CN117647764A - 磁共振成像装置 - Google Patents

Abstract

提供磁共振成像装置。为了在RF屏蔽具有减少RF线圈与倾斜磁场线圈的磁耦合的功能的同时抑制倾斜磁场所引起的涡电流的产生，需要由拼块状或具有狭缝的条形状的薄板的导电性材料构成RF屏蔽。为了抑制涡电流所引起的发热温度上升而需要冷却，为了扩大供患者***的开口部而要求位于静磁场磁铁内且大致同心圆筒状的倾斜磁场线圈和RF线圈以及RF屏蔽薄型化。将使拼块状或具有狭缝的薄板的导电件形成为片状的RF屏蔽粘接或贴附于倾斜磁场线圈的内圆筒表面来设置，将RF屏蔽在倾斜磁场线圈内圆筒面的包含X倾斜磁场线圈图案以及Y倾斜磁场线圈图案的线匝中心附近在内的区域进行粘接或贴附，或者，将RF屏蔽沿着RF屏蔽的薄板导电件的图案或狭缝进行粘接或贴附。

Description

磁共振成像装置

技术领域

本发明涉及磁共振成像装置中为了阻断高频照射(以下称作RF)线圈所产生的高频磁场与倾斜磁场线圈的磁耦合而贴附于倾斜磁场线圈的内表面的RF屏蔽的结构。

背景技术

磁共振成像装置(以下称作MRI装置)是利用在对放置于均匀的静磁场中的被检体照射高频脉冲时产生的核磁共振现象来得到表示被检体的物理的、化学的性质的截面图像的装置，特别是用作医疗用途。

MRI装置主要由如下要素构成：在***了被检体的摄像空间生成均匀的静磁场的磁铁装置；为了对摄像空间赋予位置信息而以脉冲状产生空间上带梯度的磁场的倾斜磁场线圈；对被检体照射高频脉冲的RF线圈；接收来自被检体的磁共振信号的接收线圈；以及对接收到的信号进行处理并显示图像的计算机***。

作为MRI装置的主要的性能提升的手段，有磁铁装置所产生的静磁场的强度提升。由于静磁场越强，越能得到清晰的图像，因此，MRI装置以磁场强度的提升为目标来持续进行开发。此外，关于倾斜磁场线圈，为了画质提升和摄像时间缩短而谋求所产生的倾斜磁场的强度提升和脉冲间隔的缩短。RF线圈使原子核自旋产生磁共振现象，取得磁共振信号作为电磁波。因此，为了取得清晰的图像，需要提升磁共振信号与噪声之比(SN比)，其中，该磁共振信号是以均匀的分布对被检体照射由静磁场强度决定的频率的高频的电磁场而得到的。

在一般的水平磁场型的MRI装置中，倾斜磁场线圈在作为大致圆筒形状的磁铁装置的静磁场磁铁的内周侧以大致同心圆形状设置。进而，RF线圈也是大致同心圆筒形状，在倾斜磁场线圈的内周侧设置在与静磁场磁铁以及倾斜磁场线圈大致同心的轴上。

通过在RF线圈中通入由静磁场强度决定的频率的电流而产生的电磁场除了对被检体照射以外，还在与位于RF线圈的外周侧的倾斜磁场线圈之间产生磁耦合。因此，在RF线圈与倾斜磁场线圈之间设置RF屏蔽，以使得不会将RF线圈所产生的电磁场泄漏到倾斜磁场线圈侧。RF屏蔽也是与RF线圈大致同心的圆筒形状，一般在MRI装置中，使用包含铜材、铝材或不锈钢材等的薄板的非磁性体的导电性材料。

倾斜磁场线圈在放置被检体的摄像空间中生成脉冲状的倾斜磁场，但位于倾斜磁场线圈与被检体之间的RF屏蔽由于是导电性的薄板件并受到倾斜磁场脉冲，因此会产生涡电流。该涡电流所引起的焦耳发热成为RF屏蔽的温度上升的主要原因。

在近年的MRI装置中，倾向于多用以平面回波成像法(EPI)为代表的高速摄像法，但这些高速摄像法是通过许多次使高强度的倾斜磁场脉冲快速地上升/下降来实现的。因此，在RF屏蔽中产生的涡电流也倾向于增加，抑制与涡电流发热相伴的温度上升的增大就成为课题。

