JPH10113342A - 動的及び静的に磁石を補正する方法 - Google Patents
動的及び静的に磁石を補正する方法Info
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- JPH10113342A JPH10113342A JP9210238A JP21023897A JPH10113342A JP H10113342 A JPH10113342 A JP H10113342A JP 9210238 A JP9210238 A JP 9210238A JP 21023897 A JP21023897 A JP 21023897A JP H10113342 A JPH10113342 A JP H10113342A
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- G01R33/387—Compensation of inhomogeneities
- G01R33/3873—Compensation of inhomogeneities using ferromagnetic bodies ; Passive shimming
Abstract
(57)【要約】
【課題】シミングの反復数を少なくし、磁界不均一性を
一層低くした超電導磁石を補正する方法。 【解決手段】磁界不均一性、補正コイル、及びシム位置
を有する磁石の磁界を測定し、測定した磁界から磁界の
不均一性を決定し、各補正コイル内の既知の電流によっ
て生じる磁界及び各シム位置にある既知の大きさの単一
のシムによって生じる磁界を決定し、線形計画を用い
て、磁界の不均一性と、用いられる全補正コイル電流
と、用いられる全シムの大きさとを加えたものを最小に
する最適な電流及びシムの大きさを一緒に決定する。
一層低くした超電導磁石を補正する方法。 【解決手段】磁界不均一性、補正コイル、及びシム位置
を有する磁石の磁界を測定し、測定した磁界から磁界の
不均一性を決定し、各補正コイル内の既知の電流によっ
て生じる磁界及び各シム位置にある既知の大きさの単一
のシムによって生じる磁界を決定し、線形計画を用い
て、磁界の不均一性と、用いられる全補正コイル電流
と、用いられる全シムの大きさとを加えたものを最小に
する最適な電流及びシムの大きさを一緒に決定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、磁石に関し、特に磁
石を動的及び静的にシミング（補正）することに関す
る。
石を動的及び静的にシミング（補正）することに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】磁石は、巻線コイルに流れる電流により
磁界を発生するものを含む。このような磁石の例は、開
式及び閉式ＭＲＩ（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎ
ｃｅｉｍｇｉｎｇ：磁気共鳴イメージング）超電導磁石
を含み、これらは、イメージング容積内に均一磁界を発
生するように設計されている。
磁界を発生するものを含む。このような磁石の例は、開
式及び閉式ＭＲＩ（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎ
ｃｅｉｍｇｉｎｇ：磁気共鳴イメージング）超電導磁石
を含み、これらは、イメージング容積内に均一磁界を発
生するように設計されている。
【０００３】閉式ＭＲＩ超電導磁石は、中孔を有する単
一超電導コイル集成体を有し、その中孔の中にイメージ
ング容積が配置される。開式ＭＲＩ超電導磁石は間隔を
置かれた二つの超電導コイル集成体を有し、略同軸に整
合した中孔があり、イメージング容積は二つの超電導コ
イル集成体の間の開放空間内に配置される。開式ＭＲＩ
超電導磁石は、その開放空間が閉式磁石方式で経験する
かもしれない患者の閉所恐怖症感に打ち勝つのを助ける
ようなＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）医療イメージン
グのような用途では有利である。実際の開式及び閉式磁
石は製造上の許容誤差及び現場の状態によりイメージン
グ容積内の磁界は不均一である。多くの用途では、開式
或いは閉式磁石は、イメージング容積内の磁界の不均一
を予定の仕様内に減少するために補正しなければならな
い。例えば、開式或いは閉式ＭＲＩ超電導磁石は、医療
診断に用いる場合、イメージング容積内の磁界の不均一
を数ｐ．ｐ．ｍ．内に減少させるために補正しなければ
ならない。
一超電導コイル集成体を有し、その中孔の中にイメージ
ング容積が配置される。開式ＭＲＩ超電導磁石は間隔を
置かれた二つの超電導コイル集成体を有し、略同軸に整
合した中孔があり、イメージング容積は二つの超電導コ
イル集成体の間の開放空間内に配置される。開式ＭＲＩ
超電導磁石は、その開放空間が閉式磁石方式で経験する
かもしれない患者の閉所恐怖症感に打ち勝つのを助ける
ようなＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）医療イメージン
グのような用途では有利である。実際の開式及び閉式磁
石は製造上の許容誤差及び現場の状態によりイメージン
グ容積内の磁界は不均一である。多くの用途では、開式
或いは閉式磁石は、イメージング容積内の磁界の不均一
を予定の仕様内に減少するために補正しなければならな
い。例えば、開式或いは閉式ＭＲＩ超電導磁石は、医療
診断に用いる場合、イメージング容積内の磁界の不均一
を数ｐ．ｐ．ｍ．内に減少させるために補正しなければ
ならない。
【０００４】開式或いは閉式ＭＲＩ超電導磁石のような
高磁界（例えば、１．０又は１．５テスラ）磁石、特
に、超電導遮蔽コイルを整合するのが困難でもある磁
石、を補正する既知の方法は、動的シミング及び静的シ
ミングを含む。動的シミングは、典型的には、（通常、
