JPS60259940A - Ｎｍｒイメ−ジング装置の磁界発生装置 - Google Patents
Ｎｍｒイメ−ジング装置の磁界発生装置Info
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- JPS60259940A JPS60259940A JP59114607A JP11460784A JPS60259940A JP S60259940 A JPS60259940 A JP S60259940A JP 59114607 A JP59114607 A JP 59114607A JP 11460784 A JP11460784 A JP 11460784A JP S60259940 A JPS60259940 A JP S60259940A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/389—Field stabilisation, e.g. by field measurements and control means or indirectly by current stabilisation
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は核磁気共鳴現象を応用したイメージング装置（
以下ＮＭＲ−ＣＴと略す１に用いる磁界発生装置に電磁
石を用いた場合の起動時の磁界の急速安定化を図るため
の磁界安定化補償方式に関する。
以下ＮＭＲ−ＣＴと略す１に用いる磁界発生装置に電磁
石を用いた場合の起動時の磁界の急速安定化を図るため
の磁界安定化補償方式に関する。
ＮＭＲ−ＣＴの手法及び構成は、特開昭５１−５’３８
８８及び特開昭５２−１２７３８９等の公知例で示され
ているので、説明は省略するが、その基本構成を第１図
に示す。靜磁界発生装置の磁界発生源となる電磁石１の
中に被検体１１の断層面Ａを選択し、さらにその直交面
に空間的位置情報を与える傾斜磁場コイル２を設けであ
る。さらにその内側に被検体１１に核磁気共鳴を起させ
る高周波照射コイルと、共鳴吸収信号を検出するコイル
から成るグローブ３を有している。これらのコイル系へ
は、それぞれ定電流電源装置４、傾斜磁場′電源装置５
、及び高周波照射コイルへは高周波増幅器７から駆動さ
れる。一方プローブ３で検出した共鳴信号は、ＮＭＲモ
デムで増幅復調されてインターフェース８を介して、画
像処理装置９に共鳴信号Ｓを取込み、画像化処理を行っ
て像表示器１０で、断層像を得る。さらに画像処理装置
９からインターフェース８を介して、傾斜磁場電源装置
５．ＮＭＲモデム６、高周波増幅器７は断層像の信号取
込みのため、シーケンシャルに駆動される。以上のＮＭ
Ｒ−ＣＴに於いて、核磁気共鳴の場を与える静磁場ＨＱ
の発生の電磁石１と定電流電源４から成る磁界発生装置
は、第２図に示される。定電流電源４は、出力電流工０
を２２点で検出し、帰還増幅器４３を介して電力増幅器
４２０入力の加え合せ点Ｐｌへ帰還され、基準信号発生
器４１と加え合せ、安定な出力電流Ｉｏを得ている。−
力覚磁石１は人体の断層像を得るために、コイルの内径
が０．７〜１．０ｍの大きさになる。また磁場を０．１
５Ｔとすると、電磁石１の消費電力は３０ＫＷ〜５０Ｋ
Ｗにも達する。従って冷却をしても、電磁石１のコイル
温度は５Ｃ〜１０Ｃの温度上昇を生ずる。このため、第
３図（ａ）に示すように、電磁石１のコイルの熱膨張に
よシ、コイル径が増大し定電流電源装置４の出力電流Ｉ
ｏが一定であったとしても、磁界の強さＨｏは、コイル
温度が安定するまで暫滅する。その減少の割合は、第３
図０））に示されるように、磁界変化ΔＨａを対数で表
わすとほぼ一定の傾きを持って低下していく。
８８及び特開昭５２−１２７３８９等の公知例で示され
ているので、説明は省略するが、その基本構成を第１図
に示す。靜磁界発生装置の磁界発生源となる電磁石１の
中に被検体１１の断層面Ａを選択し、さらにその直交面
に空間的位置情報を与える傾斜磁場コイル２を設けであ
る。さらにその内側に被検体１１に核磁気共鳴を起させ
る高周波照射コイルと、共鳴吸収信号を検出するコイル
から成るグローブ３を有している。これらのコイル系へ
は、それぞれ定電流電源装置４、傾斜磁場′電源装置５
、及び高周波照射コイルへは高周波増幅器７から駆動さ
れる。一方プローブ３で検出した共鳴信号は、ＮＭＲモ
デムで増幅復調されてインターフェース８を介して、画
像処理装置９に共鳴信号Ｓを取込み、画像化処理を行っ