过去，作为减少倾斜磁场所引起的RF屏蔽的涡电流发热的手法，如专利文献1所示那样，已知如下手法：通过在RF屏蔽的薄板形成狭缝或设为拼块状的图案，来减少涡电流的产生量。在该手法中，由于相对于RF线圈所产生的高频电磁场的频率(数10～数100MHz)，倾斜磁场脉冲的频率(～数kHz)低，因此，以相对于高频电磁场成为低阻抗且相对于倾斜磁场成为高阻抗的方式来成型。但若增加狭缝或拼块(tile)分割的数量，则相对于高频电磁场，电阻也增加，因此，RF屏蔽的效果会降低。因此，在本方式中，必须以RF屏蔽的效果不减少的程度来容许涡电流的产生。

此外，作为抑制RF屏蔽的发热所引起的温度上升的手法，有时采取专利文献2所示那样的设置基于水冷或空冷的冷却构造等的方法。另一方面，在近年的MRI装置中，为了使摄像中的患者不会感到闭塞感而倾向于将开口部取得大。因此，期望倾斜磁场线圈、RF线圈以及RF屏蔽相对于静磁场磁铁为同心圆筒状且推进薄型化，并且期望将冷却构造等简化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特公平03-050543号公报

专利文献2：JP特开2006-116300号公报

如专利文献1所示那样，RF屏蔽为了在具有减少RF线圈与倾斜磁场线圈的磁耦合的功能的同时抑制倾斜磁场所引起的涡电流的产生，需要由拼块状或具有狭缝的条形状的薄板的导电性材料来构成RF屏蔽。另一方面，如专利文献2所示那样，为了抑制涡电流所引起的发热温度上升而需要冷却。进而，为了扩大供患者***的开口部，位于静磁场磁铁内且大致同心圆筒状的倾斜磁场线圈和RF线圈以及RF屏蔽要求薄型化。

发明内容

本发明鉴于这样的事情而提出，课题在于，构成一种MRI装置，将RF屏蔽贴附在倾斜磁场线圈内周面的倾斜磁场强的倾斜磁场线圈线匝中心附近，减小与倾斜磁场线圈的热阻，由此，没有专用的水冷或空冷的冷却构造就能抑制RF屏蔽的温度上升。

为了解决上述课题，在本发明中，提供一种MRI装置，具有：磁极，在摄像空间产生静磁场；倾斜磁场线圈，在所述摄像空间内产生相对于位置呈线性的磁场强度的动磁场；高频线圈，在所述摄像空间内产生高频磁场；和RF屏蔽，位于所述倾斜磁场线圈与所述高频线圈之间，减轻高频电磁场与倾斜磁场线圈的电磁耦合，所述RF屏蔽粘接或贴附于所述倾斜磁场线圈的表面来设置，并且，所述粘接或贴附位置是将构成倾斜磁场线圈的X或Y倾斜磁场线圈导体卷绕而成的线匝中心附近的区域。

发明效果

根据本发明的RF屏蔽的设置方法的MRI装置，可抑制以与倾斜磁场线圈通电相伴的在RF屏蔽中产生的涡电流发热为起因的温度上升，没有追加的冷却构造就可抑制RF屏蔽的温度上升，因此，能薄壁化，能实现大口径的MRI装置。

附图说明

图1是表示实施例1所涉及的RF屏蔽的一结构例的图。

图2是实施例1所涉及的水平磁场型MRI装置的示意外观立体图。

图3是表示实施例1的MRI装置的其他方式的示意外观立体图。

图4是表示实施例1所涉及的水平磁场型的MRI装置中所使用的倾斜磁场线圈的X倾斜磁场线圈的导体形状的展开图。

图5是表示实施例1所涉及的开放型的MRI装置中所使用的倾斜磁场线圈的X倾斜磁场线圈的导体形状的俯视图。

图6是表示实施例2所涉及的MRI装置中所使用的RF屏蔽向倾斜磁场线圈内圆筒面进行粘接或贴附的粘接或贴附位置的部分展开图。

图7是表示实施例3所涉及的开放型MRI装置中所使用的RF屏蔽向倾斜磁场线圈表面进行粘接或贴附的粘接或贴附位置的部分展开图。

附图标记说明

1 磁极

2 摄像空间

3 表示静磁场及其方向的箭头

4 被检者

5 可动式床

6 倾斜磁场线圈

7 RF线圈

8 旁轭

9 倾斜磁场

10 倾斜磁场线圈导体

11 线匝中心附近区域

12 RF屏蔽

13 RF屏蔽图案

13(a) 条形状RF屏蔽图案

13(b) 拼块形状RF屏蔽图案

14 RF屏蔽向倾斜磁场线圈进行粘接或贴附的粘接或贴附位置

15 狭缝

具体实施方式

以下使用附图来说明本发明的实施例。

【实施例1】

如图2所示那样，一般的水平磁场型MRI装置具有由超导线圈构成的圆筒状的磁极1，在摄像空间2中，在以箭头3所示的方向上产生静磁场。被检者4被可动式的床5运送至摄像空间2来取得图像。这样的MRI装置在产生主要利用了超导线圈的静磁场的磁极1的内部具有同心圆筒的倾斜磁场线圈6和RF线圈7，这些分别是加入用于图像取得的位置信息、以及取得产生磁共振的信号的常导的线圈。

