JPS6384537A

JPS6384537A - 磁気共鳴イメ−ジング装置

Info

Publication number: JPS6384537A
Application number: JP61233466A
Authority: JP
Inventors: 藤束　修; 河本　宏美
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1988-04-15
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JP2547745B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、静磁場内に置かれた被検体に対して矩形状の
傾斜磁場を加える傾斜ｍ場発生用コイルを備えた磁気共
鳴イメージング装置に関する。

（従来の技術）静磁場内の被検体を置きこの静ｖｉｉ場と直角方向に高
周波磁場を加えて磁気共１’！５（ＭＲ）現象を発生さ
せると共に、静磁場に重畳されるようにＸ軸、Ｙ軸Ｚ軸
の３方向に傾斜磁場を加えて被検体から得られるＭＲ倍
信号画像化するようにした磁気共鳴イメージング（ＭＲ
Ｉ）装置が知られている。

このＭＲＩ装置において良質な画像を得るためには、前
記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｙ軸の３方向に加える傾斜磁場の波形を
共に第１２図（ａ）の実線のように矩形にすることが望
ましい。これは矩形状のパルス電流を傾斜磁場発生用コ
イルに供給することによって１７られる。

しかしながら、実際においては傾斜磁場発生用コイルの
周辺に配置されている導電体例えば超電導マグネット用
シールド材、フレーム、各種コイル等に流れる渦電流の
影響によって、傾斜磁場波形は第１２図（ａ）の点線の
ように歪んだものとる。このため加えられる傾斜磁場の
強度が一定にならず、常に変化した状態になるので良質
な画像が１ｑられなくなる。このような欠点を除くため
には、予めその波形の止弁を見込んで第１２図（ｂ）の
実線のようにオーバーシュートさせた電流を供給してや
れば、第１２図（ｂ）の点線のように矩形に修整するこ
とが可能となる。

ところが前記導電体と傾斜磁場発生用コイル例えばＹ軸
方向コイル（以下Ｙ軸方向コイルに例をあげるがＸ、Ｚ
軸方向コイルに対しても同様である）との配置関係が、
このＹ軸方向に沿って第１４図のように非対称になって
いる場合には、すなわち導電体１とＹ軸方向コイル２の
上部コイル２Ａ及び下部コイル２Ｂとの距＠Ｌｔ、Ｌ：
ｚが１１＞１２のような関係に配置されている場合には
次のような不都合が生ずる。

それはＹ軸方向に沿った傾斜磁場の中心と、導電体に流
れる渦電流によって形成される磁場の中心とがずれてき
て一致しなくなることである。

第１５図はこの様子を示す特性図で縦軸は磁場強度、横
軸はＹ軸方向の距離を示し、各直線（ａ）乃至（ｆ）は
図示のような特性を表している。同図から明らかなよう
に（ａ）直線と（ｂ）直線との合成によって形成される
（Ｃ）直線の表している傾斜磁場中心は０を通過してい
る。一方（Ｃ）直線と（ｄ）直線との合成によって形成
される（ｆ）直線の表している渦電流磁場の中心は０点
を通過せず、これから’／ｅだけずれた位置を通過して
いる。

従って両磁場の中心が一致しないので、渦電流の影響が
場所ごとに異なるようになり、この結果第１２図（ｂ）
の実線のようにＹ軸方向コイルにオーバーシュートさせ
た電流を供給したとしても、第１２図（ｂ）の点線のよ
うな矩形は得られなくなる。

なおここでＹ軸方向コイルは第１３図（ａ）のように、
被検体を配置すべき空間３を挟んで上下位置に各々２個
ずつ設けられた４個の鞍型コイルセグメント２Ａ、２Ｂ
、２Ｇ、２Ｄから構成され、第１３図（ｂ）のように信
号源４からアンプ５を介して供給された傾斜磁場発生用
電流が４個のコイルセグメント２Ａ乃至２Ｄに直列に加
えられるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来のＭＲＩ装置においては、傾斜ｒｉｉ場
発生用コイルとこの周辺に配置された導電体との配置関
係が非対称になっている場合には、傾斜磁場発生用コイ
ルにオーバーシュートさせた電流を供給したとしても傾
斜磁場波形が矩形にならないという問題がある。

