JP2005245775A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静磁場用磁石内部に傾斜磁場コイルで傾斜磁場を形成するとともにラーモア周波数の高周波信号を被検体内部に送信することにより生じた核磁気共鳴信号を利用して画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置に係り、特に傾斜磁場コイルの駆動に伴って発生する騒音を抑制する静音型の磁気共鳴イメージング装置に関する。 According to the present invention, a magnetic field for reconstructing an image using a nuclear magnetic resonance signal generated by forming a gradient magnetic field with a gradient magnetic field coil inside a static magnetic field magnet and transmitting a high-frequency signal with a Larmor frequency to the inside of the subject. The present invention relates to a resonance imaging apparatus, and more particularly, to a silent magnetic resonance imaging apparatus that suppresses noise generated when a gradient coil is driven.
従来、医療現場におけるモニタリング装置として、磁気共鳴イメージング(MRI:Magnetic Resonance Imaging)装置が利用される(例えば特許文献1、特許文献2および特許文献3参照)。
Conventionally, a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus is used as a monitoring apparatus in a medical field (see, for example,
磁気共鳴イメージング装置は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石内部にセットされた被検体の撮像領域に傾斜磁場コイルで時間的に変化する傾斜磁場を形成するとともにRF(Radio Frequency)コイルからラーモア周波数の高周波(RF)信号を送信することにより被検体内の原子核スピンを磁気的に共鳴させ、励起により生じた核磁気共鳴(NMR:Nuclear Magnetic Resonance)信号を利用して被検体の断層画像を再構成する装置である。 The magnetic resonance imaging apparatus forms a gradient magnetic field that changes with time using a gradient magnetic field coil in an imaging region of a subject set inside a cylindrical static magnetic field magnet that forms a static magnetic field, and an RF (Radio Frequency) coil Transmits a Larmor frequency radio frequency (RF) signal to magnetically resonate the nuclear spins in the subject, and uses the nuclear magnetic resonance (NMR) signal generated by excitation to detect the tomography of the subject. An apparatus for reconstructing an image.
磁気共鳴イメージング装置において要求される静磁場の強度は非常に強く、通常数キロガウスから10キロガウス(1テスラ)程度である。さらに、形成させる静磁場には数10ppm以下の、空間的均一性が要求される。また、必要とされる静磁場の空間的な領域の大きさは概ね直径50cmの球状程度の大きさである。 The strength of the static magnetic field required in the magnetic resonance imaging apparatus is very strong, and is usually about several kilogauss to 10 kilogauss (1 Tesla). Furthermore, the formed static magnetic field is required to have a spatial uniformity of several tens of ppm or less. The required spatial area of the static magnetic field is approximately spherical with a diameter of 50 cm.
一方、近年、磁気共鳴イメージング装置には、イメージング技術の高速化に伴って、傾斜磁場の高速スイッチングと高強度化が要求される。このため、傾斜磁場コイルに流れる電流と静磁場との相互作用により傾斜磁場コイルには磁気力が発生する。これに伴い傾斜磁場コイルの振動が大きくなり、通常100dB(A)以上の騒音が発生する。このため、患者である被検体には、耳栓やヘッドフォーン等の防音用品の着用が義務付けられている。 On the other hand, in recent years, a magnetic resonance imaging apparatus is required to perform high-speed switching of a gradient magnetic field and increase in strength with an increase in imaging technology. For this reason, a magnetic force is generated in the gradient magnetic field coil due to the interaction between the current flowing in the gradient magnetic field coil and the static magnetic field. Along with this, the vibration of the gradient coil increases, and noise of 100 dB (A) or more is usually generated. For this reason, the subject who is a patient is obliged to wear soundproofing equipment such as earplugs and headphones.
傾斜磁場コイルの振動による騒音には、空気を媒体として伝播する空気伝播音と、傾斜磁場コイルと接触する部材を介して伝播する固体伝播音とがある。そして、一般的な騒音低減手段としては、吸音材や遮音材で傾斜磁場コイルを囲う方法や、傾斜磁場コイルそのものを真空容器に密封し、空気による音の伝播を遮る方法がある。 Noise due to vibration of the gradient magnetic field coil includes air propagation sound that propagates using air as a medium and solid propagation sound that propagates through a member that contacts the gradient magnetic field coil. As a general noise reduction means, there are a method of enclosing the gradient magnetic field coil with a sound absorbing material or a sound insulation material, and a method of sealing the gradient magnetic field coil itself in a vacuum container and blocking sound propagation by air.
