JPS61168904A - 磁石装置及びその使用方法 - Google Patents

磁石装置及びその使用方法

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JPS61168904A JP60299823A JP29982385A JPS61168904A JP S61168904 A JPS61168904 A JP S61168904A JP 60299823 A JP60299823 A JP 60299823A JP 29982385 A JP29982385 A JP 29982385A JP S61168904 A JPS61168904 A JP S61168904A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は特に磁気共鳴撮像（以下ＭＲＩと称す）装置
用の磁石装置及びその使用方法に関する。
〔従来技術と本発明が解決する問題〕
ＭＲＩにおいては、患者を貫通する大きい強さの安定し
友一様な磁界を発生する必要がある。
そして、この基本磁界に勾配磁界を種々の複雑な方法で
重畳させて患者に多数の面を定めている。従来超伝導材
のソレノイドによって主磁界を発生していた。これらの
ソレノイドを用いると、均質領域が形成され、この領域
全体に亘る磁界はほぼ一様である。そこで、患者の人体
が均質領域と交差するように患者を配置する必要がある
。従来、この均質領域の中心と、ソレノイドの幾何学的
中心とが一致していた尺め、撮像時に患者を部分的ま九
は完全に囲むことが行なわれてい九〇シかしながら、完
全包囲は患者にとって望ましくないばかりでなく、患者
への接近を制限してしまう。
〔問題を解決する手段〕
この発明の１つの特徴によると、磁石装置は軸の周りに
この軸に沿って配列された多数の磁界発生器を備え、こ
れら磁界発生器の少なくとも１つが磁石装置の幾何学的
中心に対して非対称的に設けられ、磁石装置の幾何学的
中心からずれ几中心を有する均質領域にほぼ一様な磁界
音発生するように磁界発生器が配列され、使用中にこれ
ら磁界発生器が発生する磁界が形成されている。
この発明者等は上記構成の磁石装置を使用することによ
って、均質磁界をずらすことができることを見出し次。
従来のように磁石装置の孔の奥深くまで患者を挿入させ
る必要がなくなるので、均質磁界をずらすことはＭＲＩ
分野へ特別に応用できる０ある場合には、磁石装置の孔
へ患者を全く挿入しなくてもすむ。その結果、ＭＲＩ装
置の患者受入れ能力が増大し、ｔｆｃ医者の患者への接
近が簡単になる。
さらにこの発明は、他の分野九とえばパイプ壁内に磁界
の均質領域を投射しなければならないノぐイブ故障検出
にも応用できる〇 磁界発生器と軸との間隔が軸方向において全体的に減少
するようにできる。ま危地の構成においては、磁界発生
器と軸との間隔がほぼ等しくされる。さらに磁界の方向
ま几は強さもしくはその両者を制御して均質領域内の磁
界を制御する。
ここで「幾何学的中心」とは、磁界発生器によシ定めら
れる装置の両端から等距離にある軸上の点を意味する。
また「一様な磁界」とは、均質領域内で実質的に同じ強
さを有する磁界のみならず、均質領域内で勾配が制御さ
れた磁界も含む。磁界発生器がコイルまたは電気導体の
巻線を有する場合には、均質領域に亘勺勾配磁界を得る
ことができ、この勾配磁界は磁界誤差の展開式における
かなフ低い次数環たとえば１次項で特徴づけられるもの
である。このような勾配磁界が得られれば、磁石装置を
組込んだＭＲＩスキャナが安価になるので実用上極めて
重要であシ、ま九もしその勾配磁界が１次項の勾配であ
ればＭＲＩスキャナにおけるパルス状勾配と均衡させる
ことができる。さらに必要に応じて磁界勾配環を選択す
ることによって、均質領域を通る磁界形状を制御できる
。
代表的には、磁石装置の断面は、円形であるが、他の形
状の断面とすることもできる。
磁界発生器は棒磁石のような永久磁石で構成し、棒磁石
の長手軸方向を全体として磁石装置の軸に一致させると
共に、南北方向を適当に選んでもよいが、好ましくは磁
界発生器は複数回巻い友共軸の電気導体巻線で構成し、
これら巻線を直列接続して、使用時に動作電流が流れる
１個以上のコイルを形成する。コイルも直列に接続する
ことができる。
電気導体の巻線を用いると、電流を変えることにより巻
