ほぼすきまなく近接配置されているので、上記傾斜磁場
コイル４ａ，４ｂで発生した熱が、自由空間に放出され
ず、上記磁極片３ａ，３ｂと傾斜磁場コイル４ａ，４ｂ
との間隙にこもる現象が生じるものであった。そして、
上記間隙にこもった熱により、上記磁極片３ａ，３ｂの
温度が上昇することがあった。

【００１４】この点に関し、永久磁石１ａ，１ｂ及び磁
極片３ａ，３ｂを含む静磁界発生磁気回路の周囲に設け
られた断熱材８及び面状ヒータ９からなる温度調整手段
７により、上記静磁界発生磁気回路の温度を一定に保つ
ように制御しているが、シーケンスの種類により傾斜磁
場コイル４ａ，４ｂの発熱の仕方が異なると共に、空隙
Ａの上方に位置する磁極片３ｂと下方に位置する磁極片
３ａとではそれぞれ上下の傾斜磁場コイル４ａ，４ｂの
発熱による影響も異なるため、その静磁界発生磁気回路
の温度は一定とならず、不安定となるものであった。

【００１５】従って、上記静磁界発生磁気回路によって
発生される静磁場の強度が変化し、その均一度が変化す
るものであった。これにより撮像における位置検出デー
タに狂いが生じ、得られる画像（断層像）が歪んだり、
ぼけてしまったりする弊害を生じていた。

【００１６】そこで本発明の目的は、上記のような傾斜
磁場コイルの発熱を起因とする問題点を取り除き、静磁
界発生磁気回路の温度を安定化させると共に、静磁界の
均一度を向上させ、高速撮像やアンジオ計測などのシー
ケンスを多用しても画像の歪やぼけを生じないＭＲＩ装
置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、被検体が入り得る空隙を形成して対向配置された一
対の永久磁石及びこれらの永久磁石を磁気的に結合する
継鉄並びに上記永久磁石の空隙側の対向面にそれぞれ固
着され均一磁界を発生するための磁極片を有する静磁界
発生磁気回路と、上記磁極片の内側に近接配置され該磁
極片による均一磁界に加算する傾斜磁界を発生する傾斜
磁場コイルと、この傾斜磁場コイルの内側にて上記空隙
内の被検体に電磁波を印加する照射コイルと、上記被検
体から放出される核磁気共鳴信号を受信する受信コイル
と、上記静磁界発生磁気回路の温度を一定に保つ温度調
整手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、
上記傾斜磁場コイルのＸ軸用とＹ軸用の間に挟みかつ密
着した放熱装置を設置したものである。

【００１８】

【作用】このように構成されたＭＲＩ装置は、傾斜磁場
コイルのＸ軸用とＹ軸用の間に密着した放熱装置によ
り、上記傾斜磁場コイルの駆動により発生した熱が当該
傾斜磁場コイルと静磁界発生磁気回路の磁極片との間隙
にこもることがなく、自由空間に逃がすことができる。
これにより、上記静磁界発生磁気回路の温度不安定要素
を、静磁界発生磁気回路の周囲に設けられた断熱材及び
面状ヒータからなる温度調整手段の性能範囲内に抑える
ことができ、静磁界発生磁気回路の温度を安定化できる
と共に、発生する静磁界の均一度を向上させることがで
き、高速撮像やアンジオ計測などのシーケンスを多用し
ても画像の歪やぼけを生じない。

【００１９】

【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。被検体が入り得る空隙Ａを形成して対
向配置された一対の永久磁石１ａ，１ｂ及びこれら永久
磁石１ａ，１ｂを磁気的に結合する継鉄２ａ，２ｂ並び
に上記永久磁石１ａ，１ｂの空隙Ａ側の対向面にそれぞ
れ固着され均一磁界を発生するための磁極片３ａ，３ｂ
を有する静磁界発生磁気回路と、上記磁極片３ａ，３ｂ
の内側に近接配置され該磁極片３ａ，３ｂによる均一磁
界を発生する傾斜磁場コイル４ａ，４ｂと、この傾斜磁
場コイル４ａ，４ｂの内側にて上記空隙Ａ内の被検体に
電磁波を印加する照射コイル５と、上記被検体から放出
される核磁気共鳴信号を受信する受信コイル６と、上記
静磁界発生磁気回路の温度を一定に保つ温度調整手段７
とを備えている。

【００２０】ここで本発明では、図２に示すように上記
傾斜磁場コイル４ａ，４ｂのＸ方向用とＹ方向用の間に
放熱装置を挟み込んだ構造となっている。すなわち、図
１及び図２に示すように傾斜磁場コイル４ａは、磁極片
３ａの上方にてその環状突起の内方に配置されており、
上記磁極片３ａの左右対称の側面に固着された支持具１
４にねじ止めされたコイル取付板１５に対して非磁性の
ねじ１６により、ねじ止めされている。傾斜磁場コイル
４ｂについては上下反対に取り付けられている。なお、
図において、符号１７ｚは、上記傾斜磁場コイル４ａを
構成する円形板の裏面に設けられたＺ方向のコイルを示
している。