さらに、固体伝播音に対する騒音低減手段としては、防振ゴムで傾斜磁場コイルを支持することにより、静磁場用磁石等の構成部材への振動伝達率を小さくして騒音を低減する方法がある。この場合、防振ゴムのバネ定数を小さくすることが有効であることが知られる。
従来の固体伝播音を低減するためにバネ定数が小さい防振ゴムで傾斜磁場コイルを支持する構造では、撮影シーケンスの周期や振幅等の条件によっては、傾斜磁場コイルの変位が大きくなり、画像劣化を引き起こす恐れがある。 In a conventional structure in which the gradient coil is supported by an anti-vibration rubber with a small spring constant in order to reduce solid-borne sound, the displacement of the gradient coil increases depending on conditions such as the period and amplitude of the imaging sequence, resulting in image degradation. There is a risk of causing.
一方、画像劣化を防止するために、傾斜磁場コイルの変位を小さくしようとすると、防振ゴムのバネ定数を大きくする必要が生じ、結果として静磁場用磁石等の構成部材への振動伝達率とともに騒音の増加に繋がるという問題がある。 On the other hand, if it is attempted to reduce the displacement of the gradient magnetic field coil in order to prevent image degradation, it is necessary to increase the spring constant of the anti-vibration rubber, and as a result, the vibration transmissibility to components such as the static magnetic field magnet There is a problem of increasing noise.
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、画像劣化を抑制しつつ、騒音を抑制することが可能な静音型の磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to cope with such a conventional situation, and an object thereof is to provide a silent magnetic resonance imaging apparatus capable of suppressing noise while suppressing image deterioration.
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、上述の目的を達成するために、請求項1に記載したように、傾斜磁場コイルと、この傾斜磁場コイルを支持する傾斜磁場コイル支持系と、シーケンスに応じて前記傾斜磁場コイル支持系のバネ定数および粘性減衰係数の少なくとも一方を調整する手段とを有することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention includes a gradient coil, a gradient coil support system that supports the gradient coil, and a sequence according to the sequence described in
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置においては、画像劣化を抑制しつつ、騒音を抑制することができる。 In the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention, noise can be suppressed while image deterioration is suppressed.
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。 Embodiments of a magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の第1の実施形態を示す正面図であり、図2は図1に示す空気バネ近傍の詳細構成を示す拡大横断面図である。 FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of a magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a detailed configuration in the vicinity of an air spring shown in FIG.
磁気共鳴イメージング装置1は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石2と、この静磁場用磁石2の内部に設けられた筒状の傾斜磁場コイル3とを同軸上に配置した構成である。さらに、傾斜磁場コイル3内部には筒状体4が設けられ、筒状体4内部は、撮影領域Sとされる。撮影領域Sには、被検体Pをセットするための寝台5が設けられるとともに、被検体Pにラーモア周波数の高周波信号を送信するためのRFコイル6が設けられる。
The magnetic
そして、傾斜磁場コイル3およびRFコイル6は制御系7と接続され、所定のシーケンスに従って撮影領域Sに時間的に変化する傾斜磁場を形成するとともに高周波信号を送信できるように構成される。
The gradient
傾斜磁場コイル3の端部は、例えば支持体8により静磁場用磁石2と接続される。さらに、傾斜磁場コイル3と静磁場用磁石2との間には空気バネ9が傾斜磁場コイル支持系10の一例として設けられ、傾斜磁場コイル3は空気バネ9により保持される。空気バネ9の数や位置は任意であるが、傾斜磁場コイル3を安定的に保持するため、例えば、ほぼ軸対象となる位置に4箇所設けられる。
The end of the gradient
空気バネ9は、例えばゴム系の材料を球状に形成して構成される。そして、空気バネ9は空気配管11を介して空気ポンプ12と接続され、空気ポンプ12を駆動させて空気バネ9内部に空気Xを封入することによりバネ定数を変更できる。また、空気配管11上には電磁弁13が設けられる。さらに、電磁弁13よりも空気バネ9側の空気配管11上には、圧力センサ14が設けられる。そして、空気バネ9内部の空気圧を圧力センサ14で計測しつつ、電磁弁13の開閉度や空気ポンプ12の動力を制御することにより、空気バネ9のバネ定数を所要の値に制御することができる。
The
尚、傾斜磁場コイル3と静磁場用磁石2との間の空気バネ9周囲は、真空であっても大気圧であってもよい。ただし、空気バネ9周囲を真空とすれば、より防音効果が向上できるのみならず、空気バネ9内の空気圧が低くても空気バネ9内外の圧力差を大きくすることができる。