線が発生する磁界の強さを変えられるといった利点があ
る。永久磁石と電気導体巻線とを組合せた混成装置も可
能である。
状況に応じて電気導体を超伝導形または非超伝導形にで
きる。超伝導巻線の場合には、公知の仕方で装置を低温
槽に収容し、導体の温度を極めて低いレベルまで下げる
必要がある〇電気導体巻線が１個以上のコイルを形成す
る場合は、これらのコイルに別個の電源から電流を供給
するか、もしこれらコイルが直列接続されていれば、共
通電源から電流を供給する。別個のコイルを設けること
の利点として、電流方向したがってコイルが発生する磁
界の方向をコイル毎に変えられることがあげられる。
代表的には、磁界発生器は通常非磁性の支持構体に装着
され、ある場合はこの支持構体は磁石装置の軸と共軸な
孔を有し、均質領域の少なくとも一部分がこの孔内に位
置するようにする。
この発明の第２の特徴によれば、軸方向に離間すると共
に磁石装置の幾何学的中心に対して、非対称的に設けら
れた多数の共軸電気導体巻線を有する磁石装置の使用方
法は、巻線を介して電流を流す工程を有し、電流の方向
と大きさ及び巻線の配列が、磁石装置の幾何学的中心か
らずれ几中心を有する均質領域にほぼ一様な磁界を発生
するように定められる。
ある場合には、直列接続されてコイルを形成する巻線群
のそれぞれに異なった大きさの電流を流すが１便利さの
点から言うと各コイルのターン数を予かしめ定め、同一
電流を各コイルに流すようにするのがよい。均質領域内
の磁界を有用なものとするためＫは、交互のコイルの電
流を具なる方向に流して、誤差項のバランスをとる必要
がある。
均質領域をずらす最も簡単な方法は、均質領域がずれて
形成される側の端部とは反対側の磁石装置端部における
１個以上の巻線に、残シの巻線よシも大きい強さの磁界
を発生させる工程を含む。
この発明の磁石装置の主な利点として、標準的な装置と
製造技術を用いて磁石装置を作ることができ、コイルに
超伝導材を使用したときは磁石装置を収容する低温槽を
用いることができる点があげられる。さらに、現存の磁
気共鳴スキャナのレイアウトに適合し次磁石装置を製造
できる。
磁石装置が孔を有する場合は、磁石装置の孔を横切って
非磁性の仕切板を設けて均質領域の少なくとも一部を含
む空間を形成するとよい。
均質領域をずらせｔことＫよって、磁石装置の孔の大部
分が必要ではなくなったから、仕切板を設けることがで
き、これによって患者は磁石装置に部分的に入るだけで
すみ、装置全長に亘シ気を配る必要がない。
以下、実施例を用いてこの発明の詳細な説明する。
第１図に示すこの発明の１５！施例による磁石装置は、
６個のコイル１〜６を有し、各コイルは従来の低ｍ＄１
７内の巻型（図示せず）上に装着し広照伝導材の巻線か
らなる。各巻線はそれぞれのターン数を有し、直列接続
されている。
コイル１〜６は軸８と共軸で孔９を形成する。
動作時には磁石装置のコイル１〜６に動作電流が供給さ
れて、均質領域１０内に一様な磁界を発生する。この均
質領域は磁石装置の幾何学的中心１２に対し、軸８に沿
ってずれた中心１１を有する。以下の表はフィルの形状
を示し、表中’１ｒ　ｌｌｓ　＋　ｂｌ　＋　ｂ！はコ
イル６を基準として定めである。
貴 コイル１，３．５のターン数に付した「−」符号は、こ
れらのコイルに流れる電流の方向が他のコイルに流れる
電流の方向と反対であることを示している。各コイルに
３００アンペアの電流を流すと、ピーク対ピーク磁界誤
差が２０胛の１．０テス２の磁界が均質領域１０内に発
生する。均質領域１０の直径は５０ｃｒ１１である。
上述のように磁石装置は電流の向きが反対のコイルを有
している九め、標準的な長いソレノイド磁石に比して、
すそ磁界を低減できるという他の利点もある。例えば、
標準型磁石では、すそ磁界は磁石装置の軸に沿い１０ｍ
１半径方向で８ｍのところで５ガウスまで低下する。こ
れに対し、この発明の１．０テスラの磁界を発生する磁
石装置を用いると、軸方向でｓ、　５　ｍ　、半径方向
で４．０　ｆｆｌのところですそ磁界は５ガウスまで低
下する。
比較の九め、第１図に従来のソレノイド１３が示しであ
る。この構成では、均質領域１０の中心１１を通り、軸
８に対して直角に延びる面２０に関し、対称的に６個の
コイル１４〜１９が配置される。
磁石装置をＭＲＩ装置に用いると、患者２１は第１図に
概略図示するように配置されるから、コイル１〜６を有