て像表示器１０で、断層像を得る。さらに画像処理装置
９からインターフェース８を介して、傾斜磁場電源装置
５．ＮＭＲモデム６、高周波増幅器７は断層像の信号取
込みのため、シーケンシャルに駆動される。以上のＮＭ
Ｒ−ＣＴに於いて、核磁気共鳴の場を与える静磁場ＨＱ
の発生の電磁石１と定電流電源４から成る磁界発生装置
は、第２図に示される。定電流電源４は、出力電流工０
を２２点で検出し、帰還増幅器４３を介して電力増幅器
４２０入力の加え合せ点Ｐｌへ帰還され、基準信号発生
器４１と加え合せ、安定な出力電流Ｉｏを得ている。−
力覚磁石１は人体の断層像を得るために、コイルの内径
が０．７〜１．０ｍの大きさになる。また磁場を０．１
５Ｔとすると、電磁石１の消費電力は３０ＫＷ〜５０Ｋ
Ｗにも達する。従って冷却をしても、電磁石１のコイル
温度は５Ｃ〜１０Ｃの温度上昇を生ずる。このため、第
３図（ａ）に示すように、電磁石１のコイルの熱膨張に
よシ、コイル径が増大し定電流電源装置４の出力電流Ｉ
ｏが一定であったとしても、磁界の強さＨｏは、コイル
温度が安定するまで暫滅する。その減少の割合は、第３
図０））に示されるように、磁界変化ΔＨａを対数で表
わすとほぼ一定の傾きを持って低下していく。
ビオ−サバールの法則によシ磁場の強さＨｏは、コイル
電流をＩＯ％ コイルからのある測定点までの距離をｒ
とすると、Ｈｏ ＝ Ｋ Ｉ ｏ ／ ｒ ”で表わさ
れる。従って距離ｒの変化によって生ずる磁界強さの変
化率ΔＨは（１）式で示される。
電流をＩＯ％ コイルからのある測定点までの距離をｒ
とすると、Ｈｏ ＝ Ｋ Ｉ ｏ ／ ｒ ”で表わさ
れる。従って距離ｒの変化によって生ずる磁界強さの変
化率ΔＨは（１）式で示される。
ΔＨ中２αΔｔ ・・・・・・・・・・・・・・・（１
）α：コイル材の線膨張係数（Ｐ／Ｃ） Δｔ：コイルの上昇温度（Ｃ） 電磁石１０通電を開始してからのコイルの温度上昇Δｔ
は、周囲温度条件を一定とすると（２）式で示される。
）α：コイル材の線膨張係数（Ｐ／Ｃ） Δｔ：コイルの上昇温度（Ｃ） 電磁石１０通電を開始してからのコイルの温度上昇Δｔ
は、周囲温度条件を一定とすると（２）式で示される。
止
Δｔ＝θＱ（１−ｅ） ・・・・・・・・・・・・（２
）θ：電磁石１の熱抵抗（Ｃ／Ｗ） Ｑ：電磁石１の消費電力（Ｗ） ＴＭ：電磁石１の熱時定数（Ｓ） ｔ：通電時間（Ｓ） よって、通電開始後からの電磁石１のコイル温度上昇に
よる、磁界の強さの変化率ΔＨは、（３）式％式％ （３） 実際の電磁石１の測定例を第４図に示す。この例から明
らかなように、通電開始から、はぼ安定化するまでに磁
界の強さは約５０〇四変化し、その時間は、変化率がＩ
ＯＦ以下になるまでに約１２０分を要する。また熱時定
数ＴＭは約２３分であった。かかるごと〈従来技術では
、磁界の安定までに長時間を要し、測定可能となるまで
の無駄時間を多く要し、装置運転効率の悪い欠点があっ
た。
）θ：電磁石１の熱抵抗（Ｃ／Ｗ） Ｑ：電磁石１の消費電力（Ｗ） ＴＭ：電磁石１の熱時定数（Ｓ） ｔ：通電時間（Ｓ） よって、通電開始後からの電磁石１のコイル温度上昇に
よる、磁界の強さの変化率ΔＨは、（３）式％式％ （３） 実際の電磁石１の測定例を第４図に示す。この例から明
らかなように、通電開始から、はぼ安定化するまでに磁
界の強さは約５０〇四変化し、その時間は、変化率がＩ
ＯＦ以下になるまでに約１２０分を要する。また熱時定
数ＴＭは約２３分であった。かかるごと〈従来技術では
、磁界の安定までに長時間を要し、測定可能となるまで
の無駄時間を多く要し、装置運転効率の悪い欠点があっ
た。
一方、仮に磁界変化の大きい時間から、測定を始めると
、像に再生した場合、各画素の位置情報がずれることに
なり、アーチファクトの原因となると同時に、共鳴信号
の減衰も大きく、像のＳ／Ｎを悪化芒せる。すなわち像
の分解能が低下し、不鮮明なものしか得られない欠点を
有していた。鮮明な画像を得るためには、傾斜磁場の強
さにもよるが、最低でも１０Ｐ以下の磁界変動を要求さ
れる。
、像に再生した場合、各画素の位置情報がずれることに
なり、アーチファクトの原因となると同時に、共鳴信号
の減衰も大きく、像のＳ／Ｎを悪化芒せる。すなわち像
の分解能が低下し、不鮮明なものしか得られない欠点を
有していた。鮮明な画像を得るためには、傾斜磁場の強
さにもよるが、最低でも１０Ｐ以下の磁界変動を要求さ
れる。
本発明の目的は、前述の電磁石における通電開始からの