The periphery of the
一方、制御系7は、シーケンスに従って傾斜磁場コイル3やRFコイル6を制御するシーケンスコントローラ15、圧力センサ14の空気圧計測値を入力して参照し、シーケンスに従って電磁弁13および空気ポンプ12の一方あるいは双方に制御信号を与えることにより空気バネ9のバネ定数を制御するバネ定数制御手段16、シーケンスコントローラ15およびバネ定数制御手段16に各種シーケンスを与えるシーケンス生成手段17を備える。
On the other hand, the
次に、磁気共鳴イメージング装置1の作用について説明する。
Next, the operation of the magnetic
まず寝台5に被検体Pがセットされ、静磁場用磁石2に電流が供給されて撮像領域に静磁場が形成される。さらに、シーケンス生成手段17により所要のシーケンスが生成され、シーケンスコントローラ15およびバネ定数制御手段16に与えられる。
First, the subject P is set on the
そして、バネ定数制御手段16は、シーケンス生成手段17から受けたシーケンスに従って、空気ポンプ12および電磁弁13の一方あるいは双方を制御する。ここで、シーケンスは、複数のパルスで構成されるが、シーケンスの振幅が局所的に大きくなるパルスが周期的に表れる場合がある。このため、シーケンスの励起パルスの繰り返し時間(TR:repetition time)や、振幅が局所的に大きくなるパルスの周期が傾斜磁場コイル3等の各構成要素の共振周波数に近いと、共振により振動や騒音が大きくなる恐れがある。
The spring constant control means 16 controls one or both of the
また、空気バネ9のバネ定数が小さい程、傾斜磁場コイル3の変位が大きくなり、画像劣化の要因となる一方、空気バネ9のバネ定数が大きい程、傾斜磁場コイル3の変位を小さくできるものの傾斜磁場コイル3から静磁場用磁石2等の構成部材への振動伝達率とともに騒音が増加する。
In addition, the smaller the spring constant of the
そこで、バネ定数制御手段16は、TR、撮影断面あるいは撮影目的等の撮影条件に応じたシーケンスによって、空気バネ9内部の空気圧を調節することにより空気バネ9のバネ定数を制御する。すなわち、通常はバネ定数を小さく設定して騒音を低減できるように調整する一方、傾斜磁場コイル3の共振周波数がシーケンスのTRや所定のパルスの周期に近いような場合や、傾斜磁場コイル3の変位を小さくして画像劣化を抑制する必要があるシーケンスの場合には、バネ定数が大きくなるように設定して傾斜磁場コイル3の変位量を低減させる。
Therefore, the spring constant control means 16 controls the spring constant of the
バネ定数の調整方法としては、例えばシーケンスの位相エンコード(PE:phase encoding)方向、読出し(RO:readout)方向、スライスエンコード(SE:slice encoding)方向の周波数成分をミックスした値が、予め設定された閾値を超える場合に、バネ定数を変更させる方法が挙げられる。この際の閾値としては、例えば、傾斜磁場コイル支持系10である空気バネ9の共振による変位量が一定の値を超える場合の周波数とすることができる。すなわち、撮影条件の設定時にシーケンスが傾斜磁場コイル3の変位が大きくなる条件に合致する場合には、バネ定数を変化させることができる。バネ定数は、例えば連続的に変化させたり、多段階に切り替え制御して変化させることができる。
As a method for adjusting the spring constant, for example, a value obtained by mixing the frequency components in the phase encoding (PE) direction, the readout (RO: readout) direction, and the slice encoding (SE) direction of the sequence is set in advance. For example, there is a method of changing the spring constant when the threshold value is exceeded. As a threshold value in this case, for example, the frequency when the displacement amount due to the resonance of the
一方、シーケンスコントローラ1531は、シーケンス生成手段17から受けたシーケンスに従って傾斜磁場コイル3およびRFコイル6に所定の周期でパルスを与えることにより被検体Pがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに高周波信号を発生させる。このため、被検体Pの内部において高周波信号の周波数に応じた原子核の核磁気共鳴により生じたNMR信号が、RFコイル6により受信されて制御系7に与えられ、所定の画像再構成処理により被検体Pの断層画像が得られる。
On the other hand, the sequence controller 1531 forms a gradient magnetic field in the imaging region in which the subject P is set by applying pulses to the
この際、傾斜磁場コイル3およびRFコイル6に与えられるパルスの周期と異なる共振周波数となり、かつ傾斜磁場コイル3の変位が小さくなるように、予め空気バネ9のバネ定数が大きくなるように調整されるため、磁気共鳴イメージング装置1においては、画像劣化を抑制しつつ、振動や騒音の増加を抑制することができる。このため、磁気共鳴イメージング装置1によれば、単位時間当たりの騒音値や傾斜磁場コイル3の変位量を低減させることができる。
At this time, the spring constant of the
図3は、1次元振動系に正弦波の加振力が働く場合において、バネ定数を変化させた際の振動の周波数と振動伝達率との関係を示す図であり、図4は、図3に示すデータを取得する際における1次元振動系の条件および変位量を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the vibration frequency and the vibration transmissibility when the spring constant is changed when a sinusoidal excitation force is applied to the one-dimensional vibration system. It is a figure which shows the conditions and displacement amount of a one-dimensional vibration system at the time of acquiring the data shown in (1).
