JPH07171123A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超電導マグネット（１）の常温ボアー（６）
内の画像撮影空間を狭くすることなく、また、必要な画
像撮影空間を確保でき、超電導マグネット（１）を大型
化することなく、鮮明な画像が得られる磁気共鳴イメー
ジング装置を提供する。 【構成】 グラジェントコイル（７）のパルス磁場の磁
束を綴じ込めるシールドコイル（15）を、超電導マグネ
ット（１）の常温ボアー（６）を狭めることなく、超電
導マグネット（１）の寸法を変えずに超電導マグネット
（１）内に組み込んだ構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴現象を利用
し、被検体の特定な原子核のスピン密度分布、或いは、
緩和時間分布、スペクトロスコピーを、上記被検体の外
部から無侵襲に測定して断面像情報を得る磁気共鳴イメ
ージング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来の磁気共鳴イメージング装置
を示す。磁気共鳴イメージング装置は、強く、且つ均一
な磁場を必要とすることから、超電導マグネット１を用
いることが多い。以下に磁気共鳴イメージング装置の構
造を簡単に説明する。超電導コイル２は液体ヘリウムで
満たされたヘリウム容器３に収容され、４Ｋの極低温状
態に保たれている。このヘリウム容器の外周と真空容器
４との間には、熱遮蔽、断熱のために冷凍機で必要温度
に冷却された輻射熱シールド板５、スーパーインシュレ
ーションが充填されている。このような構造の超電導マ
グネットの常温ボアー内６には、被検体を取り囲むよう
に、画像処理のためのパルス磁場を発生させる傾斜磁場
コイル（以下グラジェントコイル７と称する）と、磁場
の均一度を補正するための磁場補正コイル（以下シムコ
イル８と称する）が設けられている。そして、最内側に
画像処理のためのＲＦパルスを送受信する高周波受信コ
イル（以下ＲＦコイル９と称する）が設置されている。

【０００３】また、図２に示すようにグラジェントコイ
ル７は、Ｘ軸方向の磁場傾斜を与えるＧＸコイル10、Ｙ
軸方向のＧＹコイル11、Ｚ軸方向のＧＺコイル12により
構成されており、また、ＲＦコイル９は送信コイル13と
受信コイル14により構成されている。

【０００４】次に上記のように構成された、磁気共鳴イ
メージング装置の動作について述べる。患者の全身断層
画像を得るために、撮影領域である磁場均一空間（通常
は40〜50cm球）内の磁場は、超電導マグネット１におい
て、数10ppm に調整されている。磁気共鳴イメージング
には、種々の画像処理方法があるが、その中でも、超高
速イメージングと呼ばれている、数10msecのという短時
間で断層画像を作る画像処理を行う場合は、撮影領域に
おいて、0.5 〜１ppm レベルという高均一度の磁場が要
求される。この高均一度を実現させるために、超電導マ
グネット１で達成された磁場をシムコイル８にて微調整
し、撮影領域において、0.5 〜１ppm の高均一度を達成
させる。

【０００５】このような磁場均一度空間内に患者の診断
部位を持ってくる。そして、静磁場と直角方向に、ＲＦ
コイル９により高周波を印加し、人体細胞内の所要の原
子核を励起させる。また、これと同時にグラジェントコ
イル７により、線型な傾斜磁場をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に印
加する。静磁場に線型な傾斜磁場を重畳させると、共鳴
周波数は線型に変化し、これにより周波数に位置情報を
書き込むことが出来、更に、傾斜磁場により位相情報も
得られるため、二次元的な位置情報を周波数の中に書き
込むことが出来る。このＲＦとグラジェントの印加後、
二次元的な位置情報を書き込まれた磁気共鳴信号はＲＦ
受信コイル14で受信され、画像処理され、ＣＲＴ上に所
要の人体断層画像が表示される。

【０００６】ところで、金属円筒に置かれたコイルにパ
ルス電流を流すと、印加瞬間時にコイル磁束を外に洩ら
さないように渦電流が金属円筒上に発生する。つまり、
グラジェントコイル７から発生したパルス磁場の磁束が
グラジェントコイル７の外側にある輻射熱シールド板５
を貫くと、この磁束を取り消すように、輻射熱シールド
板５上に渦電流が流れる。発生した渦電流は、数msの時
定数をもっているため、必要なタイミングで傾斜磁場を
パルス状に発生させることが出来なくなる。

【０００７】鮮明な断層画像を得るために、位置情報を
提供するグラジェントコイル７に必要な性能としては、
立ち上がりの速い、強度の大きな矩形状のパルス磁場を
発生させること、効率良く、空間的に線型な傾斜磁場を
発生させることである。