【００２１】そして、Ｘ軸用傾斜磁場コイル４ｘとＹ軸
用傾斜磁場コイル４ｙとの間に放熱装置を設置してい
る。この放熱装置は、Ｘ軸用コイル４ｘとＹ軸用コイル
４ｙに密着して取り付けられた熱吸収板６０、熱を伝達
するヒートパイプ５５、熱を放熱するフィン５６により
構成されており、Ｘ軸用コイル４ｘとＹ軸用コイル４ｙ
から発生する熱を熱吸収板６０から吸収し、ヒートパイ
プ５５によりフィン５６へ熱を伝達する。ヒートパイプ
５５は永久磁石１ａ，１ｂなどに影響を及ぼさない自由
空間に配置されている。熱吸収板６０は非磁性の構造で
ありＸ軸用コイル４ｘとＹ軸用コイル４ｙとの間に挟ま
れ、ねじ６１により固定されており、また熱吸収板６０
に溝６３を設け、そこにヒートパイプ５５を嵌合してい
る。そして放熱を早進させるためにフィン５６に風５８
を送るファン５７が取り付けられている。

【００２２】ここで、ヒートパイプ５５の構造を説明す
る。金属パイプなどの閉じた容器の内部を真空あるいは
減圧して水やフロンなどの作動液を封入したもので、一
端を加熱すると内部作動液が管壁から熱を奪って蒸発
し、この蒸気が他端の放熱部へ急進し、放熱部ではこの
蒸気が冷却され凝縮して液体となる。そして、この液体
は毛細管現象により熱吸収部へ戻る。

【００２３】これにより、上記傾斜磁場コイル４ａ，４
ｂに傾斜磁場を形成するための電流を流し発熱した場合
に、放熱装置により熱を吸収し放熱するため磁極片３ａ
（３ｂ）と傾斜磁場コイル４ａ（４ｂ）との間隙１８に
熱がこもることがなくなり、静磁界発生磁気回路の温度
を安定化させることができると共に、静磁界の均一度を
良好に保つことができる。

【００２４】また、本実施例ではヒートパイプ５５を平
行に数本配置したが、図９のように放射状（ａ）や同心
円状（ｃ），（ｄ）のような配置でもよい。この場合ヒ
ートパイプ５５の放熱効果や傾斜磁場コイル４ａ，４ｂ
の発熱状況あるいはフィン５６の設置場所などの条件に
合わせ使用する。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上のようにＸ軸用とＹ軸用
の傾斜磁場コイルの間に放熱装置を挟みかつ密着させて
いるので、傾斜磁場コイルの駆動により発生した熱が傾
斜磁場コイルと静磁界発生磁気回路の磁極片との間隙に
こもることなく、自由空間に逃がすことができる。これ
により、上記静磁界発生磁気回路の温度を安定化するこ
とができる。従って、温度調整手段による温度制御を高
精度に行うことができるため、静磁界発生磁気回路によ
り発生する静磁界の均一度を向上することができ、位置
検出のずれを除去して、得られる断層増の画質を向上す
ることができる。よって、良好な画像診断が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による傾斜磁場コイルの形状及び構造を
示す平面図

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図

【図３】ヒートパイプの動作を示す断面図

【図４】ヒートパイプの放熱部にフィンを用いた図

【図５】熱吸収板の構成図

【図６】放熱装置の取付図

【図７】熱吸収板のヒートパイプの配置例を示す図

【図８】従来のＭＲＩ装置を示す斜視図

【図９】図３の中央縦断面図

【符号の説明】

１ 永久磁石 ２ 継鉄 ３ 磁極片 ４ 傾斜磁場コイル ７ 温度調整手段 １７ｘ Ｘ方向のコイル １７ｙ Ｙ方向のコイル １７ｚ Ｚ方向のコイル ５５ ヒートパイプ ５６ フィン ６０ 熱吸収板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8203−2Ｇ Ｇ０１Ｒ 33/22 Ｓ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体が入り得る空隙を形成して対向配置
   された一対の永久磁石及びこれらの永久磁石を磁気的に
   結合する継鉄並びに上記永久磁石の空隙側の対向面にそ
   れぞれ固着され均一磁界を発生するための磁極片を有す
   る静磁界発生磁気回路と、上記磁極片の内側に近接配置
   され該磁極片による均一磁界に加算する傾斜磁界を発生
   する傾斜磁場コイルと、この傾斜磁場コイルの内側にて
   上記空隙内の被検体に電磁波を印加する照射コイルと、
   上記被検体から放出される核磁気共鳴信号を受信する受
   信コイルと、上記静磁界発生磁気回路の温度を一定に保
   つ温度調整手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置に
   おいて、上記傾斜磁場コイルのＸ軸用とＹ軸用の間に挟
   みかつ密着した放熱装置を設置したことを特徴とする磁
   気共鳴イメージング装置。