JPWO2005037101A1 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜磁場コイルの振動を低減するとともに、静磁場補正部に振動を伝達せず、しかも、省スペース化を図る。【解決手段】静磁場発生部の対向面にそれぞれ第１の支持部材を介して平板状の傾斜磁場発生部を配置する。静磁場発生部と傾斜磁場発生部との間には、静磁場均一度補正のための静磁場補正部を配置する。静磁場補正部は、静磁場均一度を補正するための磁性体片が配置されている平板状のシムトレイであって、一対の静磁場発生部の対向面にそれぞれ第２の支持部材を介して配置されている。これにより、傾斜磁場発生部は、第１の支持部材とは別の第２の支持部によって静磁場発生部に支持されるため、傾斜磁場発生部の振動が静磁場補正部には直接伝達されない。

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という。）に関し、特に、静磁場均一度を補正する構造と、傾斜磁場コイルからの振動、騒音を減少させる構造とを備えたＭＲＩ装置に関する。

ＭＲＩ装置には、円筒型の静磁場発生磁石を用い、円筒の内部を撮像領域とする装置と、対向配置された一対の静磁場発生磁石を用い、その間の空間を撮像領域とする装置が知られている。静磁場発生磁石としては、一般的には、永久磁石、常電導磁石、または超電導磁石が用いられる。

対向配置型の静磁場発生磁石を用いるＭＲＩ装置の場合、例えば特許文献１に示すように、静磁場発生磁石の撮像領域側に傾斜磁場コイルを配置し、傾斜磁場コイルと静磁場発生磁石との間に、傾斜磁場コイルの支持部材と、磁性体群で構成された静磁場調整部とを配置する構成が知られている。しかしながら、この構成では、静磁場調整部が静磁場発生磁石に引きつけられて歪みを生じ、これにより傾斜磁場コイルの支持部材も歪みを生じるため、傾斜磁場コイルと支持部材との間に空隙が生じ、支持が不完全になりやすいという問題がある。傾斜磁場コイルにはパルス状の電流が流れるため、ローレンツ力による振動を発生するが、支持部材による支持が不完全であると大きな振動を生じやすい。特許文献１では、この問題を解決するために、傾斜磁場コイルとその支持部材との間に、高さ調整手段を挿入し、空隙が生じないようにしている。これにより、傾斜磁場コイルの振動を抑制している。
特開２００２−１０２２０６号公報

上記特許文献１に開示されている構成では、傾斜磁場コイルの支持部材と静磁場調整部とが接触しているので、傾斜磁場コイルの振動が静磁場調整部に伝達する。このため、静磁場が振動してしまうという問題がある。また、特許文献１の磁場調整部は、振動減衰機能を備えていないため、振動を減衰させるためには減衰部材を別途配置する必要がある。振動減衰部材を別途配置する場合、減衰部材を配置するための空間が必要になるため、傾斜磁場コイルと静磁場発生部との間の間隔を広げる必要が生じる。その結果、被検体を配置する撮像領域が狭められるという問題がある。

本発明の目的は、傾斜磁場コイルの振動を低減するとともに、静磁場補正部に振動を伝達せず、しかも、静磁場補正部が振動減衰をも行うことによって省スペース化を図ることができるＭＲＩ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様では、以下のようなＭＲＩ装置を提供する。すなわち、互いに対向して配置され、その間の空間に静磁場領域を形成する一対の静磁場発生部と、前記一対の静磁場発生部の対向面にそれぞれ第１の支持部材を介して配置された平板状の傾斜磁場発生部と、前記静磁場発生部と前記傾斜磁場発生部との間にそれぞれ配置された、静磁場均一度補正のための静磁場補正部とを有するＭＲＩ装置である。静磁場補正部は、静磁場均一度を補正するための磁性体片が配置されている平板状のシムトレイであって、前記一対の静磁場発生部の対向面にそれぞれ第２の支持部材を介して配置されている。このような第１の態様のＭＲＩ装置では、傾斜磁場発生部は第１の支持部材とは別の第２の支持部によって静磁場発生部に支持されているため、傾斜磁場発生部の振動が静磁場補正部に直接伝達されない。

このとき、上記シムトレイと傾斜磁場発生部は、それぞれ独立して静磁場発生部によって支持された構成にすることができる。

また、上記シムトレイと傾斜磁場発生部との間、およびシムトレイと傾斜磁場発生部との間には、空隙が設けられた構成にすることができる。

上記シムトレイが１以上の貫通孔を有する構成とし、第１の支持部材を貫通孔内に配置する構成にすることができる。これにより、振動減衰のための空間をシムトレイとは別に用意する必要がないため、省スペース化を図ることができる。