RF屏蔽位于倾斜磁场线圈6与RF线圈7之间，通过粘接或利用了双面胶带的贴附而设置于倾斜磁场线圈6的内表面。它们由与磁极一体且未图示的罩覆盖。另外，在MRI装置中，作为这以外的主要的构成设备而有对倾斜磁场线圈、RF线圈等常导线圈供给电流的电源装置、用于冷却这些常导线圈、电源装置的水冷或空冷装置、以及用于显示操作、图像的计算机***，但这些在图中省略。

在图3中示出作为MRI装置的另一个一般的方式的被称作开放型的MRI装置的一结构例。将产生静磁场的圆盘形状的上下磁极1配置在摄像空间2的上下，在摄像空间2中在箭头3的方向上产生静磁场。被检者4通过可动式的床5被运送至摄像空间2来取得图像，这与图2的情况是同样的。

在本结构的开放型MRI装置中，上下磁极间被柱等构造物支承，除此以外，还有用图3那样的具有大致C字形状的磁性体的旁轭8连结的情况，特别能在静磁场的磁场强度为1特斯拉以下的装置中看到。在这样的开放型的MRI装置中，倾斜磁场线圈6和RF线圈7是与磁极相同地配置在摄像空间2的上下的圆盘形状，被与磁极一体且未图示的罩覆盖。

RF屏蔽也是大致圆盘形状，分别设置于上下磁极的倾斜磁场线圈与RF线圈之间的倾斜磁场线圈的摄像空间侧表面。另外，作为这以外的主要的构成设备，有用于对倾斜磁场线圈、RF线圈等常导线圈通电的电源装置、用于冷却这些常导线圈、电源装置的冷却装置、以及用于显示操作、图像的计算机***，但这些在图3中与图2的装置同样地省略。

如图3所示那样，倾斜磁场在摄像空间2中是以脉冲状进行时间变化的磁场，且静磁场的方向3的分量具有强弱相对于距中心的距离成正比这样的梯度。倾斜磁场线圈6例如将静磁场的方向3作为Z方向，由3组线圈构成，以使得能在摄像空间2的正交的XYZ的3方向上任意产生倾斜磁场，且分别能对应于倾斜磁场的方向来独立地通入脉冲状的电流。

倾斜磁场线圈6由XYZ这3组倾斜磁场线圈构成，但各个方向的倾斜磁场线圈有时由主线圈和屏蔽线圈构成。在这当中，在图2所示的水平磁场型MRI装置中产生X方向的倾斜磁场的X倾斜磁场线圈的主线圈的展开图如图4所示那样，由4个漩涡形状的倾斜磁场线圈导体10构成。

例如将铜、铝等良导体的板、棒等卷绕，或者对板材进行槽加工，来形成倾斜磁场线圈导体10。4个漩涡形状分别具有线匝中心附近的区域11，它们的位置远离生成倾斜磁场9的摄像空间2，在倾斜磁场线圈的内圆筒面，X倾斜磁场线圈所生成的脉冲磁场的强度成为最强。同样地，在Y倾斜磁场线圈中，具有将大致X倾斜磁场线圈绕着同轴圆筒的中心Z轴旋转90度而得到的形状。

在图5中示出图3所示的开放型的MRI装置中的X倾斜磁场线圈的导体形状的一结构例。图5表示静磁场磁铁的上下磁极之内的设置于下侧磁极的X倾斜磁场线圈的导体10。静磁场方向是纸面的铅垂方向，X倾斜磁场线圈在位于上下磁极的Z方向中间的摄像空间2中产生Z方向分量的磁场强度与从中心起的X的位置大致成正比的脉冲状的磁场。

与水平磁场型的MRI装置同样地，将铜板、铜线卷绕，或在平板进行槽加工，来形成倾斜磁场线圈导体10。与水平磁场型的MRI装置同样地，在倾斜磁场线圈的表面，在位于摄像空间2的外侧的线匝的中心附近区域11，倾斜磁场线圈所生成的脉冲磁场的强度变得最强。在开放型MRI装置中，在相对于1个倾斜磁场轴设置于上下磁极面的倾斜磁场线圈的表面各自2处具有线匝中心区域11。另外，Y倾斜磁场线圈具有使X倾斜磁场线圈绕着Z轴大致旋转90度而得到的形状。