図3において縦軸は、振動伝達率τを示し、横軸は振動の角周波数(Hz)を示す。また図3中の実線はバネaを用いた場合における振動の角周波数と振動伝達率との関係を示し、点線はバネbを用いた場合における振動の角周波数と振動伝達率との関係を示す。 In FIG. 3, the vertical axis represents the vibration transmissibility τ, and the horizontal axis represents the angular frequency (Hz) of vibration. Also, the solid line in FIG. 3 shows the relationship between the angular frequency of vibration and the vibration transmissibility when the spring a is used, and the dotted line shows the relationship between the angular frequency of vibration and the vibration transmissibility when the spring b is used. .
図4に示すように振動体の質量はいずれの1次元振動系においても200kgとし、バネaのバネ定数は600000N/m、粘性減衰係数は0.2、共振周波数は8.72Hzであり、バネbのバネ定数は1200000N/m、粘性減衰係数は0.2、共振周波数は12.33Hzである。 As shown in FIG. 4, the mass of the vibrating body is 200 kg in any one-dimensional vibration system, the spring constant of the spring a is 600000 N / m, the viscous damping coefficient is 0.2, and the resonance frequency is 8.72 Hz. The spring constant of b is 1200000 N / m, the viscous damping coefficient is 0.2, and the resonance frequency is 12.33 Hz.
この条件により公知の力学的計算により振動伝達率と周波数依存性を計算すると図3の実線および点線で示すデータが得られる。また、バネaの共振周波数における振動伝達率は5.10であり、バネbの共振周波数における振動伝達率は4.99となることが確認された。 Under these conditions, when the vibration transmissibility and frequency dependency are calculated by a known mechanical calculation, data shown by the solid line and the dotted line in FIG. 3 is obtained. Further, it was confirmed that the vibration transmissibility at the resonance frequency of the spring a was 5.10, and the vibration transmissibility at the resonance frequency of the spring b was 4.99.
尚、1次元振動系の振動伝達率は、角振動数をω、固有角振動数をωnとすると、公知の式(1)で示される。
[数1]
τ=[(1+tan2δ)/{(1−ω2/ωn2)2+tan2δ}](1/2)…(1)
The vibration transmissibility of the one-dimensional vibration system is expressed by a well-known formula (1) where ω is the angular frequency and ωn is the natural angular frequency.
[Equation 1]
τ = [(1 + tan 2 δ) / {(1-ω 2 / ωn 2 ) 2 + tan 2 δ}] (1/2) (1)
さらに、共振周波数におけるバネaの変位が1.70mmであり、バネbの変位がバネaの変位の約1/2の0.80mmとなり、バネ定数を大きくすれば傾斜磁場コイル3の変位を小さすることができるということが確認された。
Further, the displacement of the spring a at the resonance frequency is 1.70 mm, the displacement of the spring b is about half of the displacement of the spring a, 0.80 mm, and if the spring constant is increased, the displacement of the
尚、磁気共鳴イメージング装置1において、傾斜磁場コイル支持系10として、空気バネ9の代わりに、他のバネを用いてもよい。傾斜磁場コイル支持系10を、例えば空気バネ9に限らず、他の気体を用いて気体の圧力を変化させることによりバネ定数を調整可能な気体バネとしてもよい。また、バネ定数を制御可能であれば、電磁弁13の代わりに他の弁を用いてもよい。
In the magnetic
図5は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の第2の実施形態を示す正面図である。 FIG. 5 is a front view showing a second embodiment of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention.