磁界強さの変動を、電磁石の励磁電流を効果的に制御し
て、通電開始後、短時間で低減させ、安定な磁界を得る
磁界発生装置の提供にある。
磁界強さの変動を、電磁石の励磁電流を効果的に制御し
て、通電開始後、短時間で低減させ、安定な磁界を得る
磁界発生装置の提供にある。
本発明は、通電開始以後の磁界発生装置の磁界強さの変
動が、電磁石１のコイル温度変化に依ることが主因であ
り、周囲の温度条件が一定であれば固有の値を持つこと
に着目し、電磁石１を励磁する定電流電源装置の出力電
流■。ヲ（３）式で示される、磁界変動ΔＨｏを打消す
ように変化させるため、当該出力電流Ｉｎを設定する基
準電圧Ｅｒ ＊ １を、予めプログラムされた特性で変
化させるような補償信号発生機能を設けたものである。
動が、電磁石１のコイル温度変化に依ることが主因であ
り、周囲の温度条件が一定であれば固有の値を持つこと
に着目し、電磁石１を励磁する定電流電源装置の出力電
流■。ヲ（３）式で示される、磁界変動ΔＨｏを打消す
ように変化させるため、当該出力電流Ｉｎを設定する基
準電圧Ｅｒ ＊ １を、予めプログラムされた特性で変
化させるような補償信号発生機能を設けたものである。
本発明の実施例を第５図に示す。本図による構成で、第
１図と異なる点は、基準信号Ｅ１．１ と帰還増幅器４
３の加え合せ点Ｐｌの前段にＰ３なる別の加え合せ点を
設ける。この加え合せ点Ｐ３には、電磁石１の温度変化
に起因する磁界強さの変化ΔＨｏｋ打消す量に相当する
、電力増幅器４２の出力電流Ｉｎの変化をΔＩｎとする
と、当該Δ■ｏの変化を与えるに相当する補償信号Ｅｃ
を、基準信号Ｅ ｒ＊１ と加え合せ、１補償信号Ｅｃ
の加算された、別の基準信号ｈ ； ＊ ｆ を得る。
１図と異なる点は、基準信号Ｅ１．１ と帰還増幅器４
３の加え合せ点Ｐｌの前段にＰ３なる別の加え合せ点を
設ける。この加え合せ点Ｐ３には、電磁石１の温度変化
に起因する磁界強さの変化ΔＨｏｋ打消す量に相当する
、電力増幅器４２の出力電流Ｉｎの変化をΔＩｎとする
と、当該Δ■ｏの変化を与えるに相当する補償信号Ｅｃ
を、基準信号Ｅ ｒ＊１ と加え合せ、１補償信号Ｅｃ
の加算された、別の基準信号ｈ ； ＊ ｆ を得る。
補償信号Ｅｃは補償信号発生器４４により発生させる。
この補償信号発生器４４は徴発回路で構成されてお９、
その振幅と発生タイミングは、前段のタイマー機能を持
ち、ユニットステップの信号を出力する遅延タイマー４
５からの信号によシ決定するように構成する。これらの
一連の動作を第６図のタイムチャート図によシ説明する
。
その振幅と発生タイミングは、前段のタイマー機能を持
ち、ユニットステップの信号を出力する遅延タイマー４
５からの信号によシ決定するように構成する。これらの
一連の動作を第６図のタイムチャート図によシ説明する
。
磁界発生装置に（１）の電源Ｐを投入することによシ、
（２）の設定信号Ｅ ｒ ｅ ｆ と、（３）の出力電
流工□が立上り、短時間で安定化領域に到達する。安定
化時間’ｋｔｘ とすると通常５分程度である。（３）
の出力電流が立上ると、比例的に磁界も立上るが若し補
償信号Ｅｃがゼロであったとすると、電磁石１の磁界の
強さＨａは、（４）のごとく、最初は高い値を示し、電
磁石の時定数ＴＭで徐々に低下し、最終的にＨｏＨの値
で一定値に達する。このＨｏの変化は（３）式から（４
）式で与えられる。
（２）の設定信号Ｅ ｒ ｅ ｆ と、（３）の出力電
流工□が立上り、短時間で安定化領域に到達する。安定
化時間’ｋｔｘ とすると通常５分程度である。（３）
の出力電流が立上ると、比例的に磁界も立上るが若し補
償信号Ｅｃがゼロであったとすると、電磁石１の磁界の
強さＨａは、（４）のごとく、最初は高い値を示し、電
磁石の時定数ＴＭで徐々に低下し、最終的にＨｏＨの値
で一定値に達する。このＨｏの変化は（３）式から（４
）式で与えられる。
」
Ｈａ ＝ ＨｏＨ（１＋ ２ ａθＱ（１−ｅ ’）
ｌ ＝（４）ここでｔは、ｔｌ−〇としたものとする。
ｌ ＝（４）ここでｔは、ｔｌ−〇としたものとする。
そこで、（４）式の第２項ＨｏＨ・２αθＱ（１−ｅ＝
’ ）の時間的変化をもち、かつ、この変化磁界を打消
すような補償信号Ｅｃｋ（５）に示すように発生させる
。この補償信号Ｅｃは、第５図Ｐ１点から電磁石１の出
力、すなわち磁界の強さＨｏまでのループゲインをＧＭ
とすると（５）式で表わされる。
’ ）の時間的変化をもち、かつ、この変化磁界を打消
すような補償信号Ｅｃｋ（５）に示すように発生させる