在图1的(A)示出水平磁场型的MRI装置中的实施例1所涉及的RF屏蔽12的部分展开图。RF屏蔽12是铜材、不锈钢材或铝材等导电性材料的薄板或网状的构造，决定RF屏蔽图案13的形状、板厚等，以使得RF线圈所产生的高频磁场(以下称作RF磁场)均匀地照射到摄像空间2，且与倾斜磁场线圈的磁耦合变小。RF屏蔽12设置于倾斜磁场线圈的内表面，在本实施例中，粘接或贴附于倾斜磁场线圈的内圆筒表面。

在粘接的情况下，例如使用基于环氧系树脂的粘接剂，在贴附的情况下，例如使用丙烯酸系的粘接带。RF屏蔽可以将导电性材料直接粘接或贴附于倾斜磁场线圈的内表面，但在为了减少倾斜磁场所引起的涡电流产生而形成图案形状的情况下，通过将例如在纤维强化塑料(以下称作FRP)的片上贴附导电性材料的图案并一体化的结构作为RF屏蔽12粘接或贴附于倾斜磁场线圈的内圆筒表面，能期待与倾斜磁场线圈之间的位置精度的提升。

这时，X倾斜磁场线圈导体的线匝中心部附近的区域11是X倾斜磁场线圈所产生的脉冲磁场的强度最接近的区域，在构成RF屏蔽的导电性材料的RF图案13产生大的涡电流。涡电流因RF图案的电阻而产生焦耳发热，成为RF屏蔽的温度上升的原因。因此，需要使得温度上升不会过大的对策，针对此，一般采取空冷或冷却等基于冷媒的冷却手段。或者，有时还采取限制倾斜磁场线圈的通电脉冲等方法，以使得温度上升不会变得过大。

因此，在本发明的第1实施例中，至少包含RF屏蔽12的倾斜磁场线圈导体的线匝中心部区域11地在倾斜磁场线圈的内圆筒表面进行粘接或贴附14。由此，RF屏蔽中产生的涡电流所引起的发热被倾斜磁场线圈冷却，从而可避免过大的温度上升。一般，倾斜磁场线圈由于具有水冷或空冷等冷却手段，因此，双方都能抑制过大的温度上升。另外，一般，相对于与倾斜磁场线圈的通电相伴的发热，RF屏蔽的涡电流发热为1/10以下，因此，对本实施例的倾斜磁场线圈自身的温度上升的影响小。

进而，在本实施例中，构成RF屏蔽的导电性材料的图案13是图1的(B)所示那样的条形状13(a)、或图1的(C)所示那样的拼块形状13(b)，这些条或拼块之间具有没有图案的狭缝15构造。可知，在这些条状或拼块形状的RF屏蔽图案13中产生的涡电流在条或拼块的端部分，电流密度最大，若配合条或拼块的端部分在倾斜磁场线圈的内圆筒表面进行粘接或贴附14，则对温度上升的抑制有效。

在将RF屏蔽整面粘接或贴附于倾斜磁场线圈的内圆筒表面的情况下，RF屏蔽的温度上升抑制效果最大，但在进行整面贴附的情况下，有时在施工时RF屏蔽的位置会相对于RF线圈偏离，或者在RF屏蔽是薄膜的情况下，有时会产生皱折。此外，在使用中产生RF屏蔽剥离的情况下，若在大范围内剥落，就会成为温度上升的原因。

从基于实验以及解析的研讨可知，若将RF屏蔽的约30％以上的面积在倾斜磁场线圈的内表面进行粘接或贴附14，则即使在倾斜磁场所引起的RF屏蔽的发热量大的平面回波成像法(EPI)的摄像时，也能得到相对于整面贴附毫不逊色的温度上升抑制效果。

在实际的静磁场强度1.5特斯拉的水平磁场型MRI装置中，经由双面胶带在倾斜磁场线圈的内圆筒表面贴附将厚度约20微米且宽度约40mm的铜制的条形状的RF屏蔽图案贴附于厚度约25微米的树脂片的表背两面而形成的RF屏蔽，实施基于平面回波成像法(EPI)的摄像，可知其结果是，在将双面胶带的贴附面积设为RF屏蔽的表面积的15％以上的情况下，RF屏蔽的温度上升成为40度以下。