【０００８】しかし、グラジェントコイル７によるパル
ス磁場によって発生した渦電流が、パルス磁場自身を鈍
らせ、従って、ＲＦコイル９で得られる磁気共鳴信号が
空間的に歪み、また、感度斑が発生し、所要の断層画像
が得られなくなる。特に、Ｓ／Ｎの高い画像が要求され
る磁気共鳴アンギオ（ＭＲＡ）や、スペクトロスコピー
のような時間的、空間的磁場の安定性、均一性（または
直線性）が特に必要とされる分野においては、適切な画
像を得ることが出来ず、磁気共鳴イメージング装置本来
の目的を全うすることが出来なくなるという不都合が生
じる。

【０００９】そこで、グラジェントコイル７のパルス磁
場によって発生する渦電流分布と同じ電流分布を形成す
るような手段を、グラジェントコイル７の外側に設置す
れば、パルス磁場の磁束を閉じ込めることが出来るの
で、輻射熱シールド板５上に渦電流が流れなくなる。従
って、渦電流によって発生する磁場で傾斜磁場が乱され
ることがなくなり、空間的に直線性の良い、立ち上がり
の早いパルス磁場を発生することが出来、本来の磁気共
鳴イメージングの特性を十分に引き出すことが出来るよ
うになる。

【００１０】従来の磁気共鳴イメージング装置では、グ
ラジェントコイル７で発生する渦電流分布と同じ電流分
布をコイルによって実現し（以下シールドコイル15と称
する) 、このシールドコイル15をグラジェントコイル７
と同軸に、その外側に設置し、グラジェントコイル７と
一体化させた能動遮蔽型傾斜磁場コイル（以下アクティ
ブ型グラジェントコイル16と称する）を、グラジェント
コイル７の替わりに超電導マグネット１の常温ボアー６
内に設置することで、本来の磁気共鳴イメージングの性
能を引き出し、鮮明な断層画像を得ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
な構成の磁気共鳴イメージング装置では、超電導マグネ
ット１の常温ボアー６内に、ＲＦコイル９、シムコイル
８、アクティブ型グラジェントコイル16と、三種類もの
コイル系を設置することになる（アクティブ型グラジェ
ントコイル16を、シールドコイル15とグラジェントコイ
ル７の二系列と考えれば、常温ボアー６内に四種類もの
コイル系が設置されることになる）。

【００１２】患者である被検体の撮影領域は、通常40〜
50cmは必要とされている。しかし、超電導マグネット１
の常温ボアー６内に、四種類ものコイル系を設置すると
なれば、必然的に常温ボアー６内は狭くなり、画像撮影
として必要な領域を確保することが出来なくなる。一
方、必要な画像撮影空間を確保するとなれば、従来より
径の大きな常温ボアー６が必要となり、超電導マグネッ
ト１が大型化してしまう。実際の臨床現場では、より広
い画像撮影領域が望まれ、また、狭い病室にでも無理な
く設置可能であるような、よりコンパクトな磁気共鳴イ
メージング装置が望まれている。

【００１３】そこで、本発明は、超電導マグネット１の
常温ボアー６内の画像撮影空間を狭くすることなく、ま
た、必要な画像撮影空間を確保するため、超電導マグネ
ット１を大型化することなく、本来の特性を十分生か
し、鮮明な画像が得られる磁気共鳴イメージング装置を
提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による超電導マグ
ネット１は、上記の目的を達成するために、グラジェン
トコイル７のパルス磁場の磁束を綴じ込めるシールドコ
イル15を、超電導マグネット１の常温ボアー６を狭める
ことなく、また、超電導マグネット１の寸法を変えず
に、超電導マグネット１内に組み込む構成とする。

【００１５】

【作用】この発明によれば、グラジェントコイル７のパ
ルス磁場の磁束を綴じ込めるシールドコイル15を、超電
導マグネット１の寸法を変えずにマグネット内に組み込
むため、超電導マグネット１の常温ボアー６径はそのま
まで、常温ボアー６内に設置されるコイル系を減らすこ
とが出来るため、磁気共鳴イメージングに必要な断層画
像空間を狭めることがなく、磁気共鳴イメージングの特
性を十分に生かしたままで、適切な撮影空間を保持する
ことが出来る。更に、超電導マグネット１と組み込んだ
シールドコイル16との設計を最適化することにより、従
来より常温ボアー６径を拡げることが出来、より広い画
像撮影空間を持った磁気共鳴イメージング装置を提供す
ることが出来る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の磁気共鳴イメージング装置の
一実施例を図１を参照して説明する。図１において、図
３と同じ部分には、同一符号を付け、その説明は省略す
る。また、図３と異なる部分は、超電導マグネット１の
内部に組み込んだ磁気シールド17が付加されたのみであ
る。