。この補償信号Ｅｃは、第５図Ｐ１点から電磁石１の出
力、すなわち磁界の強さＨｏまでのループゲインをＧＭ
とすると（５）式で表わされる。
このＥｃと、基準信号Ｅ ｒ ＠ ｔ を加算すると、
第（６）式のＥ’ｒ＊ｆ により、補償後の出力電流■
ｏ′は（６）のようになる。この結果、電磁石１単体の
磁界強さＨｏは（４）式で示される逆極性の変化をする
から、（７）の補償後の磁界強さは、補償開始時刻Ｔ１
から一定の値に保つことが可能となる。ｔｌの値は約５
分根度の値である。
第（６）式のＥ’ｒ＊ｆ により、補償後の出力電流■
ｏ′は（６）のようになる。この結果、電磁石１単体の
磁界強さＨｏは（４）式で示される逆極性の変化をする
から、（７）の補償後の磁界強さは、補償開始時刻Ｔ１
から一定の値に保つことが可能となる。ｔｌの値は約５
分根度の値である。
以上詳記のごとく、本発明の一実施例によれば電磁石を
通電開始後、短時間で安定な磁界を得ることが出来る。
通電開始後、短時間で安定な磁界を得ることが出来る。
本発明によれば、短時間で安定な磁場を得ることができ
るので、ＮＭＲ−ＣＴの稼動率を向上させることができ
ると同時に、使用開始時間よシ早い時刻に前もって電源
を入れ、予熱の必要性がなく、ランニングコストの低減
になる。さらに通電初期から鮮明な画像を得られるなど
の効果がある。
るので、ＮＭＲ−ＣＴの稼動率を向上させることができ
ると同時に、使用開始時間よシ早い時刻に前もって電源
を入れ、予熱の必要性がなく、ランニングコストの低減
になる。さらに通電初期から鮮明な画像を得られるなど
の効果がある。
第１図はＮＭＲイメージング装置の構成例、第２図は従
来の電磁石方式の磁界発生装置の構成例、主装置の磁界
強さ変化の実測例、第５図は本発明の一実施例の構成を
示す図、第６図は、第５図の実施例に関る動作を示すタ
イムチャート図である。 １・・・電磁石、４・・・定電流電源装置、４１・・・
基準信号発生器、４２・・・電力増幅器、４３・・・帰
還増幅器、４４・・・補正信号発生器、４５・・・遅延
タイマー、８・・・インターフェース、９・・・画像処
理装置、Ｐｌ・・・第１の加え合せ点、Ｐｌ・・・出力
電流の検出点、箔 １ （２） 躬３囚 躬４目 通電時間も（箪ｉｍ−） 湾 ６囚 通電蒔Ｐ：Ｉｔ
来の電磁石方式の磁界発生装置の構成例、主装置の磁界
強さ変化の実測例、第５図は本発明の一実施例の構成を
示す図、第６図は、第５図の実施例に関る動作を示すタ
イムチャート図である。 １・・・電磁石、４・・・定電流電源装置、４１・・・
基準信号発生器、４２・・・電力増幅器、４３・・・帰
還増幅器、４４・・・補正信号発生器、４５・・・遅延
タイマー、８・・・インターフェース、９・・・画像処
理装置、Ｐｌ・・・第１の加え合せ点、Ｐｌ・・・出力
電流の検出点、箔 １ （２） 躬３囚 躬４目 通電時間も（箪ｉｍ−） 湾 ６囚 通電蒔Ｐ：Ｉｔ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、核磁気共鳴現象を用い、生体の断層像を得て、病理
診断に供するＮＭＲイメージング装置の磁界発生装置に
おいて、前記磁界発生装置は、ソレノイド若しくは分割
形の円筒状コイルか、それらの円筒状コイルに磁性体の
ヨークを有するものから成る電磁石と、該電磁石に一定
の磁界を発生させる電源で、電磁石に供給する出力電流
を恢出し、基準信号と比較し、定電流を出力する定電流
増幅器を有する構成であって、前記の基準信号を発生す
る、任意設定可能な基準信号発生手段と、電磁石起動時
から生ずる磁界の指数関数的なドリフトを補償するため
の補償信号発生器手段を設け、前記基準信号と該補償信
号を加え合せて、前記定電流増幅器の基準信号としたこ
とを特徴としたＮＭＲイメージング装置の磁界発生装置
。 ２、前記補償信号発生手段は電源装置の投入後、一定時
間後に前記補償信号発生器を起動させる遅延タイマーを
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＮ
ＭＲイメージング装置の磁界発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59114607A JPS60259940A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | Ｎｍｒイメ−ジング装置の磁界発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59114607A JPS60259940A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | Ｎｍｒイメ−ジング装置の磁界発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60259940A true JPS60259940A (ja) | 1985-12-23 |