超電導）補正コイル（シムコイルとも言われる）の複雑
な配列を必要とする。線形計画計算機コードを用いる動
的シミングの例が、１９９１年４月９日に発行された米
国特許第５，００６，８０４号、発明の名称「磁気共鳴
磁石のシムコイル電流選択を最適にする方法」に記載さ
れている。静的シミングは、超電導コイル集成体の中孔
内の超電導コイル集成体の内径上の計算した位置に計算
した厚さの炭素鋼シムを配置するのが普通である。線形
計画計算機コードを用いる静的シミングの例が、１９９
１年９月３日に発行された米国特許第５，０４５，７９
４号、発明の名称「磁気共鳴磁石の静的シム配置を最適
にする方法」に記載されている。先に引用した米国特許
第５，００６，８０４号の動的シミング法を最初に反復
的に用い、次いで、先に引用した米国特許第５，０４
５，７９４号の静的シミング法を反復的に用い、次い
で、動的シミング法を再び反復的に用い、次いで、静的
シミング法を再び反復的に用い、等、イメージング容積
内の磁界の不均一が最小になるまで繰り返し行って、動
的及び静的に磁石を補正することも知られていている。
シミングの過程の反復（即ち、繰り返し）性は計算機シ
ム・コードが実際の磁石の単なる近似である結果であ
る。
高磁界（例えば、１．０又は１．５テスラ）磁石、特
に、超電導遮蔽コイルを整合するのが困難でもある磁
石、を補正する既知の方法は、動的シミング及び静的シ
ミングを含む。動的シミングは、典型的には、（通常、
超電導）補正コイル（シムコイルとも言われる）の複雑
な配列を必要とする。線形計画計算機コードを用いる動
的シミングの例が、１９９１年４月９日に発行された米
国特許第５，００６，８０４号、発明の名称「磁気共鳴
磁石のシムコイル電流選択を最適にする方法」に記載さ
れている。静的シミングは、超電導コイル集成体の中孔
内の超電導コイル集成体の内径上の計算した位置に計算
した厚さの炭素鋼シムを配置するのが普通である。線形
計画計算機コードを用いる静的シミングの例が、１９９
１年９月３日に発行された米国特許第５，０４５，７９
４号、発明の名称「磁気共鳴磁石の静的シム配置を最適
にする方法」に記載されている。先に引用した米国特許
第５，００６，８０４号の動的シミング法を最初に反復
的に用い、次いで、先に引用した米国特許第５，０４
５，７９４号の静的シミング法を反復的に用い、次い
で、動的シミング法を再び反復的に用い、次いで、静的
シミング法を再び反復的に用い、等、イメージング容積
内の磁界の不均一が最小になるまで繰り返し行って、動
的及び静的に磁石を補正することも知られていている。
シミングの過程の反復（即ち、繰り返し）性は計算機シ
ム・コードが実際の磁石の単なる近似である結果であ
る。
【０００５】必要とされているものは、シミングの反復
数を一層少なくして、一層低い不均一のレベルに磁石を
補正するための改良した方法である。
数を一層少なくして、一層低い不均一のレベルに磁石を
補正するための改良した方法である。
【０００６】
【発明の目的】本発明の目的は、磁石を動的及び静的に
シミング（補正）する方法を提供することである。
シミング（補正）する方法を提供することである。
【０００７】
【発明の概要】本発明の方法は補正コイル、シム位置、
中央孔を有する磁石を補正するためのものである。本発
明では次の各ステップを含む。ステップ（ａ）で、磁石
の中央孔内の予定の点で磁界を測定する。ステップ
（ｂ）で、測定した磁界から磁界の不均一性を決定す
る。ステップ（ｃ）で、単独に動作する各補正コイル内
の既知の電流によって生じる磁界を予定の点のぞれぞれ
のところで決定する。ステップ（ｄ）で、所定の大きさ
の単一のシムによって各シム位置のみから生じる磁界を
予定の点のぞれぞれのところで決定する。ステップ
（ｅ）では、補正コイル電流及びシムの大きさは測定し
た磁界並びにステップ（ｃ）及び（ｄ）で決定した磁界
に基づいて決定され、補正コイル電流はそれぞれ最大値
に制約され、シムの大きさはそれぞれ最大値に制約され
て、線形計画ソルバを用いて、磁界の不均一性と、用い
られる全補正コイル電流と、用いられる全シムの大きさ
とを加えたものを、同じステップで、最小にするため
に、各補正コイルに対する電流及び各シム位置のシムの
大きさを決定する。ステップ（ｆ）で、補正コイルに流
れる電流及びシム位置のシムの大きさをステップ（ｅ）
で決定した値に調整する。ステップ（ｇ）で、ステップ
（ｆ）後、磁界を磁石の中央孔内の予定の点で測定す
る。ステップ（ｈ）で、磁界の不均一性が測定した磁界
から決定される。ステップ（ｉ）で、磁界の不均一性が
所望の値と比較される。ステップ（ｊ）で、磁界の不均
一性が略所望の値内になるまで、ステップ（ｅ）、
（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、及び（ｉ）を繰り返す。
中央孔を有する磁石を補正するためのものである。本発
明では次の各ステップを含む。ステップ（ａ）で、磁石
の中央孔内の予定の点で磁界を測定する。ステップ
（ｂ）で、測定した磁界から磁界の不均一性を決定す
る。ステップ（ｃ）で、単独に動作する各補正コイル内
の既知の電流によって生じる磁界を予定の点のぞれぞれ
のところで決定する。ステップ（ｄ）で、所定の大きさ
の単一のシムによって各シム位置のみから生じる磁界を
予定の点のぞれぞれのところで決定する。ステップ
（ｅ）では、補正コイル電流及びシムの大きさは測定し
た磁界並びにステップ（ｃ）及び（ｄ）で決定した磁界
に基づいて決定され、補正コイル電流はそれぞれ最大値
に制約され、シムの大きさはそれぞれ最大値に制約され
て、線形計画ソルバを用いて、磁界の不均一性と、用い
られる全補正コイル電流と、用いられる全シムの大きさ
とを加えたものを、同じステップで、最小にするため
に、各補正コイルに対する電流及び各シム位置のシムの
大きさを決定する。ステップ（ｆ）で、補正コイルに流
れる電流及びシム位置のシムの大きさをステップ（ｅ）