上記シムトレイが予め定めたパターンで複数の貫通孔を備える構成とし、複数の貫通孔のうち１以上の孔には、磁性部材片を挿入し、別の１以上の孔には、第１の支持部材を挿入する構成にすることができる。

上記第１の支持部材は、傾斜磁場発生部に対して中心対称に配置することが可能である。

上記シムトレイは、非磁性材料により形成することが可能である。

上記シムトレイは、導電性を有する材料で形成することが可能であり、これにより、静磁場変動を打ち消す導電性シールドとしての作用も得ることができる。

上記静磁場発生部は、対向面に凹部を有する構成とし、シムトレイと傾斜磁場発生部は、凹部内に配置することが可能である。この場合、凹部の内周面と傾斜磁場発生部との間に、傾斜磁場発生部の主平面方向の振動を減衰させる部材を配置することが可能である。

上記第１の支持部材は、振動減衰部材を含む構成にすることができる。

上記第１の支持部材は、磁性を有する部材を含み、静磁場均一度を補正する作用を奏するようにすることもできる。

上記第１の支持部材は、シムトレイと非接触となるように配置することができる。これにより、傾斜磁場発生部の振動がシムトレイに伝達するのを防止することができる。

上記シムトレイの複数の貫通孔は、大径と小径の２種類を設け、磁性部材片を小径の貫通孔に挿入し、第１の支持部材を大径の貫通孔に挿入する構成にすることができる。

上記シムトレイの複数の貫通孔のうち、磁性部材片および第１の支持部材のいずれもが配置されていない貫通孔の少なくとも１つに、傾斜磁場発生部の振動振幅抑制のための部材を挿入することができる。この振動振幅抑制部材としては、静磁場発生源に一端が固定され、他端が傾斜磁場発生部に接触する弾性部材を用いることができる。上記振動振幅抑制部材は、傾斜磁場発生部の振動の腹の位置に配置することが望ましい。

また、シムトレイの複数の貫通孔のうち、磁性部材片および支持部材のいずれもが配置されていない貫通孔の少なくとも１つに、振動減衰材料を充填することも可能である。

上記第１の支持部材は、振動減衰部材を挟んで配置された第１固定部と第２固定部とを有する構成にすることができる。第１固定部は、静磁場発生部に固定し、第２固定部は、傾斜磁場発生部に固定する。

上記第１固定部は容器形状部を有する構成とし、振動減衰部材は容器形状部の中に配置し、第２固定部は、容器形状部の振動減衰部材の中に挿入する構成とすることができる。

上記磁性部材片は、振動減衰部材の中に磁性体を混合した材料によって形成されたものを用いることができる。

上記目的を達成するために、本発明の第２の実施の態様では、以下のようなＭＲＩ装置を提供する。すなわち、互いに対向して配置され、その間の空間に静磁場領域を形成する一対の静磁場発生部と、前記一対の静磁場発生部の対向面にそれぞれ配置された傾斜磁場発生部と、前記静磁場発生部と前記傾斜磁場発生部との間に配置された、静磁場均一度補正のためのシムトレイとを有するＭＲＩ装置である。シムトレイは、複数層構造であって、少なくとも一層は振動減衰材料で形成され、傾斜磁場発生部は、シムトレイの上面に搭載され、シムトレイによって支持されている。

傾斜磁場コイルと静磁場発生磁石との間の空間を拡張することなく、傾斜磁場コイルの振動の低減と、静磁場不均一の補正の両方を達成することができる。

本発明の一実施の形態の磁気共鳴イメージング装置について図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態のＭＲＩ装置は、図１にその全体構成を示したように、静磁場発生装置２と、傾斜磁場発生系３と、ベッド２１と、送信系５と、受信系６と、信号処理系７と、シーケンサ４と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）８とを備えている。

静磁場発生装置２は、図２にその概要を示したように、上下に対向して配置された一対の静磁場発生磁石２ａ、２ｂと、板状のシムトレイ２２と、静磁場発生磁石２ａ、２ｂを連結する不図示の連結柱とを有する。静磁場発生磁石２ａ、２ｂの外形は、いずれも対向面の中央に凹部１０３を有する円盤状であり、静磁場発生磁石２ａ、２ｂの間の空間に静磁場領域（撮像空間）５０を形成する。静磁場発生磁石２ａ、２ｂとしては、永久磁石、常電導磁石、または超電導磁石を用いることができる。シムトレイ２２は、静磁場発生磁石２ａ、２ｂの凹部１０３内にそれぞれ配置されている。シムトレイ２２には、図３に示したように所望の位置に磁性体片２３が保持されており、磁性体片２３の発する磁界もしくは磁性体片２３が形成する磁路の作用によって静磁場発生磁石２ａ、２ｂが形成する静磁場領域５０の磁場の不均一を補正する。これにより、静磁場領域５０の均一度を高めている。シムトレイ２２の構造については、後で詳しく説明する。