【００１７】輻射熱シールド板５を、例えば、Ｅｒ₃ Ｎ
ｉ蓄冷材のような磁性蓄冷材を用いた小型冷凍機で５〜
10Ｋに冷却し、これに、超電導体で作成した薄膜の磁気
シールド17を、輻射熱シールド５の内側に熱的に接触さ
せる。

【００１８】このような構造の磁気共鳴イメージング装
置における動作を説明する。シムコイル８によって微調
整された超電導マグネット常温ボアー６内の高均一度の
静磁場空間に、ＲＦコイル９によって高周波が、そし
て、グラジェントコイル７によってパルス磁場が印加さ
れると、パルス磁場の磁束が超電導マグネット１内の輻
射熱シールド板５を貫こうとする。しかし、輻射熱シー
ルド板５に磁束が届く前に、その内側にある超電導体の
磁気シールド17で遮蔽される。つまり、超電導磁気シー
ルド17でグラジェントコイル７で発生するパルス磁場を
綴じ込めてしまう。従って、パルス磁場によって輻射熱
シールド板５上に渦電流が発生することがないので、グ
ラジェントコイル７の傾斜磁場が渦電流によって乱され
ることがなく、アクティブ型グラジェントコイル16で得
られた性能を保持することが出来るので、鮮明な断層画
像を得ることが出来る。

【００１９】また、超電導体の磁気シールド17は薄膜で
形成されているため、従来の超電導マグネット１の寸法
を変えずに、超電導マグネット１内に組み込むことが出
来る。従って、超電導マグネット１の常温ボアー６内に
設置されているコイル系を減らすことが出来るので、画
像撮影空間を狭めることがないので、十分な撮影領域を
保持することが出来る。また、超電導マグネット１と組
み込んだ超電導磁気シールド17との設計を最適化するこ
とにより、より広い撮影領域をという臨床ニーズにも的
確に答えることが出来るようになる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、グ
ラジェントコイルで発生するパルス磁場の磁束が輻射熱
シールド板を貫くことによって発生する渦電流を防ぐた
め、パルス磁場の磁束が輻射熱シールド板側へ洩れるこ
とのないように閉じ込めるシールド手段を、超電導マグ
ネットの寸法を変えずに超電導マグネット内に組み込む
ようにしたので、超電導マグネットの常温ボアー内を狭
くすることなく、アクティブ型グラジェントコイルで得
られる特性を保持したまま、撮影領域の広い、鮮明な断
層画像が得られる磁気共鳴イメージング装置を提供する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気共鳴イメージング装置の実施
例を示す構成図。

【図２】グラジェントコイルを示す構成図。

【図３】従来の磁気共鳴イメージング装置を示す構成
図。

【符号の説明】

１…超電導マグネット ２…超電導コイル ３…ヘリウム容器 ４…真空容器 ５…輻射熱シールド板 ６…常温ボアー ７…グラジェントコイル ８…シムコイル ９…ＲＦコイル 10…ＧＸコイル 11…ＣＹコイル 12…ＧＺコイル 13…送信コイル 14…受信コイル 15…シールドコイル 16…アクティブ型グラジェントコイル 17…磁気シールド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超電導コイルと、この超電導コイルを冷
   却するための内部容器と、この内部容器を収容し、且
   つ、真空断熱作用を有する外部容器と、前記内部容器と
   前記外部容器との間に配設された輻射熱シールドからな
   る超電導マグネットと、この超電導マグネットにより発
   生させた一様磁場内に被検体を配置し、この被検体の断
   層面内の特定の原子核のスピン密度分布、或いは、緩和
   時間分布の少なくとも一方の反映された画像情報を得る
   ため、前記超電導マグネットの一様磁場内に、傾斜磁場
   を重畳する傾斜磁場コイルと、励起回転磁場を印加して
   特定の原子核に磁気共鳴現象を生じせしめ、また、これ
   によって誘起させた磁気共鳴信号を検出する高周波送受
   信コイルと、前記超電導マグネットの内部に設置され、
   前記傾斜磁場コイルにより発生する磁場が前記輻射熱シ
   ールド側へ発生しないように遮蔽する磁気シールドとか
   ら成る磁気共鳴イメージング装置において、前記磁気シ
   ールドを超電導体の薄膜で形成し、前記磁気シールドと
   前記輻射熱シールドとを熱的に接触させたことを特徴と
   する磁気共鳴イメージング装置。
2. 【請求項２】 前記傾斜磁場コイルにより発生する磁場
   を遮蔽する磁気シールドを高温超電導体の薄膜で形成
   し、輻射熱シールドに熱的に接触させたことを特徴とす
   る、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。