で決定した値に調整する。ステップ（ｇ）で、ステップ
（ｆ）後、磁界を磁石の中央孔内の予定の点で測定す
る。ステップ（ｈ）で、磁界の不均一性が測定した磁界
から決定される。ステップ（ｉ）で、磁界の不均一性が
所望の値と比較される。ステップ（ｊ）で、磁界の不均
一性が略所望の値内になるまで、ステップ（ｅ）、
（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、及び（ｉ）を繰り返す。
【０００８】本発明から、いくつかの利点及び効果が得
られる。いくつかの磁石に対してシミングの実験を行っ
たが、米国特許第５，００６，８０４号及び米国特許第
５，０４５，７９４号のシミング法を順次用いた場合と
比べて、本発明のシミング法は、磁界の不均一性を略１
０％だけ減少し、シミングの反復数を略半分に減らし、
用いた全補正コイル電流及びシムの大きさが１０乃至２
０パーセント少なかった。
られる。いくつかの磁石に対してシミングの実験を行っ
たが、米国特許第５，００６，８０４号及び米国特許第
５，０４５，７９４号のシミング法を順次用いた場合と
比べて、本発明のシミング法は、磁界の不均一性を略１
０％だけ減少し、シミングの反復数を略半分に減らし、
用いた全補正コイル電流及びシムの大きさが１０乃至２
０パーセント少なかった。
【０００９】図示例は、この発明の好適な実施例を示し
ている。
ている。
【００１０】
【具体的な構成】図１は、補正コイル（即ち、シムコイ
ルとも呼ばれることがある動的シミング用コイル）、シ
ム位置（即ち、例えば炭素鋼シムを含む静的シミング用
位置）、及び中央孔を有する磁石を動的及び静的にシミ
ングする本発明の一番の好適な方法をブロック線図の形
式で示している。１９９１年４月９日に発行された米国
特許第５，００６，８０４号、発明の名称「磁気共鳴磁
石のシムコイル電流選択を最適にする方法」を参考にこ
こに記載するが、その特許には、磁石と、線形計画計算
機コードを用いて各補正（即ち、シミング）コイルの電
流を決定する、磁石を動的にシミングする方法が記載さ
れている。１９９１年９月３日に発行された米国特許第
５，０４５，７９４号、発明の名称「磁気共鳴磁石の静
的シム配置を最適にする方法」を参考にここに記載する
が、その特許には、磁石と、線形計画計算機コードを用
いて各シム位置におけるシムの大きさを決定する、磁石
を静的にシミングする方法が記載されている。
ルとも呼ばれることがある動的シミング用コイル）、シ
ム位置（即ち、例えば炭素鋼シムを含む静的シミング用
位置）、及び中央孔を有する磁石を動的及び静的にシミ
ングする本発明の一番の好適な方法をブロック線図の形
式で示している。１９９１年４月９日に発行された米国
特許第５，００６，８０４号、発明の名称「磁気共鳴磁
石のシムコイル電流選択を最適にする方法」を参考にこ
こに記載するが、その特許には、磁石と、線形計画計算
機コードを用いて各補正（即ち、シミング）コイルの電
流を決定する、磁石を動的にシミングする方法が記載さ
れている。１９９１年９月３日に発行された米国特許第
５，０４５，７９４号、発明の名称「磁気共鳴磁石の静
的シム配置を最適にする方法」を参考にここに記載する
が、その特許には、磁石と、線形計画計算機コードを用
いて各シム位置におけるシムの大きさを決定する、磁石
を静的にシミングする方法が記載されている。
【００１１】一番の好適な方法は図１のブロック１０に
「磁界を測定」と表されているステップから始まる。以
下ステップ（ａ）と呼ぶこのステップは、磁石の中央孔
内の予定の点における磁界の測定（即ち、マッピング）
を含む。磁界は磁界強度の測定により測定される。例示
の方法では、すべてがイメージング容積の表面に存在す
る３１４個の予定の点がある。好ましくは、イメージン
グ容積は医療診断及び医療手順に用いられるＭＲＩ磁石
の球状イメージング体積であり、それは、鮮明な医療画
像のためにイメージング容積内に非常に低い磁界の不均
一性（例えば、全域ｐ−ｐ値が略１０ｐｐｍ）を要求さ
れる。イメージング容積の表面上の磁界の不均一性が所
望の値以内ならば、イメージング容積内は所望の値以内
にあることが知られている。
「磁界を測定」と表されているステップから始まる。以
下ステップ（ａ）と呼ぶこのステップは、磁石の中央孔
内の予定の点における磁界の測定（即ち、マッピング）
を含む。磁界は磁界強度の測定により測定される。例示
の方法では、すべてがイメージング容積の表面に存在す
る３１４個の予定の点がある。好ましくは、イメージン
グ容積は医療診断及び医療手順に用いられるＭＲＩ磁石
の球状イメージング体積であり、それは、鮮明な医療画
像のためにイメージング容積内に非常に低い磁界の不均
一性（例えば、全域ｐ−ｐ値が略１０ｐｐｍ）を要求さ
れる。イメージング容積の表面上の磁界の不均一性が所
望の値以内ならば、イメージング容積内は所望の値以内
にあることが知られている。
【００１２】図１のブロック１２に「不均一性の決定」
と表されている第２のステップが書かれている。以下ス
テップ（ｂ）と呼ぶこのステップは、ステップ（ａ）で
測定された測定磁界から磁界の不均一性を決定する。好
ましくは、磁界の不均一性は全域ｐ−ｐ値磁界不均一性
によって決められる。例えば、全域ｐ−ｐ値磁界不均一
性は、前述した３１４個の予定の点で測定した３１４の
磁界から決められる測定最大磁界と測定最小磁界の差で
ある。
と表されている第２のステップが書かれている。以下ス
テップ（ｂ）と呼ぶこのステップは、ステップ（ａ）で
測定された測定磁界から磁界の不均一性を決定する。好
ましくは、磁界の不均一性は全域ｐ−ｐ値磁界不均一性
によって決められる。例えば、全域ｐ−ｐ値磁界不均一
性は、前述した３１４個の予定の点で測定した３１４の
磁界から決められる測定最大磁界と測定最小磁界の差で
ある。
【００１３】図１のブロック１４に「基準補正コイルの
磁界を決定」と表されている次のステップが書かれてい