静磁場発生磁石２ａ、２ｂの凹部１０３には、シムトレイ２２の他に、傾斜磁場発生系３の傾斜磁場コイル９と、送信系５の高周波コイル１４ａが配置されている。シムトレイ２２は、傾斜磁場コイル９と静磁場発生磁石２ａ、２ｂとの間に挟まれるように配置される。ベッド２１は被検体１を搭載し、撮像部位を静磁場領域５０に配置する。

傾斜磁場発生系３は、静磁場領域５０にＸＹＺ３軸方向にそれぞれ所望の傾斜磁場印加するための傾斜磁場コイル９と、傾斜磁場コイル９に駆動電流を供給する傾斜磁場電源１０とを有する。

送信系５は、高周波発振器１１と、変調器１２と、高周波増幅器１３と、高周波コイル１４ａとを有する。高周波発振器１１が発信した高周波信号は、変調器１２によりシーケンサ４からの指示に応じた周波数に変調され、高周波増幅器１３によって増幅され、送信側高周波コイル１４ａに受け渡される。送信側高周波コイル１４ａは、受け取った高周波信号から高周波磁場を発生し、静磁場領域５０の被検体１に照射する。

受信系６は、受信側高周波コイル１４ｂと、増幅器１５と、直交位相検波器１６と、Ａ／Ｄ変換器１７とを有する。被検体１が発生する磁気共鳴（ＭＲ）信号は、高周波コイル１４ｂにより受信された後、増幅器１５で増幅され、直交位相検波器１６により検波され、さらにＡ／Ｄ変換器１７によりＡ／Ｄ変換される。なお、直交位相検波器１６の検波の基準となる中心周波数は、高周波発振器１１から直交位相検波器１６にセットされる

信号処理系７は、ＣＰＵ８とディスプレイ２０と入力部１９と記録再生装置１８とを有している。ＣＰＵ８は、受信系６のＡ／Ｄ変換器１７からＭＲ信号データを受け取り、これを処理して画像再構成を行う。得られた画像は、ディスプレイ２０に表示される。画像再構成の条件は、入力部１９を介して操作者から受け付ける。ＣＰＵ８は、必要に応じて再構成画像やＭＲ信号データを記録再生装置１８に格納する。

ＣＰＵ８は、入力部１９から撮像開始の指示を受け付けた場合には、内蔵するメモリに予め格納されたプログラムを読み込んで実行することにより、所定の撮像を実現するパルスシーケンスをシーケンサ４に設定する。撮像条件は、入力部１９を介してオペレータから受け付ける。シーケンサ４は、ＣＰＵ８から設定されたパルスシーケンスに従って、傾斜磁場電源１０、変調器１２およびＡ／Ｄ変換器１７に所定のタイミングで制御信号を出力して動作させる。具体的には、シーケンサ４は、傾斜磁場電源１０に制御信号を送信し、傾斜磁場コイル９により撮像空間に所望方向の傾斜磁場を発生させる。同時に、変調器１２に命令を送信して所定の高周波磁場波形を生成させ、高周波コイル１４ａから高周波磁場パルスを発生し、被検体１に印加する。被検体１が発したＭＲ信号は、高周波磁場コイル１４ｂにより受信し、検波器１６で検波し、ＣＰＵ８による画像再構成処理に用いられる。

ここでシムトレイ２２の構造について図３、図４を用いて詳しく説明する。シムトレイ２２は、図３に示したように予め定められたパターンで複数の貫通孔２２ｈが設けられた円板であり非磁性材料によって形成されている。非磁性材料としては、例えば、アルミや銅等の非磁性で導電性の金属、ＦＲＰ(Fiber Reinforced Plastics)やガラスエポキシ樹脂等の樹脂を用いることができる。貫通孔２２ｈの配置パターンは、図３の例では、シムトレイ２２の中心から放射状に、かつ、半径方向に一定の間隔をあけて配列しているが、これに限らず他の配列パターンやランダムな配置とすることも可能である。

シムトレイ２２は、図４に示したように、静磁場発生磁石２ａ、２ｂ上に配置された支持部２９によって支持されている。この支持部２９は、シムトレイ２２と静磁場発生磁石２ａ、２ｂとが直接接触せず、両者の間に僅かな空隙が開くように支持している。ボルト１２６は、シムトレイ２２を支持部２９および静磁場発生装置２ａ、２ｂに固定している。シムトレイ２２の複数の貫通孔２２ｈのうちの一部には、静磁場発生磁石２ａ，２ｂの形成する静磁場の不均一を補正するための磁性体片２３が挿入されている。磁性体片２３が挿入されていない貫通孔２２ｈのうちの一部には、支持部材２５が挿入されている。この支持部材２５は、静磁場発生磁石２ａ、２ｂに対して傾斜磁場コイル９を支持している。このとき支持部材２５は、傾斜磁場コイル９とシムトレイ２２との間には僅かな間隔（例えば数ｍｍ）の空隙が開くように傾斜磁場コイル９を支持している。すなわち、シムトレイ２２は支持部２９によって、傾斜磁場コイル９は支持部材２５によって、それぞれ独立に静磁場発生装置２ａ、２ｂに支持されている。なお、支持部材２５は、シムトレイ２２の貫通孔２２ｈの内壁に対して非接触である。