する磁石装置の場合は、ソレノイド１３に比較して患者
を囲む量がはるかに少ないことがわかる。
磁石装置の孔９の中に適当な仕方で取付けた非磁性材の
テーブル２２上に患者２１は横九わる。孔９へ入る患者
にとっての気配シな少なくするために１孔９の断面を区
画する非磁性板２３を該孔内に設けて、撮像上必要ない
孔の部分を仕切っである。
第２図に示す磁石装置の変形実施例は、３個の非磁性材
巻型２４を有し、そのうちの１個の巻型は他の２個の巻
型よシも半径方向外側に位置している０これらの巻型２
４は低温槽２８と共に円筒状孔２５を形成している。低
温槽２８はテーノ臂付き外面２６を有する。各；イル２
７は巻型２４の周りに巻回され、コイルのターンは装置
の端部２８から離れる方向に偏よって集中している。第
２図に示す方向でコイル２７に電流を流すと、磁石装置
の幾何学的中心３１からずれた中心３０を有する球状均
質領域２９内に、はぼ一様な磁界が発生する。概略図示
し比幾何学的中心は実際には２個の内側コイル２７の最
も軸方向外側の巻線間中点に位置する。
図示を簡単明瞭にするため、磁石装置の残シの部分及び
関連する電源は、第２、第３〜第５図に示していない。
第３図の磁石装置は第２図のものと類似しているが、鉄
板３２を付加しである。この鉄板３２は磁気ミ２−とし
て働き、少ないターン数で領域２９に所定の磁界均質性
を生じさせることができる。
第４図の例も第２図のものと類似しているが、巻型２４
が定める孔２５内に鉄栓３３を付加しである。この鉄栓
３３は鉄板３２と同様な機能をする。
第３図の例と第４図の例を有効に組合せた磁石装置を第
５図に示す。この例では、鉄板３２と鉄栓３３が協働し
て均質領域２９を制御する。
前述の磁石装置の最も重要な適用例の１つとしてＭＨＩ
装置がある。第６図はＭＲＩ装置のブロック図であり、
磁石装置を除く構成は従来のものと同じである。ＭＲＩ
装置は第１図〜第５図のいずれかに示し次磁石装置から
なる磁石系３４を備えている。この磁石系はヘリウム容
器（図示せず）からなる低温槽内に配置する。
磁石系のコイルは共通電源３５ま九は各コイルに対して
設けた電源（図示せず）に接続される。
低温槽は従来型の低温制御系４０によって制御される。
。 磁石装置の巻型には多数の勾配コイル（第１図〜第５図
には図示してない）も設けであるから、均質領域内に異
なつ几磁界勾配が設定され、磁気共鳴撮像が遂行可能と
なる。これらの勾配フィルは超伝導コイルではな〈従来
型のものである。そしてこれら勾配コイルは、波形発生
器４３を介し、制御論理回路４２によシ制御される対応
の駆動電源４１によって駆動される。
ＲＦ（無線周波）エネルギを発生、受信するコイル（図
示せず）も巻型に装着されておシ、分光計４５に接続し
次項幅器４４にＲＦ発信器が接続している。分光計４５
には磁気共鳴信号を検出するＲＦ受信器も接続されてい
る。ＲＦパルスの発生は、分光計４５に接続し比制御論
理回路４２によって制御される。分光計４５からの磁気
共鳴データは、制御論理回路４２により制御されるデー
タ収集系４６へ送られる。次に、系４６からのデータは
処理論理回路４７へ送られる。
コンピュータ４８が従来型のレコード分離インタフェー
ス２３２を介して操作人カスチージョン４９へ接続し、
系全体の制御はこのコンピュータが行なう。コンピュー
タ用の情報はディスク駆動回路５０に記憶されている一
方、コンピュータによ）撮像結果は表示系５１へ送られ
、この表示系は患者人体の「スライス」をモニタ５２上
に表示する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明による磁石装置の１実施例をＳ鎖線で
表わす従来の磁石装置と比較して示し比概略縦断面図、
第２図〜第５図はこの発明による磁石装置の他の興なる
４実施例を示す概略縦断面図、１７４６図はこの発明に
よる磁石装置を組込んだＭＲＩ装置のブロック図である
。 １〜６・・・磁界発生器（コイル） ８・・・軸　　　　　　　ｌＯ・・・均質領域１１・・
・均質領域の中心 １２・・・磁石装置の中心 特許出願人　　オフスフオード　マグネットテクノロジ
ー　リミテッド 手続補正書働側 磁石装置及びその使用方法 ３、特許出願人 住　所　イギリス国、ダブり二−シー１ブイ７エヌエル
　ロンドン、ハイ　ホウルバン３１７、サザンプトン　
ハウス（番地無し）名　称　オフスフオード　マグネッ