る。以下ステップ（ｃ）と呼ぶこのステップは、単独に
動作するそれぞれの補正コイルの既知の電流（例えば、
１アンペア）によって生じる磁界をそれぞれの予定の点
で決定することを含む。ステップ（ｃ）はステップ
（ａ）及びステップ（ｂ）に先立って行うことができる
が、一度行って、同じ設計のすべての磁石に使うことが
できるし、又、補正すべき磁石毎にやり直すことができ
る。この決定は、例えば、実験によるか、計算機シミュ
レーションによって行うことができる。例示的方法では
１８個の補正コイルがある。
磁界を決定」と表されている次のステップが書かれてい
る。以下ステップ（ｃ）と呼ぶこのステップは、単独に
動作するそれぞれの補正コイルの既知の電流（例えば、
１アンペア）によって生じる磁界をそれぞれの予定の点
で決定することを含む。ステップ（ｃ）はステップ
（ａ）及びステップ（ｂ）に先立って行うことができる
が、一度行って、同じ設計のすべての磁石に使うことが
できるし、又、補正すべき磁石毎にやり直すことができ
る。この決定は、例えば、実験によるか、計算機シミュ
レーションによって行うことができる。例示的方法では
１８個の補正コイルがある。
【００１４】図１のブロック１６に「基準シムの磁界を
決定」と表されている次のステップが書かれている。以
下ステップ（ｄ）と呼ぶこのステップは、既知の大きさ
の１個のシム（例えば、長さ７インチ、幅１インチ、厚
さ０．１インチの炭素鋼の長方形密実体）によって各シ
ム位置のみから生じる磁界をそれぞれの予定の点で決定
することを含む。ステップ（ｄ）はステップ（ａ）及び
ステップ（ｂ）に先立って、或いはステップ（ｃ）にさ
え先立って行うことができ、一度行って、同じ設計のす
べての磁石に使うことができるし、又、補正すべき磁石
毎にやり直すことができる。この決定は、例えば、実験
によるか、計算機シミュレーションによって行うことが
できる。例示的方法では３００個所のシム位置がある。
決定」と表されている次のステップが書かれている。以
下ステップ（ｄ）と呼ぶこのステップは、既知の大きさ
の１個のシム（例えば、長さ７インチ、幅１インチ、厚
さ０．１インチの炭素鋼の長方形密実体）によって各シ
ム位置のみから生じる磁界をそれぞれの予定の点で決定
することを含む。ステップ（ｄ）はステップ（ａ）及び
ステップ（ｂ）に先立って、或いはステップ（ｃ）にさ
え先立って行うことができ、一度行って、同じ設計のす
べての磁石に使うことができるし、又、補正すべき磁石
毎にやり直すことができる。この決定は、例えば、実験
によるか、計算機シミュレーションによって行うことが
できる。例示的方法では３００個所のシム位置がある。
【００１５】図１のブロック１８に「線形計画を用いて
実際の補正コイル及びシムを決定」と表されている次の
ステップが書かれている。以下ステップ（ｅ）と呼ぶこ
のステップでは、補正コイル電流及びシムの大きさは測
定した磁界並びにステップ（ｃ）及び（ｄ）で決定した
磁界に基づいて決定され、補正コイル電流はそれぞれ最
大値に制約され、シムの大きさはそれぞれ最大値に制約
されて、線形計画ソルバを用いて、磁界の不均一性と、
用いられる全補正電流と、用いられる全シムの大きさと
を加えたものを最小にするために、同じステップ内で、
各補正コイルに対する電流及び各シム位置のシムの大き
さを決定することを含む。好ましくは、ステップ（ｅ）
は更に、測定した磁界の不均一性が一層少なければ、補
正コイルに用いられる電流及びシム位置に用いられるシ
ムの大きさを最小にする所要の重みを増加するようにし
て、磁界の不均一性を最小にする重要性に対して、補正
コイルに用いられる電流及びシム位置に用いられるシム
の大きさを最小にする重要性を変えることを含む。例示
的方法では、各シムの大きさは同一の長さであってステ
ップ（ｄ）の既知の大きさの単一のシムの長さに等し
く、幅は同一であってステップ（ｄ）の既知の大きさの
単一のシムの幅に等しく、ステップ（ｅ）では厚さを決
定することを含む。
実際の補正コイル及びシムを決定」と表されている次の
ステップが書かれている。以下ステップ（ｅ）と呼ぶこ
のステップでは、補正コイル電流及びシムの大きさは測
定した磁界並びにステップ（ｃ）及び（ｄ）で決定した
磁界に基づいて決定され、補正コイル電流はそれぞれ最
大値に制約され、シムの大きさはそれぞれ最大値に制約
されて、線形計画ソルバを用いて、磁界の不均一性と、
用いられる全補正電流と、用いられる全シムの大きさと
を加えたものを最小にするために、同じステップ内で、
各補正コイルに対する電流及び各シム位置のシムの大き
さを決定することを含む。好ましくは、ステップ（ｅ）
は更に、測定した磁界の不均一性が一層少なければ、補
正コイルに用いられる電流及びシム位置に用いられるシ
ムの大きさを最小にする所要の重みを増加するようにし
て、磁界の不均一性を最小にする重要性に対して、補正
コイルに用いられる電流及びシム位置に用いられるシム
の大きさを最小にする重要性を変えることを含む。例示
的方法では、各シムの大きさは同一の長さであってステ
ップ（ｄ）の既知の大きさの単一のシムの長さに等し
く、幅は同一であってステップ（ｄ）の既知の大きさの
単一のシムの幅に等しく、ステップ（ｅ）では厚さを決
定することを含む。
【００１６】ステップ（ｅ）は数学的には次のように書
くことができる。
くことができる。
【００１７】
【数１】
【００１８】ここで、Ｍは予定の点の総数、Ｎは補正コ
イルの総数；Ｌはシム位置の総数；Ｉi はシムコイルｉ
又はｉ−Ｎに対する電流（最初のＮ個の値は正電流を表
し、後のＮ個の値は負電流を表す）；Ｘk はシム位置ｋ
における（標準の組成、長さ、及び幅を有する）シム寸
法の厚さ；ａ及びｂは重み係数；Ｅは全域ｐ−ｐ値磁界
不均一性の所望値；Ｔは所望値Ｅに対して全域ｐ−ｐ値
磁界不均一性の量；δＢi,j はシムコイルi に１アンペ
アの電流を流したことによって生じる予定の点ｊにおけ
る磁界強度の変化；δｂk,j はシム位置ｋに厚さ１ミル