支持部材２５は、振動減衰部材２４と、その端面にそれぞれ固定されたボルト２８と座２７とを含む。振動減衰部材２４は、例えばゴム、プラスチック、金属とゴムの複合部材のように振動を熱エネルギーに変換して減衰させる作用が大きい材料で形成された柱状部材を用いることができる。振動減衰部材２４の形状は、用いる材料の振動減衰特性と、傾斜磁場コイル９の振動モードとを考慮して、抑制したい振動モードが効果的に振動減衰されるように設計する。ボルト２８と座２７は、接着剤やねじ構造等によって振動減衰部材２４に固定されている。

支持部材２５のボルト２８は、静磁場発生磁石２ａ、２ｂに固定される。一方、座２７には、雌ねじが形成されており、傾斜磁場コイル９を貫通するボルト２６と結合する。支持部材２５を通す貫通孔２２ｈは、傾斜磁場コイル９の形状や振動モードを考慮して支持部材２５を配置するのに適した位置の孔が選択される。具体的には、傾斜磁場コイル９を支持することができ、かつ、傾斜磁場コイル９の振動を抑制するのに適した位置にある孔を選択する。例えば、支持部材２５を傾斜磁場コイル９に対して中心対称に配置する。このとき、振動振幅が大きい主振動モードの腹の位置に支持部材２５を配置するのが望ましい。支持部材２５の数は、傾斜磁場コイル９を支持できる数、すなわち１本以上であればよいが、図３では、一例として４本の支持部材２５（振動減衰部材２４）によって傾斜磁場コイル９を支持している。しかしながら、４本に限らず所望の本数の支持部材２５を配置することができる。また、支持部材２５を１本にする場合には、傾斜磁場コイル９の中心位置に配置することができる。

磁性体片２３は、鉄等の磁性体を所望の磁化力が得られる量だけ含み、貫通孔２２ｈに挿入可能な形状に形成されている。磁性体としては、強磁性材料、永久磁石材料、軟磁性材料等を用いることができる。磁性体片２３は、磁性体片２３が生じる磁界もしくは磁性体片２３が形成する磁路の作用によって、静磁場発生磁石２ａ、２ｂの磁場の不均一を補正するものである。例えば、着磁されていない鉄を含む磁性体片２３が静磁場中に配置されることにより、磁性体片２３が発生する磁界によって、静磁場を強めることによって静磁場不均一を補正することができる。また、着磁されている永久磁石を含む磁性体片２３を、発生する磁界の向きが静磁場の向きと一致するように配置することにより静磁場を強めて静磁場不均一を補正したり、逆向きに配置することにより静磁場を弱めて静磁場不均一を補正することができる。さらに、軟磁性材料を含む磁性体片２３を、静磁場の磁束密度が粗な位置に配置することにより周囲の磁束を引き寄せて静磁場不均一を補正することができる。このように、磁性体片２３としては、静磁場発生磁石２ａ、２ｂの静磁場中に配置された場合に意図する磁気的性質が生じるものであればよく、予め着磁しておくかどうかは必要に応じて定めることができる。

具体的な磁性体片２３の構造としては、例えば、所望量の磁性体（例えば鉄）を樹脂等の非磁性材料によって包み込んだものや、磁性体を非磁性材料に分散させたものを用いることできる。磁性体片２３の外形は、貫通孔２２ｈの形状に合わせ、例えば円柱形状にすることができる。また、貫通孔２２ｈの内壁に雌ねじを形成しておき、磁性体片２３をそれに噛み合う雄ねじ形状にすることにより、貫通孔２２ｈへの磁性体片２３の装着が容易になる。また、磁性体片２３として、複数種類の磁化量が得られるように磁性体の量をそれぞれ変えた複数種類のものを予め用意しておき、静磁場領域５０の不均一度の測定結果に応じて補正に必要な磁化量のものを選択して、貫通孔２２ｈに装着するようにすると、容易に静磁場不均一の補正を行うことができる。