図5に示された、磁気共鳴イメージング装置1Aでは、傾斜磁場コイル3を傾斜磁場コイル支持系10Aを介して床面、天井面あるいは壁面等の室内面20に対して支持した点が図1に示す磁気共鳴イメージング装置1と相違する。他の構成および作用については図1に示す磁気共鳴イメージング装置1と実質的に異ならないため同一の構成については同符号を付して説明を省略する。
In the magnetic
磁気共鳴イメージング装置1Aでは、傾斜磁場コイル3が空気バネ9と支持体21とで構成される傾斜磁場コイル支持系10Aを介して室内面20に設けられる。尚、傾斜磁場コイル3を設けるための室内面20は、床面、天井面あるいは壁面等の支持可能な面であれば任意の面とすることができる。
In the magnetic
磁気共鳴イメージング装置1Aにおいて、空気バネ9および支持体21の数や位置は任意であるが、傾斜磁場コイル3を安定的に保持するため、例えば、ほぼ軸対象となる位置に3箇所設けられる。
In the magnetic
すなわち、磁気共鳴イメージング装置1Aは、図1に示す磁気共鳴イメージング装置1が傾斜磁場コイル3を空気バネ9を介して静磁場用磁石2に設けたのに対し、傾斜磁場コイル3を空気バネ9を介して室内面20に設けたものである。
That is, in the magnetic
このため、磁気共鳴イメージング装置1Aでは、図1に示す磁気共鳴イメージング装置1と同様な効果を得ることができる。
Therefore, the magnetic
図6は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の第3の実施形態を示す拡大横断面図、図7は図6に示すダンパの詳細構造を示す拡大断面図、図8は図7に示すダンパの上面図である。 6 is an enlarged cross-sectional view showing a third embodiment of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention, FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a detailed structure of the damper shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a view of the damper shown in FIG. It is a top view.
図6に示された、磁気共鳴イメージング装置1Bでは、傾斜磁場コイル3を静磁場用磁石2に対して支持するための傾斜磁場コイル支持系10Bとしてバネ30およびダンパ31を用いた点が図1に示す磁気共鳴イメージング装置1と相違する。他の構成および作用については図1に示す磁気共鳴イメージング装置1と実質的に異ならないため、バネ30およびダンパ31近傍の拡大断面のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。
In the magnetic
磁気共鳴イメージング装置1Bの傾斜磁場コイル3は、バネ30およびダンパ31により静磁場用磁石2に対して支持される。バネ30およびダンパ31は並列に傾斜磁場コイル3と静磁場用磁石2との間に設けられる。
The gradient
バネ30は、任意のバネ30を用いることができる。バネ定数は固定であっても可変であってもよい。バネ定数を可変とする場合には、図1の磁気共鳴イメージング装置1と組み合わせて空気バネ9を用いることもできる。
An
ダンパ31は、粘性流体32を用いて構成される。例えば、ダンパ31は、防振材に粘性流体32を封入した可変オリフィス33とピストン34とを2本のパイプ35で接続して構成される。ピストン34内部には扇動可能な円板36が設けられて2つの区画に区分され、円板36は棒状部材37によりピストン34外部の傾斜磁場コイル3に固定される。そして、棒状部材37が設けられない側のピストン34の端面は、静磁場用磁石2に固定される。
The
また可変オリフィス33は筒状体内部に、オリフィスを有する固定円板38を設けて2つの区画に区分して構成される。固定円板38のオリフィスには、テーパ状のニードル39が位置調整可能に挿入される。ニードル39は駆動機構40と接続され、駆動機構40によりニードル39の位置を調整することができる。そして、駆動機構40によるニードル39の位置調整によりニードル39とオリフィスとの隙間のサイズを変化させて、オリフィスの粘性流体32に対するコンダクタンスを制御することができる。
The
さらに、双方の筒状体の対応する各区画は、それぞれパイプ35により接続される。このため、傾斜磁場コイル3と静磁場用磁石2との間に力が作用すると、ピストン34が引っ張り力あるいは圧縮力を受けて、粘性流体32がパイプ35を介して可変オリフィス33とピストン34との間を移動する。この結果、駆動機構40によりニードル39の位置を調整して粘性流体32の粘性抵抗を変化させることにより、ダンパ31の粘性減衰係数を制御することができる。
Further, the corresponding sections of both cylindrical bodies are connected by
駆動機構40は、磁場の影響を回避させるために、例えば超音波モータ、空圧モータ、空圧ダイアフラム式アクチュエータで構成することができるが、磁場の影響を受けない部位に設ける場合には、任意のモータ等の機構で構成できる。
The
一方、制御系7は、シーケンスコントローラ15、シーケンス生成手段17、粘性減衰係数制御手段41を備える。粘性減衰係数制御手段41は駆動機構40と接続され、シーケンスに従って駆動機構40に制御信号を与えることによりダンパ31の粘性減衰係数を制御する機能を有する。
On the other hand, the