本発明は以上の問題に対処してなされたもので、傾斜磁
場発生用コイルと導電体との配置関係が非対称になって
いる場合でも、矩形の傾斜磁場波形が得られるＭＲＩ装
置を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）上記目的を連成するために本発明は、傾斜磁場発生用コ
イルに近接して渦電流補正用コイルがｒ２圃され、各々
コイルに対して独立して傾斜磁場発生用電流を供給する
電流供給手段を備えたことを特徴としている。

（作　用）電気的に分離している渦電流補正用コイル及び傾斜磁場
発生用コイルに独立して電流供給手段から、渦電流磁場
のずれを打消す補正電流を重畳した傾斜磁場発生用電流
が供給されるので、渦電流磁場の中心と傾斜磁場の中心
とを一致させることができる。

従って矩形の傾斜ｖｉｉ場波形が得られるので、良質な
画像を１ｑることができる。

（実施例）第１図は本発明実施例のＭＲＩ装置に用いられる傾斜磁
場発生用コイル例えばＹ軸方向コイルの配置を示す斜視
図で、被検体を配置すべき空間１３を挟んだ上下位置に
各々２個ずつ設けられた４個の鞍型コイルセグメント１
２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｄから構成された第１Ｙ軸
方向コイル１２と、空間１３の上方位置に第１Ｙ軸方向
コイル１２と電気的に分割されかつ接近して設けられた
２個の鞍型コイルセグメント１４Ａ、１４Ｂから構成さ
れた第２Ｙ軸方向コイル（渦電流補正用コイル）１４と
からＹｆ’！！１方向コイルが構成されている。

第２図は第１ＹＩ￥ｌｈ方向コイル１２及び第２Ｙ＠方
向コイル１４から構成されるＹ＠方向コイルに対する傾
斜磁場発生用電流の供給回路を示すブロック図で、信号
源１５から発生された傾斜磁場発生用電流補償回路１６
及び第１傾斜磁場アンプ１７を介して第１Ｙ軸方向コイ
ル１２に供給される。

一方渦電流補償回路１６から分岐された電流は能動渦電
流駆動回路１８及び第２傾斜磁場アンプ１９を介して第
２Ｙ軸方向コイル１４に供給される。

（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各通過時点での信号波形を示
している。

第３図及び第４図は前記渦電流補償回路１６及び能動渦
電流駆動回路１７の具体的構成を示す回路図である。第
３図においてＡ１乃至Ａ４はオペアンプ（演算増幅器）
、Ｒ１乃至Ｒ３、Ｒｅ乃至Ｒ８は抵抗、Ｒａ　、Ｒｓは
可変抵抗、Ｃ１はコンデンサである。また第４図におい
てＡ１乃至へ８はオペアンプ、Ｒ１乃至Ｒ３、Ｒａ乃至
Ｒ８、Ｒａｔ乃至Ｒｔｓは抵抗、Ｒ４，Ｒ５，Ｒ９，Ｒ
ＩＯは可変抵抗、Ｃ１、Ｃ２はコンデンサ、８１．８２
は切換スイッチである。

以下第３図の渦電流補正回路１６の動作について説明す
る。オペアンプＡ１の入力信号レベルをＶｌ、出力信号
レベルをＶｌ、オペアンプＡ３の出力低目レベルをＶｓ
、オペアンプＡ４の出力信号レベルをｖ４としたとき、
各出力信号レベルＶ２　、Ｖｓ　、Ｖａは次式のように
示される。

前記Ｖ１として第５図（ａ）のような段階状の入力信号
を加えた場合、出力信号レベルＶ４は第５図（ｂ）のよ
うに表せ、この出力信号レベル■４を渦電流補償用に利
用することができる。

なおここで信号ｖＰは次式のように示される。

続いて第４図の能動渦電流駆動回路１７の動作について
説明する。オペアンプＡ１の入力信号レベルをｖｌ、出
力信号レベルをｖｌ、オペアンプＡ３の出力信号レベル
をＶｓ、オペアンプＡ６の出力信号レベルをｖ４、オペ
アンプＡ５の出力信号レベルをｖ５、オペアンプＡ７の
出力信丹レベルをｖ６、オペアンプ八日の出力信号レベ
ルをｖｌとしたとき、切換スイッチＳ１，３２が第４図
のように下側位置に切換えられているとすると、各出力
信号レベルＶ２　、　Ｖｓ　、　Ｖ４　、　Ｖｓ　、　
Ｖｓ　。