ＭＲＩ装置の製造時または設置時のシムトレイ２２の装着手順は次の通りである。まず静磁場発生装置２が形成する静磁場領域５０の磁場均一度を測定する。測定結果に応じて、静磁場均一度の所望の均一度以上にするために必要な、磁性体片２３の磁化量およびそれを配置すべき貫通孔２２ｈの位置を計算により求める。磁性体片２３を挿入する貫通孔２２ｈの位置が、予め設計により定めた、支持部材２５を配置する貫通孔２２ｈの位置と重なる場合には、支持部材２５の配置を優先する。この場合、磁性体片２３の位置を隣接する貫通孔２３にずらす等により対応する。所定の１以上の貫通孔２２ｈに磁性体片２３を装着したシムトレイ２２を、静磁場発生磁石２ａ、２ｂの凹部１０３に配置し、ボルト１２６で固定する。貫通孔２２ｈのうち予め設計により定めた孔に、支持部材２５を非接触で通し、支持部材２５のボルト２８を静磁場発生磁石２ａ、２ｂに固定する。傾斜磁場コイル９をシムトレイ２２の上に配置し、ボルト２６によって支持部材２５の座２７に固定する。さらに高周波コイル１４ａを凹部１０３の上部に配置する。

このようにシムトレイ２２を配置することにより、シムトレイ２２の貫通孔２２ｈに装着した磁性体片２３により、静磁場不均一を補正することができるため、静磁場均一度を向上させることができ、高精度な再構成画像を提供できる。しかも、シムトレイ２２の貫通孔２２ｈに配置した支持部材２５によって、傾斜磁場コイル９の振動を熱エネルギーに変換して減衰することができるため、シムトレイ２２に重ねて別の振動減衰部材を配置する必要がなく、薄型の静磁場発生磁石２ａ、２ｂを実現できる。これにより、傾斜磁場コイルからの振動、振動に伴う騒音を低減したＭＲＩ装置を提供できる。また、静磁場発生磁石２ａ、２ｂの凹部１０３が浅くても、傾斜磁場コイル９や高周波コイル１４ａを静磁場領域５０側に突出して配置することがないため、被検体１に対して広い静磁場領域（撮像空間）５０を提供することができ、被検体１に圧迫感を与えない。よって、高精度な再構成画像が得られ、しかも振動および騒音が少なく、広い撮像空間５０を提供できるという被検体にとって負担の少ないＭＲＩ装置を提供できる。

また、支持部材２５とシムトレイ２２とは非接触であるため、傾斜磁場コイル９の振動は、支持部材２５と静磁場発生磁石２ａ、２ｂと支持部２９とを介してシムトレイ２２に伝わる。よって、傾斜磁場コイル２２から直接伝わる場合と比較して、振動の伝達経路が長くなっているため、振動が伝達しにくく、シムトレイ２２の振動を低減できるという効果も得られる。

なお、上述の説明では、磁性体片２３を配置すべき貫通孔２２ｈと、支持部材２５を配置すべき貫通孔２２ｈとが重なる場合には、支持部材２５を優先的に配置しているが、支持部材２５として、所望の磁性を有するものを用いることにより、支持部材２５に磁性体片２３の作用を兼用させることも可能である。これにより、磁性体片２３の位置をずらす必要がないため、高精度に静磁場均一度の補正ができる。所望の磁性を有する支持部材２５の構成としては、例えば振動抑制部材２４に鉄粉等の磁性体を所定量分散させる等により添加した構成にすることができる。また、座２７やボルト２８を所定の磁化量の磁性体材料により構成することや、座２７やボルト２８に磁性体片を埋め込んだ構成にすることも可能である。

磁性体片２３として、鉄粉等の磁性体粉を振動減衰材料に分散させたものを圧縮成型等により成型したものを用いることができる。このような磁性体片２３を用いることにより、傾斜磁場コイル９の発生する傾斜磁場によって磁性体片２３に生じるローレンツ力を振動減衰材料によって減衰させることができる。これにより、磁性体片２３に生じるローレンツ力により、シムトレイ２２に振動が生じるのを防止することができる。

また、シムトレイ２２の貫通孔２２ｈのうち、支持部材２５も磁性体片２３も配置していない孔に、振動減衰部材２４を充填することが可能である。シムトレイ２２の振動を減衰する効果が得られる。

また、シムトレイ２２をアルミや銅等の導電性材料によって形成した場合には、静磁場発生磁石２ａ、２ｂの振動により生じる静磁場変動を打ち消す導電性シールドとしての作用を得ることができる。この導電性シールドは、静磁場変動によって渦電流を生じ、この渦電流によって生じる磁界が静磁場変動を打ち消す作用をするものであり、アルミシールド等として公知の技術である。