ト テクノロジー　リミテッド 代表者　イーアン　リーチ　マクドーガル４、代理人 図面

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、軸（８）の周りにこの軸に沿って配列された多数の
    磁界発生器（１〜６）を備え、これら磁界発生器の少な
    くとも１つが磁石装置の幾何学的中心に対し非対称的に
    設けられ、磁石装置の幾何学的中心（１２）からずれた
    中心（１１）を有する均質領域（１０）にほぼ一様な磁
    界を発生するように磁界発生器が配列され、かつ使用中
    にこれら磁界発生器が発生する磁界が形成されるように
    なっていることを特徴とする磁石装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、磁界発生器（２７
    ）と軸（８）との間隔が軸方向において全体的に減少す
    ることを特徴とする磁石装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、磁界発生器（１〜
    ６）と軸（８）との間隔がほぼ等しいことを特徴とする
    磁石装置。 ４、特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１つに
    おいて、少なくとも１つの磁界発生器（２７）が他の磁
    界発生器に対して、半径方向外側に設けられていること
    を特徴とする磁石装置。 ５、特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１つに
    おいて、均質領域（２９）の中心が磁石装置に対して軸
    方向外側にあることを特徴とする磁石装置。 ６、特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１つに
    おいて、各磁界発生器が複数回巻いた電気導体巻線から
    なり、これら巻線が直列接続されて使用時に動作電流が
    流れるコイル（１〜６）を形成していることを特徴とす
    る磁石装置。 ７、特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１つに
    おいて、支持構体（２４）を設け、この支持構体上に磁
    界発生器を装着していることを特徴とする磁石装置。 ８、特許請求の範囲第７項において、支持構体は磁石装
    置の軸と共軸な孔（９）を定め、均質領域（１０）の少
    なくとも一部分が該孔内に位置していることを特徴とす
    る磁石装置。 ９、特許請求の範囲第７項または第８項において、支持
    構体の一部が磁性材（３３）からなることを特徴とする
    磁石装置。 １０、特許請求の範囲第１項乃至第９項において、磁界
    発生器近傍に磁気ミラー（３２）を設け、この磁気ミラ
    ーと磁界発生器との間に均質領域を形成していることを
    特徴とする磁石装置。 １１、軸方向に離間すると共に磁石装置の幾何学的中心
    に対し非対称的に設けられた多数の共軸電気導体巻線（
    １〜６）を有する磁石装置の使用方法であって、巻線（
    １〜６）を介して電流を流す工程を含み、該電流の方向
    と大きさおよび巻線の配列を、磁石装置の幾何学的中心
    （１２）からずれた中心（１１）を有する均質領域（１
    ０）内にほぼ一様な磁界を発生するように定めることを
    特徴とする磁石装置の使用方法。 １２、特許請求の範囲第１２項において、均質領域がず
    れて形成される側の端部とは反対側の磁石装置端部にお
    ける１個以上の巻線に残りの巻線よりも大きい強さの磁
    界を発生させることを特徴とする磁石装置の使用方法。
JP60299823A 1985-01-04 1985-12-28 磁石装置及びその使用方法 Expired - Lifetime JPH069172B2 (ja)

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GB858500248A GB8500248D0 (en) 1985-01-04 1985-01-04 Solenoids
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