そして、磁気共鳴イメージング装置1Bでは、シーケンスに応じて粘性減衰係数制御手段41により駆動機構40に制御信号が与えられ、ダンパ31のオリフィス径が空圧等の駆動機構40の動力により調整される。このため、傾斜磁場コイル支持系10Bを構成するダンパ31の粘性抵抗が増加または減少せしめられて粘性減衰係数が制御される。これにより、傾斜磁場コイル3の騒音や変位量が低減される。
In the magnetic
尚、粘性減衰係数の調整方法もバネ定数の調整方法と同様に、例えばシーケンスのPE方向、RO方向、SE方向の周波数成分をミックスした値が、予め設定された閾値を超える場合に、粘性減衰係数を変更させる方法とすることができる。 The adjustment method of the viscous damping coefficient is the same as the adjustment method of the spring constant, for example, when the value obtained by mixing the frequency components in the PE direction, RO direction, and SE direction of the sequence exceeds a preset threshold value. A method of changing the coefficient can be adopted.
図9は1次元振動系に正弦波の加振力が働く場合において、粘性減衰係数を変化させた際の振動の周波数と振動伝達率との関係を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the vibration frequency and the vibration transmissibility when the viscous damping coefficient is changed when a sinusoidal excitation force is applied to the one-dimensional vibration system.
図9において縦軸は、振動伝達率τを示し、横軸は振動の角周波数(Hz)を示す。また図9中の実線はバネaを用いた場合における振動の角周波数と振動伝達率との関係を示し、一点鎖線はバネcを用いた場合における振動の角周波数と振動伝達率との関係を示す。 In FIG. 9, the vertical axis represents the vibration transmissibility τ, and the horizontal axis represents the angular frequency (Hz) of vibration. The solid line in FIG. 9 shows the relationship between the angular frequency of vibration and the vibration transmissibility when the spring a is used, and the alternate long and short dash line shows the relationship between the angular frequency of vibration and the vibration transmissibility when the spring c is used. Show.
振動体の質量はいずれの1次元振動系においても200kgとした。また、バネaのバネ定数は600000N/m、粘性減衰係数は0.2であり、バネcのバネ定数は600000N/m、粘性減衰係数は0.8である。 The mass of the vibrating body was 200 kg in any one-dimensional vibration system. The spring constant of the spring a is 600000 N / m and the viscous damping coefficient is 0.2. The spring constant of the spring c is 600000 N / m and the viscous damping coefficient is 0.8.
この条件により公知の力学的計算により振動伝達率と周波数依存性を計算すると図9の実線および一点鎖線で示すデータが得られる。図9によれば、バネcの共振周波数における振動伝達率は、バネaの共振周波数における振動伝達率の約1/3となることが確認できる。すなわち、粘性減衰係数を大きくすると、振動伝達率を小さくすることができるということが分かる。 When the vibration transmissibility and frequency dependency are calculated by a known mechanical calculation under these conditions, data indicated by a solid line and a one-dot chain line in FIG. 9 is obtained. According to FIG. 9, it can be confirmed that the vibration transmissibility at the resonance frequency of the spring c is about 1/3 of the vibration transmissibility at the resonance frequency of the spring a. That is, it can be seen that the vibration transmissibility can be reduced by increasing the viscosity damping coefficient.