上述した支持部材２５は、振動を減衰する効果を向上させようとすると径が大きくなる傾向にある。一方、磁性体片２３は、径が小さい（例えばφ６〜８ｍｍ）ものが多数配置された方が、高精度な静磁場不均一の補正ができる。そこで図６に示したように、シムトレイ２２に設ける貫通孔２２ｈを、支持部材２５（振動減衰部材２４）を通す貫通孔２２ｈについては予め径を大きく形成しておき、他の貫通孔２２ｈについては磁性体片２３に合わせた径にしておくことができる。これにより、大径の支持部材２５と小径の磁性体片２３とを用いることが可能になるため、傾斜磁場コイル９の支持強度向上と、高精度な静磁場不均一の補正とを両立させることができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態のＭＲＩ装置は、支持部材２５の構造が第１の実施の形態とは異なっている。他の構造については第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

第２の実施の形態の支持部材２５は、図５に示したように、金属等の剛性のある材料で形成された容器２８ａの底部に雄ねじ２８ｂを固定した構造のボルト２８を用い、容器２８ａの内部にゴム等の振動減衰部材２４を充填している。ねじ穴が形成された座２７は、振動減衰部材２４の中に埋め込まれている。よって、座２７と容器２８ａとは直接接触することはなく、振動減衰部材２４を挟んで配置される。傾斜磁場コイル９は、ボルト２６によって座２７に固定される。

図５の支持部材２５は、振動減衰部材２４を容器２８ｂに収容し、その内部に座２７を埋め込んだ構造であるため、支持部材２５の強度が大きく、振動減衰の効果が大きいという特徴がある。よって、傾斜磁場コイル９の重量が大きい場合であっても、少ない数の支持部材２５で傾斜磁場コイル９を支持することができ、振動減衰の効果も高い。

第２の実施の形態の支持部材２５は、減衰効果が高いものが容易に設計できるが、構造上径が大きくなる傾向にある。設計にもよるが第２の実施の形態の支持部材２５の径は、例えばφ４０〜５０ｍｍ程度となる。一方、磁性体片２３は、径が小さい（例えばφ６〜８ｍｍ）ものが多数配置された方が、高精度な静磁場不均一の補正ができる。したがって、シムトレイ２２としては、図６に示した、支持部材２５を通す貫通孔２２ｈのみ径を大きくしたものを用いることができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態のＭＲＩ装置は、支持部材２５の構造が第１の実施の形態とは異なっている。他の構造については第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

第３の実施の形態の支持部材２５は、図７に示したように、金属等の剛性のある材料で形成された容器２８ａの底部に雄ねじ２８ｂを固定した構造のボルト２８を用い、容器２８ａの内部に振動減衰部材２４を充填している。ねじ穴が形成された座２７は、振動減衰部材２４の中に埋め込まれている。容器２８ａは開口が狭められた形状であり、この開口が座２７によって塞がれ、さらにシール材１５０によって密閉された構造になっている。

従って、本実施の形態では、振動減衰部材２４としてゴム等の固体の弾性部材の他に、オイル、ブタン系高分子、シリコン系高分子等の粘性流体や、鉛玉や砂粒等の摩擦の大きな粒状物を容器２８ａに封入して用いることができる。

しかも、本実施の形態の支持部材２５は、振動減衰部材２４が容器２８ｂに収容されているため、支持部材２５の強度が大きく、振動減衰の効果も高い。

なお、シムトレイ２２としては、図６に示した支持部材２５が配置される貫通孔２２ｈのみ径を大きくした構造のものを用いることができる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態のＭＲＩ装置を図８を用いて説明する。図８のＭＲＩ装置では、傾斜磁場コイル９の振動モードのうち振動振幅が大きい主振動モードや、共振や騒音に寄与している振動モード等、その振動振幅を低減したい振動モードの振幅を直接的に低減する手段をさらに配置したものである。具体的には、低減したい振動モードの振幅が大きい位置（振動の腹の位置もしくはその近傍）の貫通孔２２ｈに、弾性材料で形成された柱状の振動振幅抑制部材１２４を立設し、振動振幅抑制部材１２４の先端を傾斜磁場コイル２２に接触させることにより傾斜磁場コイル２２の振動を直接的に押さえ、振動振幅を減少させる。支持部材２５および磁性体片２３は、第１の実施の形態と同様に配置する。また、他の構成も第１の実施の形態と同様である。

柱状の振動振幅抑制部材１２４は、弾性体であればよく、ここでは第１の実施の形態の支持部材２５と同様に、振動減衰部材２４にボルト２８を取り付けたものを用いている。振動減衰部材２４の先端は、傾斜磁場コイル９に接するように長さが調節されている。

振動振幅抑制部材１２４を配置する貫通孔２２ｈは、傾斜磁場コイル９の振動の腹の位置、またはその近傍を選択する。これにより振動を効率よく抑制することができる。ただし、傾斜磁場コイル９の振動モードは、周波数が数千Ｈｚ程度のものまで多数存在するため、すべての振動モードの腹の位置に振動振幅減衰部材１２４を配置することは現実的には困難である。したがって、騒音や共振等に寄与している振動モードを選択し、その振動の腹の位置またはその近傍に振動振幅抑制部材１２４を配置する。

