JP3435407B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
磁気共鳴イメージング装置Info
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Description
断用の磁気共鳴イメージング(MRI)装置およびその
遮音方法に係り、特に傾斜磁場コイルの駆動等に伴って
発生する騒音を大幅に抑制できるようにした静音型の磁
気共鳴イメージング装置に関する。
は、被検体内の原子核スピンの磁気共鳴現象に基づく画
像化装置であり、非侵襲で、しかもX線装置のようにX
線被爆が無い状態で被検体内部の画像を得ることができ
る。このため、臨床の場でもその有用性が近年富に発揮
されている。
メージング装置は、撮影空間に被検体を挿入するガント
リと、このガントリと共働させる装置本体とを備える。
ガントリは、診断空間に静磁場を発生させるための超電
導磁石などの静磁場磁石、静磁場に重畳させる線形の傾
斜磁場を発生する傾斜磁場コイル、および高周波信号を
送信するとともにMR信号を受信するRFコイルを有す
る。撮像時には、所望のパルスシーケンスに沿ってそれ
らの静磁場磁石、傾斜磁場コイル、およびRFコイルが
駆動される。つまり、パルスシーケンスにしたがって、
静磁場中に置かれた被検体にx,y,z軸各方向の線形
傾斜磁場が重畳され、被検体の原子核スピンがラーモア
周波数の高周波信号で磁気的に励起される。この励起に
伴って発生する磁気共鳴(MR)信号が検出され、この
信号に基づいて被検体の例えば2次元断層像が再構成さ
れる。
て、近年、イメージングに要する時間を短縮したいとい
うイメージングの高速化のニーズが非常に高くなってい
る。これに応えるべく、高速エコープラナーイメージン
グ(EPI)法など、傾斜磁場パルスの高速スイッチン
グ(高速反転)を伴うパルスシーケンスが開発され、実
用化にも成功しているものもある。
がりや反転時に傾斜磁場コイルに電磁気力が作用する。
この電磁気力はコイルユニットに機械的歪みを起こさ
せ、これに端を発してユニット全体が振動する。このコ
イルユニットの振動に因り、空気振動が生じ、騒音が発
生するという問題がある。
と、その振動は増大するから、高速化が進むほど発生す
る騒音も増大する。この騒音は、ガントリの撮影空間に
横になっている被検体(患者)に非常な不快感や不安感
を与えることがある。
磁場コイルのユニット全体を真空容器内に密封し、真空
空間に拠り振動または騒音の空気伝搬を絶つという試み
がある。
には依然として以下のような未解決の課題が在った。
容器は、その真空空間を形成する容器やカバー類が静磁
場磁石のカバーや筐体にジョイントされている。また傾
斜磁場コイル自体も静磁場磁石の容器やカバー類に支持
させた構造を成している。
(騒音)の一部は真空空間で遮断されるが、振動の別の
一部は傾斜磁場コイルの支持部を介して静磁場磁石等に
伝搬してしまう。従って、傾斜磁場コイルで発生した振
動により静磁場磁石も併せて振動し、ガントリ全体が言
わば振動源となって大きな騒音を発生させてしまうとい
う問題がある。
バーにジョイントする部分には、Oリング構造を採用し
て内部をシールするようにしているが、その気密性は十
分ではなく、十分な真空度を獲得することができない。
このため騒音の空気伝搬を防止する効果は十分なもので
はない。
を密閉容器に収容させているが、このために容器内のコ
イルを外部から確認することができない。従って傾斜磁
場コイルの位置の確認及び調整のために容器カバーを取
り外す必要があり、作業負担が大きい。
空度を高くすると、密閉容器が変形する恐れがある。変
形を防止するためには、密閉容器の強度を高めると、今
度は、容器のサイズが大きくなり、また重くなる。従っ
て、真空度を余り高くすることができない。
する騒音に関して説明したが、振動発生源としては、他
にもある。例えば、静磁場磁石として超電導コイルの普