另一方面，通过以同一体系为对象的温度上升解析，可知，从未粘贴双面胶带的部分的RF屏蔽向倾斜磁场线圈的热传导率是双面胶带贴附部分的0.2倍程度。

因此，在不存在未用双面胶带进行贴附的部分的热传导的隔热的情况下，若考虑上述实验的双面胶带贴附面积即RF屏蔽的表面积的15％、和基于实验和解析结果的双面胶带非贴附面积85％的热传导率0.2倍，则将15+85×0.2＝15+17＝32％即RF屏蔽的约1/3的面积粘接或利用双面胶带贴附设置在倾斜磁场线圈表面即可。

如此地，通过不是在RF屏蔽整面而是部分地在倾斜磁场线圈的内圆筒表面进行粘接或贴附14，来防止施工时的皱折、浮起或与倾斜磁场线圈的热膨胀之差所引起的位置偏离，能期待相对于倾斜磁场线圈导***置来提升设置精度，能抑制高频电磁场的照射效率的降低、RF屏蔽的局部的发热。此外，相对于将RF屏蔽同倾斜磁场线圈一体地用树脂进行模制的情况，除了会提升与倾斜磁场线圈导体之间的位置精度以外，在长时间使用时RF屏蔽的更换也变得容易。

【实施例2】

在图6示出实施例2所涉及的RF屏蔽12向倾斜磁场线圈内圆筒面进行粘接或贴附的粘接或贴附方法。在本实施例中，将RF屏蔽12在倾斜磁场线圈的内圆筒面进行粘接或贴附14，以使得覆盖倾斜磁场线圈导体的线匝中心区域附近。本实施例适合RF屏蔽的导电性构件为网眼形状的情况。在RF屏蔽的导电性构件的形状为片状的情况下，仅对RF屏蔽12的端部和倾斜磁场线圈导体的线匝中心附近的区域进行粘接或贴附14即可，根据本实施例，可实现RF屏蔽的贴附位置的精度提升和粘接部位的削减。

【实施例3】

在图7示出实施例3所涉及的RF屏蔽12向倾斜磁场线圈表面进行粘接或贴附的粘接或贴附方法。在本实施例中，示出RF屏蔽12相对于开放型MRI装置的设置形态。在本实施例中，RF屏蔽12的形状为圆盘状，但X轴倾斜磁场线圈导体和Y轴倾斜磁场线圈导体的线匝中心附近区域11在上下磁极单侧合计有4处，因此，将对应的部分和RF屏蔽图案13的端部在倾斜磁场线圈的摄像空间侧表面进行粘接或贴附14。

根据本实施例，不仅对水平磁场型MRI装置，对开放型MRI装置也可抑制与倾斜磁场线圈通电时在RF屏蔽中产生的涡电流发热相伴的温度上升。

另外，在实施例1至实施例3中，RF屏蔽12不管是一体还是分割构造，都能根据制作等的方便来选择形状，只要向倾斜磁场线圈进行粘接或贴附的粘接或贴附位置是同样的，就能期待同样的效果。

Claims (5)

1.一种磁共振成像装置，其特征在于，具有：

磁极，在摄像空间中产生静磁场；

倾斜磁场线圈，在所述摄像空间内产生相对于位置呈线性的磁场强度的动磁场；

高频线圈，在所述摄像空间内产生高频磁场；和

RF屏蔽，位于所述倾斜磁场线圈与所述高频线圈之间，减轻所述高频磁场与所述倾斜磁场线圈的电磁耦合，

所述RF屏蔽粘接或贴附于所述倾斜磁场线圈的表面来设置，并且，粘接或贴附位置是将构成所述倾斜磁场线圈的X或Y倾斜磁场线圈导体卷绕而成的线匝中心附近的区域。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，

所述RF屏蔽通过在由绝缘材料构成的片状的构件以条状贴附薄膜的导电性构件的图案来构成，在沿着构成所述RF屏蔽的导电性构件的图案端部或图案间的槽的位置与所述倾斜磁场线圈进行粘接或贴附。

3.根据权利要求2所述的磁共振成像装置，其特征在于，

形成为片状的所述RF屏蔽将至少1/3以上的面积粘接或贴附于所述倾斜磁场线圈。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的磁共振成像装置，其特征在于，

所述磁极、所述倾斜磁场线圈、所述高频线圈、和所述RF屏蔽以大致同心圆筒形状位于包含所述摄像空间的大致同轴上，所述RF屏蔽粘接或贴附于所述倾斜磁场线圈的内圆筒面。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的磁共振成像装置，其特征在于，

所述磁极、所述倾斜磁场线圈、所述高频线圈、和所述RF屏蔽是夹着所述摄像空间而对置的一对大致圆盘形状，所述RF屏蔽粘接或贴附于所述倾斜磁场线圈的摄像空间侧的表面。