Ｖｌは次式のように示される。

ｘ　ｏ−（ｔ　／　ＣＩ　Ｒ５）ｘ　ｏ−（ｊ　／　Ｃ２ＲＴＯ）前記■１として第６図（ａ）のような段階状の入力信号
を加えた場合、出力信号レベルＶ７は第６図（ｂ）のよ
うに表せる。ここで信？ｊＶＰは次式のように示される
。

また、切換スイッチ３１．３２が下側位置に切換えられ
ると、各出力信号レベルＶ３．Ｖｓ　。

Ｖ７は第６図（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）のように表される
。ここでＶ３ｐ、　Ｖ６ｐは次式のように示される。

従って、可変抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ９，Ｒｔｏ及び切換ス
イッチＳ１　、Ｓ２を組合せることにより、傾斜磁場発
生用コイルと導電体との配置関係が非対称になっている
場合の、渦電流磁場のずれを打消す補正電流を得ること
ができる。

次に本実施例の作用を説明する。

第７図のようにＹ軸方向に沿って導電体１１の中心Ｃか
ら距離りだけ下方向に中心Ｃ′がずれて第１Ｙ軸方向コ
イル１２が配置されている。すなわち第１Ｙ軸方向コイ
ル１２の上部コイル１２Ａ及び下部コイル１２ＢがＹ軸
方向に沿って導電体１１に対して非対称に配置されてい
るとすると、上部コイル１２Ａは導電体１１から離れて
いるので導電体１１に流れる渦Ｎ流の影響を受けないが
、下部コイル１２Ｂは導電体１１に接近しているのでそ
の渦電流の影響を受けるようになる。その結果第１Ｙ軸
方向コイル１２の中心Ｃ′において観測される渦電流は
アンバランス状態となるので、第８図（ｂ）のように下
部コイル１２Ｂによる信号波形弁が残るようになる。こ
のため第８図（ａ）のように予め第１Ｙ軸方向コイル１
２に供給された矩形信号は、（ｂ）の分が差引かれるの
で第８図（Ｃ）のように歪んだ波形となる。

ここで本実施例のように、アンバランスな渦電流発生の
原因となった下部コイル１２Ｂに対応した上部コイル１
２Ａに接近して第２Ｙ軸方向コイル１４Ａを配置し、第
３図の渦電流補償回路１６によって第８図（ｂ）と逆特
性の第９図（Ｃ）のような補正電流を第９図（ａ）の波
形に重畳すれば、これによって得られた第９図（ｂ）の
波形の電流が第１傾斜磁場アンプ１７で増幅された後第
１Ｙ軸方向コイル１２に供給される。一方、渦電流補償
回路１６から分岐した第９図（ｂ）の波形の電流は、第
３図の能動渦電流駆動回路１９によって第９図（Ｃ）の
ような波形にされた後第２Ｙ軸方向コイル１４に供給さ
れる。この結果第７図の第１Ｙ軸方向コイル１２の中心
Ｃ’　　（被１灸体の中心が置かれる位置）においては
、第１Ｙ軸方向コイル１２に加えられた第９図（ｂ）の
波形と第２Ｙ軸方向コイル１４に加えられた第９図（Ｃ
）の波形とが合成されたく差引かれた）第９図（ｄ＞の
矩形波形の電流に対応した矩形の傾斜磁場波形が得られ
ることになる。すなわち前記第２Ｙ軸方向コイル１４を
上部コイル１２Ａに接近して配置し、これに下部コイル
１２Ｂによる渦電流を打潤すような波形の電流を供給す
ることにより、中心Ｃ′において観測される渦電流をバ
ランスざぜることができる。

第１０図は本実施例によって得られた傾斜磁場特性を示
すもので、第２Ｙ軸方向コイル１４による（ｅ）直線と
第１Ｙ軸方向コイル１２による（ｄ）直線との合成によ
って形成される（ｆ＞直線の表している渦電流磁場の中
心は０点を通過することができる。従って渦電流磁場中
心と傾斜磁場中心とを一致させることができる。よって
良質な画像を得ることができる。またコイル１２，１４
のインダクタンスを小さくすることもできるので、傾斜
磁場に必要な立上り、立下り時間を速くすることができ
る。