（即ち、１０００分の１インチ）の（標準の組成、長
さ、及び幅を有する）シム寸法のものを配置したことに
よって生じる予定の点ｊにおける磁界強度の変化；ＢＭ
jは予定の点ｊ のところで測定した磁界の強さ；ＢＭＥ
ＡＮはＭ個の予定の点のところで測定した磁界の平均値
（即ち、最大磁界強度の二分の一と最小磁界強度の二分
の一とを加えたもの）；Ｉm は補正コイルに供給するこ
とができる最大電流；Ｘmはシム位置に配置することが
できる（標準の組成、長さ、及び幅を有する）シム寸法
の最大厚さ、を表す。Ｉi 、Ｘk 、Ｔ及びＢＭＥＡＮは
未知の変数であることに注意されたい。非負の制約が線
形計画の定式の固有の部分をなしている。
イルの総数；Ｌはシム位置の総数；Ｉi はシムコイルｉ
又はｉ−Ｎに対する電流（最初のＮ個の値は正電流を表
し、後のＮ個の値は負電流を表す）；Ｘk はシム位置ｋ
における（標準の組成、長さ、及び幅を有する）シム寸
法の厚さ；ａ及びｂは重み係数；Ｅは全域ｐ−ｐ値磁界
不均一性の所望値；Ｔは所望値Ｅに対して全域ｐ−ｐ値
磁界不均一性の量；δＢi,j はシムコイルi に１アンペ
アの電流を流したことによって生じる予定の点ｊにおけ
る磁界強度の変化；δｂk,j はシム位置ｋに厚さ１ミル
（即ち、１０００分の１インチ）の（標準の組成、長
さ、及び幅を有する）シム寸法のものを配置したことに
よって生じる予定の点ｊにおける磁界強度の変化；ＢＭ
jは予定の点ｊ のところで測定した磁界の強さ；ＢＭＥ
ＡＮはＭ個の予定の点のところで測定した磁界の平均値
（即ち、最大磁界強度の二分の一と最小磁界強度の二分
の一とを加えたもの）；Ｉm は補正コイルに供給するこ
とができる最大電流；Ｘmはシム位置に配置することが
できる（標準の組成、長さ、及び幅を有する）シム寸法
の最大厚さ、を表す。Ｉi 、Ｘk 、Ｔ及びＢＭＥＡＮは
未知の変数であることに注意されたい。非負の制約が線
形計画の定式の固有の部分をなしている。
【００１９】好ましくは、上述の式は、先に引用した米
国特許第５，００６，８０４号及び米国特許第５，０４
５，７９４号に記載されている線形計画のアルゴリズム
を用いて解くことができる。先に述べた及び好ましい１
８個の補正コイル、３００個所のシム位置、並びに３１
４個の予定の点を用いると、線形計画の問題は３３８個
の変数及び９６４個の制約条件を有する。先に引用した
二つの米国特許を参照し、且つ当業者に分かるように、
式１乃至５の定式を精査すれば線形計画の問題の第Ｉ段
階及び第II段階を解く必要のあることを示している。こ
れは、制約条件のあるものが「より少ないか或いは等し
い」形式で表現されたとき、負の右辺の式を有するとい
う事実による。もしも式１乃至５の線形計画の問題が双
対形式で記述されたならば、結果として問題は９６４個
の変数と３３８個の制約条件を有することになり、第II
段階の問題だけを解く必要がある。従って、式１乃至５
の定式は、好ましくは、双対問題に変形され、双対問題
の双対解はもとの主問題の解を表す。線形計画の問題を
解く多くの方法がある、即ち、シンプレックス法、改訂
シンプレックス法、双対シンプレックス法、及び、カー
マーカー（Ｋａｒｍａｒｋａｒ）法である。これらの解
法を詳しく調べると改訂シンプレックス法がこの線形計
画の問題を解くのに効率的な方法であることが分かっ
た。これは、当業者に分かるように、垂直方向に対称な
係数マトリックスに対してピボット操作中の多くの計算
を減らすことができるという事実による。係数マトリッ
クスの半分だけを記憶しなければならないことにより計
算機記憶装置も減らすことができる。
国特許第５，００６，８０４号及び米国特許第５，０４
５，７９４号に記載されている線形計画のアルゴリズム
を用いて解くことができる。先に述べた及び好ましい１
８個の補正コイル、３００個所のシム位置、並びに３１
４個の予定の点を用いると、線形計画の問題は３３８個
の変数及び９６４個の制約条件を有する。先に引用した
二つの米国特許を参照し、且つ当業者に分かるように、
式１乃至５の定式を精査すれば線形計画の問題の第Ｉ段
階及び第II段階を解く必要のあることを示している。こ
れは、制約条件のあるものが「より少ないか或いは等し
い」形式で表現されたとき、負の右辺の式を有するとい
う事実による。もしも式１乃至５の線形計画の問題が双
対形式で記述されたならば、結果として問題は９６４個
の変数と３３８個の制約条件を有することになり、第II
段階の問題だけを解く必要がある。従って、式１乃至５
の定式は、好ましくは、双対問題に変形され、双対問題
の双対解はもとの主問題の解を表す。線形計画の問題を
解く多くの方法がある、即ち、シンプレックス法、改訂
シンプレックス法、双対シンプレックス法、及び、カー
マーカー（Ｋａｒｍａｒｋａｒ）法である。これらの解
法を詳しく調べると改訂シンプレックス法がこの線形計
画の問題を解くのに効率的な方法であることが分かっ
た。これは、当業者に分かるように、垂直方向に対称な
係数マトリックスに対してピボット操作中の多くの計算
を減らすことができるという事実による。係数マトリッ
クスの半分だけを記憶しなければならないことにより計
算機記憶装置も減らすことができる。
【００２０】図１のブロック２０に「補正コイル及びシ
ムを実際の値に調整」と表されている次のステップが書
かれている。以下ステップ（ｆ）と呼ぶこのステップ
は、ステップ（ｅ）で決定した値に、補正コイルの電流
及びシム位置のシムの大きさを調整することを含む。ス
テップ（ｅ）で決定された特定の補正コイルの電流に対
して「零」の値は、ステップ(ｆ)でその補正コイルに電
流が印加されないことを意味することに注意されたい。
同様に、ステップ（ｅ）で決定された特定のシム位置の
シム厚さに対して「零」の値は、ステップ(ｆ)でそのシ
ム位置でシムが配置されないことを意味する。
ムを実際の値に調整」と表されている次のステップが書
かれている。以下ステップ（ｆ）と呼ぶこのステップ