及が進んでいるが、この超電導コイルはクライオスタッ
トに収めている。このクライオスタットのコールドヘッ
ドのディスプレッサーがヘリウムガスの圧力によりピス
トン運動を行う。このピストン運動が、80kシールド
等の容器に伝搬し、騒音を発生させていた。このコール
ドヘッドを振動発生源とする騒音に対しては特に対策が
施されていないのが現状である。
これら部品の多くは金属製である。
その間に電位差が生じている場合、傾斜磁場コイルを主
な発生源とする振動によりいわゆるB電波が発生し、そ
れをRFコイルで拾ってしまうことにより、また誘導電
子が信号線に混入することにより、画質劣化が生じてし
まうという問題もある。
ために、その外側に磁気シールドを配置している。この
磁気シールドは、樹脂基板の表面に、薄い短冊状の銅板
を所定間隔を空けて平行に複数貼り付け、そして隣り合
う銅板間にコンデンサを挿入する構造が一般的である。
また、誘電体としての樹脂基板の表裏面に、薄い短冊状
の銅板を対向させて所定間隔を空けて平行に複数貼り付
け、これにより表裏面間でコンデンサ構造を実現するも
のもある。しかしそれらいずれの構造においても、コン
デンサの容量不足に因り、十分なシールド効果が得られ
ないという問題もある。
コイルだけではなく、RFコイルの同調回路を含む回路
ユニットの導電性材料に傾斜磁場コイルからの漏れ磁場
による渦電流が発生し、それによるローレンツ力に伴っ
て振動が発生する。この振動に対しては特に対策が施さ
れていないのが現状である。
真空引き用のポンプは比較的高い頻度でメンテナンスす
る必要があり、高速シーケンスの普及に伴って益々ポン
プの負荷が増加する状況のもとでは、このポンプのメン
テナンスの頻度を減らすことも今後の課題である。
転状況や密閉容器の気密性の変動、その他様々な要因に
因り、経時的に多少の変動は不可避である。この真空度
の変動に因り、磁場強度も変動するので、共鳴周波数が
変動し、これによる画像の劣化が懸念される。しかし、
現状では、この真空度の変動による画質の劣化に対して
は特に対策が施されていない。
共鳴イメージング装置において、傾斜磁場コイルを主な
発生源とする振動による金属部品どうしの擦れ合いによ
り発生するB電波や誘導電子のために、画質が劣化して
しまうことを防止することにある。
と、傾斜磁場コイルと、高周波コイルと、前記傾斜磁場
コイルを収容する密閉容器とを有する架台を備える磁気
共鳴イメージング装置であって、前記架台を構成する複
数の構成部品の締結個所の少なくとも一部において、電
気的な接続を必要とする箇所では、構成部品同士は金属
接触させられ、かつ、取り付けネジと構成部品との金属
接触が回避されており、電気的な接続を必要とせず物理
的な固定を必要とする箇所では、複数の構成部品及び取
り付けネジそれぞれとの間で金属接触が回避されている
ことを特徴とする。また、本発明は、静磁場磁石と、傾
斜磁場コイルと、高周波コイルと、前記傾斜磁場コイル
を収容する密閉容器とを有する架台を備える磁気共鳴イ
メージング装置において、前記架台を構成する複数の金
属部品の電気的な接続を必要とする締結個所の一部で
は、取り付けネジと前記金属部品との金属接触が回避さ
れていることを特徴とする。
る磁気共鳴イメージング装置を好ましい実施形態により
説明する。まず、磁気共鳴イメージング装置の基本的な
構成について図1を参照して説明する。磁気共鳴イメー
ジング装置は、画像診断対象の被検体を挿入配置する撮
影空間を有した架台(ガントリ)14と、この架台14
に隣接して配置される寝台18と、架台14および寝台
18の動作を制御するとともにMR信号を処理する制御
処理部(コンピュータシステム)とを備えている。な
お、架台14には典型的にはその内側中央部に略円筒状
に撮影空間が貫通して形成されている。この円筒状の撮
影空間に対して、その軸方向をZとし、このZ方向に直
交するX方向(左右方法)、Y方向(上下方向)を定義
する。
受けて、撮影空間に静磁場H0 を発生する静磁場磁石