本実施例において第７図を参照した説明においては第１
Ｙ軸方向コイル１２として１２Ａ、１２Ｂのみを、また
第２Ｙ軸方向コイル１４としては１４Ａのみを取り上げ
て説明したが、それぞれ１２Ｇ、１２Ｄ及び１４Ｂも同
時に作用していることは明白である。また傾斜磁場発生
用コイルとしてはＹ軸方向コイルに例をあげて説明した
が、他にＸ軸方向コイル、Ｚ軸コイルに対しても同様に
適用することができる。

本発明の他の実施例として第２ＹｉＩｉ！！１方向コイ
ル１４′を第１ＹＩ！ｉ１１方向コイル１２の下部コイ
ル１２Ｂ側に接近させて配置することができる。第１１
図は本実施例によって１９られた傾斜磁場特性を示すも
のである。本実施例によれば前記実施例と同様な効果を
得られる他に、第１１図から明らかなように特に（ｆ）
直線の傾斜を暖やかにすることができるので、補償すべ
き電流を少なくすることができるという利点が得られる
。

［発明の効果］以上述べて明らかなように本発明によれば、傾斜磁場発
生用コイルに近接して渦電流補正用コイルを配置し各コ
イルに独立して補正電流を供給するようにしたもので、
傾斜磁場発生用コイルと導電体とが非対称に配置されて
いる場合でも、矩形の傾斜磁場波形を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のＭＲＩ装置に用いられる傾斜磁
場発生用コイルを示す配置図、第２図は傾斜磁場発生用
コイルに対する電流供給回路を示すブロック図、第３図
及び第４図は共に電流供給回路の主要部の具体的構成を
示す回路図、第５図（ａ）及び（ｂ）は第３図の回路の
動作を示す波形図、第６図（ａ）乃至（ｅ）は第４図の
回路の動作を示す波形図、第７図は本発明を説明するた
めの概略図、第８図（ａ＞乃至（Ｃ）及び第９図（ａ）
乃至（ｄ）は共に本発明を説明するための波形図、第１
０図及び第１１図は共に本発明の異なった実施例によっ
て得られた傾斜磁場特性図、第１２図（ａ＞及び（ｂ）
は本発明の詳細な説明来例を示す概略図、第１５図は従
来例の傾斜磁場特性図でおる。１１・・・導電体、１２．１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ。１２Ｄ・・・第１Ｙ軸方向コイル、１４．１４Ａ。１４Ｂ、１４Ｇ、１４Ｄ・・・第１Ｙ軸方向コイル、１
６・・・渦電流補償回路、１８・・・能動渦電流駆動回
路、Ａ１乃至へ８・・・オペアンプ、　Ｒ４、Ｒ５。Ｒｓ、Ｒｈｏ・・・可変抵抗、Ｓｌ、Ｓ２・・・切換ス
イッ（０）上部フイＪし７２．Ｉ’ｌ　＋二ざ、て　　
　　　（ｄ）下宿ヌコイ）レノ１Ｆ５ｒ：ＳＳＥ勺電う
艷士５戸５さ】イ３ズｉｚ１ち　　　　　　　　　　　
　　ｔ＝Ｊｙて（）火ゴ】１６石吐遇渇第１１図識（０）上部フィル２ＡｋＸｙて　　　　　（ｄ）上（各
フィル２Ａ＋ｔ＠ＺＥ（ｔｎａ’＊モ多ｆｌｃさＸＳて
ｂ　ｄｈ　　　　　　　　　　＋　＝ざりて卆カａ＝名
５ＥＦ＝４第１５図

Claims

【特許請求の範囲】

静磁場内に置かれた被検体に対して高周波磁場を加える
高周波磁場発生用コイル及び矩形状の傾斜磁場を加える
傾斜磁場発生用コイルを備え、被検体から得られる磁気
共鳴信号を画像化する磁気共鳴イメージング装置におい
て、前記傾斜磁場発生用コイルに近接して渦電流補正用
コイルが配置され、各々のコイルに対して独立して傾斜
磁場発生用電流を供給する電流供給手段を備えたことを
特徴とする磁気共鳴イメージング装置。