は、ステップ（ｅ）で決定した値に、補正コイルの電流
及びシム位置のシムの大きさを調整することを含む。ス
テップ（ｅ）で決定された特定の補正コイルの電流に対
して「零」の値は、ステップ(ｆ)でその補正コイルに電
流が印加されないことを意味することに注意されたい。
同様に、ステップ（ｅ）で決定された特定のシム位置の
シム厚さに対して「零」の値は、ステップ(ｆ)でそのシ
ム位置でシムが配置されないことを意味する。
【００２１】図１のブロック２２に「磁界を測定」と表
されている次のステップが書かれている。以下ステップ
（ｇ）と呼ぶこのステップは、ステップ(ｆ)の後で、磁
石の中央孔内の予定の点のところで磁界を測定すること
を含む。ステップ（ｇ）はステップ（ａ）と同じである
ことが分かる。図１のブロック２４に「不均一性の決
定」と表されている次のステップが書かれている。以下
ステップ（ｈ）と呼ぶこのステップは、ステップ（ｇ）
で測定した測定磁界から磁界の不均一性を決めることを
含む。ステップ（ｈ）はステップ（ｂ）と同じであるこ
とが分かる。
されている次のステップが書かれている。以下ステップ
（ｇ）と呼ぶこのステップは、ステップ(ｆ)の後で、磁
石の中央孔内の予定の点のところで磁界を測定すること
を含む。ステップ（ｇ）はステップ（ａ）と同じである
ことが分かる。図１のブロック２４に「不均一性の決
定」と表されている次のステップが書かれている。以下
ステップ（ｈ）と呼ぶこのステップは、ステップ（ｇ）
で測定した測定磁界から磁界の不均一性を決めることを
含む。ステップ（ｈ）はステップ（ｂ）と同じであるこ
とが分かる。
【００２２】図１のブロック２６に「不均一性は少ない
か」と表されている次のステップが書かれている。以下
ステップ（ｉ）と呼ぶこのステップは、磁界の不均一性
を所望の値と比較することを含む。所望の値は式（２）
及び（３）にあるＥ項であり、ステップ（ｅ）に関連す
る数学的定式の一部である。数式は実際の磁界の近似に
すぎないので、実際の磁石に１０ｐｐｍの不均一性を達
成するために、経験から、数式中は「Ｅ」を例えば「７
ｐｐｍ」に選ぶことを薦める。
か」と表されている次のステップが書かれている。以下
ステップ（ｉ）と呼ぶこのステップは、磁界の不均一性
を所望の値と比較することを含む。所望の値は式（２）
及び（３）にあるＥ項であり、ステップ（ｅ）に関連す
る数学的定式の一部である。数式は実際の磁界の近似に
すぎないので、実際の磁石に１０ｐｐｍの不均一性を達
成するために、経験から、数式中は「Ｅ」を例えば「７
ｐｐｍ」に選ぶことを薦める。
【００２３】図１に矢印２８及び３０とブロック３２で
表されている次のステップが書かれている。ブロック２
６での質問に対して答えが「ノー」のときに矢印２８が
とられてブロック１８へ戻る。ブロック２６での質問に
対して答えが「イエス」のときに矢印３０がとられて
「ストップ」と書かれたブロック２０へ進む。このステ
ップを以下ステップ（ｊ）と呼ぶが、磁界の不均一性が
略所望の値内になるまでステップ（ｅ）、（ｆ）、
（ｇ）、（ｈ）及び（ｉ）を繰り返すことを含む。所望
の値は先に記載した「Ｅ」である。磁界の不均一性が、
全域ｐ−ｐ値磁界不均一性に関して測定された場合、補
正コイルの電流及びシム位置のシムの大きさを決定した
ときに、全域ｐ−ｐ値磁界不均一性が最小になることに
注意されたい。
表されている次のステップが書かれている。ブロック２
６での質問に対して答えが「ノー」のときに矢印２８が
とられてブロック１８へ戻る。ブロック２６での質問に
対して答えが「イエス」のときに矢印３０がとられて
「ストップ」と書かれたブロック２０へ進む。このステ
ップを以下ステップ（ｊ）と呼ぶが、磁界の不均一性が
略所望の値内になるまでステップ（ｅ）、（ｆ）、
（ｇ）、（ｈ）及び（ｉ）を繰り返すことを含む。所望
の値は先に記載した「Ｅ」である。磁界の不均一性が、
全域ｐ−ｐ値磁界不均一性に関して測定された場合、補
正コイルの電流及びシム位置のシムの大きさを決定した
ときに、全域ｐ−ｐ値磁界不均一性が最小になることに
注意されたい。
【００２４】先にも記載したように、いくつかの磁石に
対してシミングの実験を行ったが、米国特許第５，００
６，８０４号及び米国特許第５，０４５，７９４号のシ
ミング法を順次用いた場合と比べて、本発明のシミング
法は、磁界の不均一性を略１０％だけ減少し、シミング
の反復数を略半分に減らし、用いた全補正コイル電流及
びシムの大きさが１０乃至２０パーセント少ない。本発
明の方法は、ハイブリッド・シミング法であり、動的
（即ち、補正コイル）及び静的（即ち、シム）シミング
が同じ繰り返し内で行われて、補正コイルの電流及び補
正位置のシムの大きさが一緒に最適にされることに注意
されたい。
対してシミングの実験を行ったが、米国特許第５，００
６，８０４号及び米国特許第５，０４５，７９４号のシ
ミング法を順次用いた場合と比べて、本発明のシミング
法は、磁界の不均一性を略１０％だけ減少し、シミング
の反復数を略半分に減らし、用いた全補正コイル電流及
びシムの大きさが１０乃至２０パーセント少ない。本発
明の方法は、ハイブリッド・シミング法であり、動的
（即ち、補正コイル）及び静的（即ち、シム）シミング
が同じ繰り返し内で行われて、補正コイルの電流及び補
正位置のシムの大きさが一緒に最適にされることに注意
されたい。
【００２５】以上、本発明の好適実施例を例示の目的で
説明した。本発明は開示した明確な態様に限定されるも
のではなく、明らかに、上述の教示から多様な改変が可
能である。
説明した。本発明は開示した明確な態様に限定されるも
のではなく、明らかに、上述の教示から多様な改変が可
能である。
【図１】図１は、磁石を動的及び静的にシミングする本
発明の好適な方法を示すブロック線図（フローチャー
ト）である。
発明の好適な方法を示すブロック線図（フローチャー
ト）である。
Claims (4)