1を備える。この静磁場磁石1は、典型的には、超電導
磁石で構成される。静磁場磁石1の全体形状は、略円筒
状に形成されている。磁石1のボア内には、傾斜磁場コ
イル3が配置される。傾斜磁場コイル3は、傾斜磁場電
源4から個別に電流供給を受けてXYZ各軸に関する傾
斜磁場を発生するための3組のコイル3x、3y、3z
からなる。この傾斜磁場コイル3は、騒音対策の為に、
真空ポンプで内部が真空又はそれに近い状態に維持され
る密閉容器内に収容されている。
波コイル(RFコイル)7が配置される。RFコイル7
には、送信器8T及び受信器8Rとが接続されている。
送信器8Tは、シーケンサ5の制御のもと、核磁気共鳴
(NMR)を励起させるためのラーモア周波数で振動す
る電流パルスを高周波コイル7に供給する。受信器8R
は、高周波コイル7を介してMR信号(高周波信号)を
受信し、各種の信号処理を施して、対応するデジタル信
号を形成する。
トローラ6の制御の下に置かれている。コントローラ6
には、入力器13が接続される。オペレーションは、入
力器13を介して、スピンエコー法(SE)やエコープ
ラナー法(EPI)等の複数種類のパルスシーケンスの
中から所望とするパルスシーケンスを選択することがで
きる。コントローラ6は、選択されたパルスシーケンス
をシーケンサ5にセットする。シ−ケンサ5は、セット
されたパルスシーケンスにしたがって、X、Y、Z軸方
向の各傾斜磁場の印加タイミング、その強度、高周波磁
場の印加タイミング、振幅、継続時間等を制御する。
れたMR信号(デジタルデータ)を入力して、内蔵する
メモリで形成される2次元フーリエ空間への実測データ
の配置、画像再構成のためのフーリエ変換などの処理を
行い、画像データやスペクトルデータを発生する。記憶
ユニット11は、演算された画像データを保管する。
鳴イメージング装置に関する実施形態について説明す
る。
係る磁気共鳴イメージング装置の架台の縦断面図を示し
ている。傾斜磁場コイル102は、ノン・シールド型で
あってもよいし、アクティブシールド型であってもよ
い。傾斜磁場コイル102は、その巻線としてxコイ
ル、yコイルおよびzコイルを有する。それらxコイ
ル、yコイルおよびzコイルは、円筒形状を有するボビ
ンに含浸される。
02は、床面上に設置された重量のあるコンクリート製
の架台ベース125上に支持されている。また、傾斜磁
場コイル102は、密閉容器133に収容されている。
密閉容器133は、その内壁を構成する略円筒形状を有
するライナー131と、その真空蓋132とを有する。
密閉容器133の背面は、静磁場磁石(ここでは超電導
コイル)を極低温環境に置くためのクライオスタット1
16の内壁117で閉じられている。クライオスタット
116の側壁118は、接合板135で真空蓋132に
接合されている。密閉容器133と架台ベース125と
の間は、密閉容器133の気密性を保つために、真空ベ
ローズ134でつなぎ合わされている。
により排気され、密閉容器133の内部は真空又はそれ
に近い状態に保持されている。それにより傾斜磁場コイ
ル102を発生源とする騒音の空気伝搬を防止してい
る。
03が配置され、このRFコイル103を介して被検体
に高周波磁場を印加し、また被検体からのMR信号を受
信する。
ト116の側壁118と、接合板135との接続部分に
おいて真空リークが生じやすい。この真空リークを防止
するために、クライオスタット116の側壁118と接
合板135との間に、真空シール用のOリング108を
挟み込んでいる。しかし、クライオスタット116の側
壁118の面精度はあまり高くない。そのためクライオ
スタット116の側面118に対するOリング108の
接触精度が余り高くなく、Oリング108のシール性能
は十分ではない。
ように、クライオスタット116の側壁118に、環状
のフランジ106を溶接し(参照番号107)、このフ
ランジ106に対して、密閉容器133の接合板135
をOリング108を介してボルト109で固定するよう