このため、磁気共鳴イメージング装置1Bでは、粘性減衰係数の大きさを制御することによりシーケンスに応じて振動伝達率を調節することができる。この結果、シーケンスに応じて傾斜磁場コイル3の騒音値や変位量を調整することができる。
For this reason, in the magnetic
図10は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の第4の実施形態を示す縦断面図である。 FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention.
図10に示された、磁気共鳴イメージング装置1Cでは、傾斜磁場コイル支持系10Cとしてのバネ30Aおよびダンパ31Aの構造が図6に示す磁気共鳴イメージング装置1Bと相違する。他の構成および作用については図6に示す磁気共鳴イメージング装置1Bと実質的に異ならないため、バネ30Aおよびダンパ31A近傍の拡大断面のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。
In the magnetic resonance imaging apparatus 1C shown in FIG. 10, the structure of the
磁気共鳴イメージング装置1Cでは、傾斜磁場コイル支持系10Cがバネ30Aとして機能する防振ゴム50に粘性流体32を封入して構成される。粘性流体32を封入した防振ゴム50の一端は、傾斜磁場コイル3を接触支持し、他端には可変オリフィス51が設けられる。可変オリフィス51は、オリフィス支持体52により静磁場用磁石2に固定される。可変オリフィス51の防振ゴム50の設けられない側には、例えば可撓性の袋状の粘性流体収納体53が設けられる。
In the magnetic resonance imaging apparatus 1C, a gradient magnetic field
そして、防振ゴム50内部の粘性流体32は、可変オリフィス51を介して粘性流体収納体53内部に移動できるように構成される。この際、防振ゴム50のバネ定数は、粘性流体収納体53の弾性係数よりも十分に大きく、粘性流体収納体53はバネとして機能しない構成とされる。
The
図11は、図10に示す可変オリフィス51の詳細構造を示す上面図である。
FIG. 11 is a top view showing a detailed structure of the
可変オリフィス51は例えば孔状の円板60の径方向にシャフト61を貫通して設けて構成される。シャフト61の円板60の孔に対応する部位には、シャフト61の径方向にオリフィスが設けられる。このためシャフト61を周方向に回転させると、オリフィス部における粘性流体32に対するコンダクタンスを変化させることがでできる。つまり、シャフト61を回転させることにより防振ゴム50内部の粘性流体32の粘性抵抗を調整し、粘性減衰係数を制御することができる。
The
この結果、粘性流体32を封入した防振ゴム50は、粘性流体32の粘性抵抗を可変とすることでバネ30Aとダンパ31Aとを並列接続した傾斜磁場コイル支持系10Bと等価となる。
As a result, the
さらに、可変オリフィス51のシャフト61は駆動機構40と接続され、シーケンスに応じて粘性減衰係数制御手段41から駆動機構40に制御信号を与えることによりシャフト61の回転位置を制御できるように構成される。
Further, the
このため、磁気共鳴イメージング装置1Cでは、図6に示す磁気共鳴イメージング装置1Bと同等な効果を得ることができる。この際、バネ30とダンパ30とを個別に設ける必要がないため、部品点数を低減できる。
Therefore, the magnetic resonance imaging apparatus 1C can obtain the same effect as the magnetic
尚、各実施形態における磁気共鳴イメージング装置1、1A、1B、1Cを組み合わせて構成してもよい。例えば室内面20に対して傾斜磁場コイル支持系10、10A、10B、10Cで傾斜磁場コイルを支持し、傾斜磁場コイル支持系10、10A、10B、10Cのバネ定数および粘性減衰係数の双方を可変としてもよい。
In addition, you may comprise combining the magnetic
1、1A、1B、1C 磁気共鳴イメージング装置
2 静磁場用磁石
3 傾斜磁場コイル
4 筒状体
5 寝台
6 RFコイル
7 制御系
8 支持体
9 空気バネ
10、10A、10B、10C 傾斜磁場コイル支持系
11 空気配管
12 空気ポンプ
13 電磁弁
14 圧力センサ
15 シーケンスコントローラ
16 バネ定数制御手段
17 シーケンス生成手段
20 室内面
21 支持体
30、30A バネ
31、31A ダンパ
32 粘性流体
33 可変オリフィス
34 ピストン
35 パイプ
36 円板
37 棒状部材
38 固定円板
39 ニードル
40 駆動機構
41 粘性減衰係数制御手段
50 防振ゴム
51 可変オリフィス
52 オリフィス支持体
53 粘性流体収納体
60 円板
61 シャフト
S 撮影領域
P 被検体
X 空気
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