- 【請求項１】補正コイル、シム位置、中央孔を有する磁
石を補正する方法であって、 （ａ）前記磁石の中央孔内の予定の点のところで磁界を
測定し、 （ｂ）測定した磁界から磁界の不均一性を決定し、 （ｃ）単独に動作する各補正コイル内の既知の電流によ
って生じる磁界を前記予定の点のぞれぞれのところで決
定し、 （ｄ）所定の大きさの単一のシムによって各シム位置の
みから生じる磁界を前記予定の点のぞれぞれのところで
決定し、 （ｅ）補正コイル電流及びシムの大きさを前記測定した
磁界並びに前記（ｃ）及び（ｄ）で決定した磁界に基づ
いて決定し、補正コイル電流をそれぞれ最大値に制約
し、シムの大きさをそれぞれ最大値に制約して、線形計
画ソルバを用いて、磁界の不均一性と、用いられる全補
正コイル電流と、用いられる全シムの大きさとを加えた
ものを最小にするために、各補正コイルに対する電流及
び各シム位置のシムの大きさを同じ処理工程で決定し、 （ｆ）補正コイルに流れる電流及びシム位置のシムの大
きさを前記工程（ｅ）で決定した値に調整し、 （ｇ）前記工程（ｆ）後、前記磁石の中央孔内の前記予
定の点における磁界を測定し、 （ｈ）磁界の不均一性を前記測定した磁界から決定し、 （ｉ）磁界の不均一性を所望の値と比較し、 （ｊ）磁界の不均一性が略所望の値内になるまで、前記
工程（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、及び（ｉ）を繰
り返す、工程からなる方法。 - 【請求項２】前記工程（ｅ）が、測定した磁界の不均一
性が一層少なければ、前記補正コイルに用いられる電流
及前記びシム位置に用いられるシムの大きさを最小にす
る所要の重みを増加するようにして、磁界の不均一性を
最小にする重要性に対して、前記補正コイルに用いられ
る電流及び前記シム位置に用いられるシムの大きさを最
小にする重要性を変えることを更に含む請求項１記載の
方法。 - 【請求項３】磁界の不均一性が全域ｐ−ｐ値磁界不均一
性に関して測定された場合、前記補正コイルの電流及び
前記シム位置のシムの大きさを決定したときに、前記全
域ｐ−ｐ値磁界不均一性が最小である請求項１記載の方
法。 - 【請求項４】各シムの大きさは同一の長さ、同一の幅を
有し、更に厚さを有していて、前記工程（ｅ）でのシム
の大きさを決定することは厚さを決定することを含む請
求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/694655 | 1996-08-07 | ||
| US08/694,655 US5760585A (en) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | Method for actively and passively shimming a magnet |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10113342A true JPH10113342A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=24789752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9210238A Withdrawn JPH10113342A (ja) | 1996-08-07 | 1997-08-05 | 動的及び静的に磁石を補正する方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5760585A (ja) |
| EP (1) | EP0823641B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10113342A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100454035C (zh) * | 2003-03-21 | 2009-01-21 | Ge医药系统环球科技公司 | 磁场控制的填隙的方法 |
| JP2011152348A (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
| WO2016013106A1 (ja) * | 2014-07-25 | 2016-01-28 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネットの調整方法、これにより調整された超電導マグネット、および、これを備える磁気共鳴画像装置 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6181137B1 (en) * | 1999-07-26 | 2001-01-30 | General Electric Company | Unified shimming for magnetic resonance superconducting magnets |
| US7194924B2 (en) * | 2002-07-31 | 2007-03-27 | Lockheed Martin Corporation | System and method for biohazard detection using compression |
| KR20050081536A (ko) * | 2004-02-14 | 2005-08-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전계방출형 백라이트 장치 및 그 제조방법 |
| CN100397093C (zh) * | 2005-03-31 | 2008-06-25 | 西门子（中国）有限公司 | 磁共振设备的不规则被测体的匀场方法 |