また、振動振幅抑制部材１２４の振動減衰部材２４として、所望の磁化量の磁性体を含有するものを用いることにより、振動振幅抑制部材に磁性体片２３としての作用を兼用させることができる。

なお、図８に示した構成において、支持部材２５として、図５または図７に示した支持部材２５を用いることも可能である。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態では、第１〜第４の実施の形態に示した構成に加えて、図９のように傾斜磁場コイル９の外周部にリング状の振動減衰部材２２４を配置する。

リング状の振動減衰部材２２４は、静磁場発生磁石２ａ、２ｂにボルト３０によって固定される。リング状の振動減衰部材２２４の内周面は、傾斜磁場コイル９の外周面と接触することにより、傾斜磁場コイル９の主平面方向の振動を減衰させる。

これにより、傾斜磁場コイル９を厚み方向については支持部材２５によって支持して振動を減衰させ、主平面方向についてはリング状の振動減衰部材２２４によって振動を減衰させることができる。なお、図９では、シムトレイ２２および支持部材２５として第１の実施の形態のものを用いた例を示しているが、第２〜第４の実施の形態のものを用いることが可能である。

また、図９では、リング状の振動減衰部材２２４を用いているが、これに代えて、複数の棒状の減衰部材を凹部１０３の内壁から傾斜磁場コイル９に向かって放射状またはランダムに配置することにより、同様の効果を得ることが可能である。

（第６の実施の形態）
つぎに、本発明の第６の実施の形態のＭＲＩ装置について図１０を用いて説明する。第６の実施の形態では、シムトレイ２２を３層構造とし、中層３２４を振動減衰部材で形成している。傾斜磁場コイル９側に位置する上層２２ａおよび静磁場発生磁石２ａ、２ｂ側に位置する下層２２ｂは、第１の実施の形態と同様にアルミやＦＲＰ(Fiber Reinforced Plastics)等の非磁性材料によって形成されている。

３層構造のシムトレイ２２には、第１の実施の形態の図３に示したように複数の貫通孔２２ｈが形成され、そのうち静磁場の補正が必要な位置の孔については磁性体片２３が挿入されている。磁性体片２３は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。傾斜磁場コイル９は、シムトレイ２２の表面に直接搭載され、シムトレイ２２の上層２２ａに形成されたねじ穴２２６に対してボルト２６によって固定されている。この他のＭＲＩ装置の構成については第１の実施の形態と同様の構成である。

図７の３層構造のシムトレイ２２の場合、傾斜磁場コイル９の振動を、シムトレイ２２の振動減衰層３２４によって熱エネルギーに変換されることにより減衰することができる。また、シムトレイ２２に装着された磁性体片２３によって、静磁場発生磁石２ａ、２ｂの発生する静磁場の不均一を補正することができる。

本発明は、コンパクトな装置でありながら、高精度な静磁場均一度が得られ、しかも、傾斜磁場コイルからの振動、騒音が少なく被検体にとって負担が少ないＭＲＩ装置を提供できる。

第１の実施の形態のＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態のＭＲＩ装置の静磁場発生装置２の断面図である。 第１の実施の形態のＭＲＩ装置のシムトレイ２２の上面図である。 第１の実施の形態のＭＲＩ装置の静磁場発生磁石２ａとシムトレイ２２の断面図である。 第２の実施の形態のＭＲＩ装置のシムトレイ２２と支持部材２５の拡大断面図である。 第１および第２の実施の形態のＭＲＩ装置のシムトレイ２２の上面図である。 第３の実施の形態のＭＲＩ装置のシムトレイ２２と支持部材２５の拡大断面図である。 第４の実施の形態のＭＲＩ装置の静磁場発生磁石２ａとシムトレイ２２の断面図である。 第５の実施の形態のＭＲＩ装置の静磁場発生磁石２ａとシムトレイ２２の断面図である。 第６の実施の形態のＭＲＩ装置の静磁場発生磁石２ａとシムトレイ２２の断面図である。