にしている。フランジ106は削り出し等により高い精
度で成形することができる。従って、フランジ106は
Oリング108と良好に接触することができるので、O
リング108のシール性能を最大限引き出すことができ
る。また、クライオスタット116の側壁118とフラ
ンジ106と接続は、溶接により行うので、この間の気
密性は確保される。従って、密閉容器133の内部の略
真空状態を維持することができ、振動や騒音の空気伝搬
を良好に遮蔽することができる。
施形態に係る傾斜磁場コイルの密閉容器の外観を示して
いる。騒音対策の為に傾斜磁場コイルは、略真空状態に
保持される密閉容器201に収容される。このため従来
では、傾斜磁場コイルの位置を確認するために、密閉容
器201を部分的に解体する必要があった。
01の側壁207それぞれは、左右一対に円形に刳り抜
かれている。この部分に、可視光透過性のガラス又は繊
維強化プラスティック等から作成される窓202がはめ
込まれている。この窓202を通して密閉容器201内
の傾斜磁場コイルの位置を外部から簡単に視認すること
ができる。
204には、その位置を表す目盛り206が取り付けら
れている。目盛り206は、窓202を通して視認する
ことができる。この目盛り206を見ながら、静磁場磁
石205に対する傾斜磁場コイル204の相対的な位置
を客観的に把握することができる。
201の脚部203は、ベース212を有する。このベ
ース212に垂直に開けられた孔に、傾斜磁場コイル2
04を支持する支柱213が上下に移動可能にはめ込ま
れている。支柱213の外周にはねじ山が切られてお
り、このねじ山に、交差軸でネジ215がかみ合わされ
ている。ネジ215の先端部のダイヤル214を回転す
ることにより、容器201の内部で、支柱213が傾斜
磁場コイル204と共に上下方向に移動する。これによ
り静磁場磁石205に対して、傾斜磁場コイル204の
相対的な位置を調整することができる。
場コイルを外部から視認することができ、しかも位置調
整を行うことができるので、気密性が劣化する機会を減
らスことができる。これにより容器の気密性を確保し
て、振動や騒音の空気伝搬の遮蔽効果を高くすることが
できる。
201の側壁207に、接合板235を介して静磁場磁
石容器217に接合するが、その側壁207と接合板2
35とを接合するコーナーの部分に、ラウンドをつけ
る。同様に、側壁207と接合板235との接合部分だ
けでなく、密閉容器201の円筒状の内壁(ライナー)
と接合板235とを接合するコーナーの部分にも、ラウ
ンドをつける。これらにより傾斜磁場コイルを収容して
いる密閉容器の大気圧に対する耐性を向上させることが
できる。
に係る傾斜磁場コイルの密閉容器の外観を示している。
傾斜磁場コイルは、密閉容器301に収容される。傾斜
磁場コイル102を発生源とする騒音の空気伝搬を防止
するために、密閉容器301の内部空気は、真空ポンプ
により排気され、密閉容器133の内部は真空又はそれ
に近い状態に保持されている。それにより密閉容器13
3は大気圧を受ける。このため、密閉容器133の強度
が重要である。上記第2実施形態では、密閉容器133
の側壁204に窓302を取り付けている。本実施形態
では、この窓302の部分の強度を増加させるために、
当該窓302の周囲の側壁304を、ハーフパイプのよ
うな丸み形状を有する凸部303に形成することで、窓
302の周囲の部分の強度を補強するようにしている。
(内部圧力)を十分高める(下げる)ことができ、振動
や騒音の空気伝搬の遮蔽効果を高くすることができる。
1は、その内壁を構成する略円筒形状を有するライナー
309と、その真空蓋307とを有する。密閉容器30
1の背面は、静磁場磁石(ここでは超電導コイル)を極
低温環境に置くためのクライオスタット306の内壁で
閉じられている。クライオスタット306の側壁311
は、真空蓋307に接合されている。
06の長さL1に対して、それをはめ込む密閉容器30
1の開口部分の長さL2が合わないことがある。この場