| US7570141B2 (en) * | 2005-12-05 | 2009-08-04 | General Electric Company | Method of designing a shim coil to reduce field settling time |
| US7315168B2 (en) * | 2005-12-08 | 2008-01-01 | Uri Rapoport | Shimming with MRI gradient |
| WO2011001429A1 (en) | 2009-06-30 | 2011-01-06 | Aspect Magnet Technologies Ltd. | A cage in an mrd with a fastening/attenuating system |
| US11278461B2 (en) | 2010-07-07 | 2022-03-22 | Aspect Imaging Ltd. | Devices and methods for a neonate incubator, capsule and cart |
| US10076266B2 (en) | 2010-07-07 | 2018-09-18 | Aspect Imaging Ltd. | Devices and methods for a neonate incubator, capsule and cart |
| US8604793B2 (en) | 2010-10-21 | 2013-12-10 | General Electric Company | Superconducting magnet having cold iron shimming capability |
| US11287497B2 (en) | 2016-08-08 | 2022-03-29 | Aspect Imaging Ltd. | Device, system and method for obtaining a magnetic measurement with permanent magnets |
| US10224135B2 (en) | 2016-08-08 | 2019-03-05 | Aspect Imaging Ltd. | Device, system and method for obtaining a magnetic measurement with permanent magnets |
| US10847294B2 (en) | 2017-07-10 | 2020-11-24 | Aspect Imaging Ltd. | System for generating a magnetic field |
| CN110632541B (zh) * | 2018-06-22 | 2021-12-28 | 上海尚磁机电科技有限公司 | 一种磁共振系统的匀场方法和装置 |
| CN110082694A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-02 | 上海东软医疗科技有限公司 | 磁场测量装置、磁共振设备及磁场测量方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5006804A (en) * | 1989-12-04 | 1991-04-09 | General Electric Company | Method of optimizing shim coil current selection in magnetic resonance magnets |
| US5045794A (en) * | 1989-12-04 | 1991-09-03 | General Electric Company | Method of optimizing passive shim placement in magnetic resonance magnets |
| DE4416907C1 (de) * | 1994-05-13 | 1995-09-07 | Bruker Analytische Messtechnik | Therapietomograph mit Homogenisierungseinrichtung |
-
1996
- 1996-08-07 US US08/694,655 patent/US5760585A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-08-01 EP EP97305823A patent/EP0823641B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-05 JP JP9210238A patent/JPH10113342A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100454035C (zh) * | 2003-03-21 | 2009-01-21 | Ge医药系统环球科技公司 | 磁场控制的填隙的方法 |
| JP2011152348A (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
| WO2016013106A1 (ja) * | 2014-07-25 | 2016-01-28 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネットの調整方法、これにより調整された超電導マグネット、および、これを備える磁気共鳴画像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0823641B1 (en) | 2003-12-17 |
| EP0823641A1 (en) | 1998-02-11 |
| US5760585A (en) | 1998-06-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041005 |