符号の説明

１・・・被検体、２・・・静磁場発生装置、２ａ、２ｂ・・・静磁場発生磁石、３・・・傾斜磁場発生系、４・・・シーケンサ、５・・・送信系、６・・・受信系、７・・・信号処理系、８・・・中央演算処理装置（ＣＰＵ）、９・・・傾斜磁場コイル、１０・・・傾斜磁場電源、１１・・・高周波発振器、１２・・・変調器、１３・・・高周波増幅器、１４ａ・・・送信側高周波コイル、１４ｂ・・・受信側高周波コイル、１５・・・増幅器、１６・・・直交位相検波器、１７・・・Ａ／Ｄ変換器、１８・・・記録再生装置、１９・・・入力部、２０・・・ディスプレイ、２１・・・ベッド、２２・・・シムトレイ、２２ｈ・・・貫通孔、２３・・・磁性体片、２４・・・振動減衰部材、２５・・・支持部、２６・・・ボルト、２７・・・座、２８・・・ボルト、２９・・・支持部、１０３・・・凹部、１２４・・・振動振幅抑制部材、１２６・・・ボルト、１５０・・・シール材、２２４・・・リング状振動減衰部材、２２６・・・ボルト、３２４・・・振動減衰層。

Claims (21)

1. 互いに対向して配置され、その間の空間に静磁場領域を形成する一対の静磁場発生部と、前記一対の静磁場発生部の対向面にそれぞれ第１の支持部材を介して配置された平板状の傾斜磁場発生部と、前記静磁場発生部と前記傾斜磁場発生部との間にそれぞれ配置された、静磁場均一度補正のための静磁場補正部とを有し、
   前記静磁場補正部は、静磁場均一度を補正するための磁性体片が配置されている平板状のシムトレイであって、前記一対の静磁場発生部の対向面にそれぞれ第２の支持部材を介して配置されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記シムトレイと前記傾斜磁場発生部は、それぞれ独立して前記静磁場発生部によって支持されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記シムトレイと前記傾斜磁場発生部との間、および前記シムトレイと前記傾斜磁場発生部との間には、空隙が設けられていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記シムトレイは１以上の貫通孔を有し、前記第１の支持部材は前記貫通孔内に配置されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
5. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記シムトレイには、予め定めたパターンで複数の貫通孔が備えられ、前記複数の貫通孔のうち１以上の孔には、前記磁性部材片が挿入され、別の１以上の孔には、前記第１の支持部材が挿入されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
6. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記第１の支持部材は、前記傾斜磁場発生部に対して中心対称に配置されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
7. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記シムトレイは非磁性材料により形成されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
8. 請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記シムトレイは導電性を有する材料で形成されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
9. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記静磁場発生部は、前記対向面に凹部を有し、前記シムトレイと前記傾斜磁場発生部は、前記凹部内に配置されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
10. 請求項９に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記凹部の内周面と前記傾斜磁場発生部との間には、前記傾斜磁場発生部の主平面方向の振動を減衰させる部材が配置されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
11. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記第１の支持部材は、振動減衰部材を含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
12. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記第１の支持部材は、磁性を有する部材を含み、静磁場均一度を補正していることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
13. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記第１の支持部材は、前記シムトレイとは非接触であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
14. 請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記シムトレイの前記複数の貫通孔には、大径と小径の２種類があり、前記磁性部材片は、前記小径の貫通孔に挿入され、前記第１の支持部材は、前記大径の貫通孔に挿入されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
15. 請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記シムトレイの複数の貫通孔のうち、前記磁性部材片および前記第１の支持部材のいずれもが配置されていない貫通孔の少なくとも１つには、前記傾斜磁場発生部の振動振幅抑制のための部材が挿入され、
    前記振動振幅抑制部材は、前記静磁場発生源に一端が固定され、他端が傾斜磁場発生部に接触する弾性部材であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
16. 請求項１５に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記振動振幅抑制部材は、前記傾斜磁場発生部の振動の腹の位置に配置されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
17. 請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記シムトレイの複数の貫通孔のうち、前記磁性部材片および支持部材のいずれもが配置されていない貫通孔の少なくとも１つには、振動減衰材料が充填されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
18. 請求項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記第１の支持部材は、前記振動減衰部材を挟んで配置された第１固定部と第２固定部とを有し、前記第１固定部は、前記静磁場発生部に固定され、前記第２固定部は、前記傾斜磁場発生部に固定されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
19. 請求項１８に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記第１固定部は容器形状部を有し、前記振動減衰部材は前記容器形状部の中に配置され、前記第２固定部は、前記容器形状部の前記振動減衰部材の中に挿入されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
20. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記磁性部材片は、振動減衰部材の中に磁性体を混合した材料によって形成されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
21. 互いに対向して配置され、その間の空間に静磁場領域を形成する一対の静磁場発生部と、前記一対の静磁場発生部の対向面にそれぞれ配置された傾斜磁場発生部と、前記静磁場発生部と前記傾斜磁場発生部との間に配置された、静磁場均一度補正のためのシムトレイとを有し、
    該シムトレイは、複数層構造であって、少なくとも一層は振動減衰材料で形成され、前記傾斜磁場発生部は、前記シムトレイの上面に搭載され、シムトレイによって支持されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
    

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