Family
ID=14642088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59114607A Pending JPS60259940A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | Ｎｍｒイメ−ジング装置の磁界発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60259940A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62181034A (ja) * | 1986-02-06 | 1987-08-08 | 横河メディカルシステム株式会社 | 核磁気共鳴断層撮像装置 |
| JPS63105750A (ja) * | 1986-10-24 | 1988-05-11 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴イメージング装置の運転方法 |
| JPH01101969A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-19 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
| JPH01136645A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-05-29 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
| CN102846319A (zh) * | 2011-12-12 | 2013-01-02 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 基于磁共振的脑功能成像扫描方法和系统 |
-
1984
- 1984-06-06 JP JP59114607A patent/JPS60259940A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62181034A (ja) * | 1986-02-06 | 1987-08-08 | 横河メディカルシステム株式会社 | 核磁気共鳴断層撮像装置 |
| JPH0335932B2 (ja) * | 1986-02-06 | 1991-05-29 | Yokokawa Medeikaru Shisutemu Kk | |
| JPS63105750A (ja) * | 1986-10-24 | 1988-05-11 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴イメージング装置の運転方法 |
| JPH055497B2 (ja) * | 1986-10-24 | 1993-01-22 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
| JPH01101969A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-19 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
| JPH01136645A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-05-29 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
| CN102846319A (zh) * | 2011-12-12 | 2013-01-02 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 基于磁共振的脑功能成像扫描方法和系统 |
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