合、容器301の気密性が低下して、真空リークが発生
する。これを解決するために、本実施形態ではさらに、
密閉容器301のライナー309と真空蓋307との間
に、環状のパッキング310を挟み込むことができるよ
うになっている。従って、クライオスタット306の長
さL1に対して、それをはめ込む密閉容器301の開口
部分の長さL2が合わないときには、適当な幅のパッキ
ング310を挟んで密閉容器301のライナー309と
真空蓋307とを接合することで、クライオスタット3
06の長さL1に対して、それをはめ込む密閉容器30
1の開口部分の長さL2を容易に合わせることができ
る。
1とクライオスタット306との接合精度を向上して、
容器301の気密性を高めることができる。それにより
振動や騒音の空気伝搬の遮蔽効果を高くすることができ
る。
騒音の発生源は、傾斜磁場コイルだけではない。例え
ば、静磁場磁石として採用した超電導コイルの熱交換器
がある。図7、図8には、本実施形態に係る熱交換器の
断面図を示している。超電導コイル401は、クライオ
スタット404に収容されている。クライオスタット4
04は、超電導コイル401を液体窒素とともに収容す
る液体窒素槽の外周を熱輻射シールド402,405,
406で多重に取り囲むように構成される。
ド402から吸熱し、それを外部に排熱する熱交換器4
07が設けられている。熱交換器407は、底部がシー
ルド402に接触されているシリンダー408と、シリ
ンダー408を蓋するもので、ヘリウムガスHeにより
冷却されているコールドヘッド411と、シリンダー4
08内であって、その底部とコールドヘッド411との
間をヘリウムガスHeの圧力によりピストン運動をする
ディスプレッサー409と、真空ベローズ410とから
構成されている。
き、ディスプレッサー409はシールド402から熱を
吸収する。ディスプレッサー409が頂部にあるとき、
ディスプレッサー409はコールドヘッド411に熱を
渡す。このような動作を繰り返すことで、シールド40
2から排熱することができる。
は、シリンダー408内をピストン運動をするので、振
動が発生する。この振動は、シールド402,405,
406に機械的に伝搬する。それにより騒音が発生す
る。
ド411に動的収振器414が搭載されている。この動
的収振器414は、弾性体として例えばバネ412の伸
縮方向がディスプレッサー409のピストン運動の方向
と略平行になるように、バネ412がコールドヘッド4
11上に接続され、このバネ412に重り413が接続
されている。ディスプレッサー409がピストン運動を
すると、それに追従して重り413が上下動をする。そ
れによりディスプレッサー409を発生源とするコール
ドヘッド411の振動が動的収振器414に吸収され、
結果的に騒音が軽減される。
の周波数でピストン運動をする。動的収振器414は、
この周波数でピストン運動をするディスプレッサー40
9を発生源とする振動に共振するように、バネ412の
弾力及び重り413の質量が設定されている。これによ
り効果的に振動を吸収することができる。
8−1,408−2、ディスプレッサー409−1,4
09−2、コールドヘッド411−1,411−2を2
つずつ設け、つまり熱交換器を2系統設け、それら2系
統の熱交換器を、ピストン運動軸が互いに対向するよう
にアレンジし、そしてディスプレッサー409−1,4
09−2を互いに逆相でピストン運動をさせるようにし
ても、振動は軽減されえる。
に係る磁気共鳴イメージング装置の架台の縦断面図を示
している。傾斜磁場コイル502は、その巻線としてx
コイル、yコイルおよびzコイルを有する。それらxコ
イル、yコイルおよびzコイルは、円筒形状を有するボ
ビンに含浸される。この略円筒形状を有する傾斜磁場コ
イル502は、床面上に設置された重量のあるコンクリ
ート製の架台ベース525上に支持されている。また、
傾斜磁場コイル502は、密閉容器533に収容されて
いる。密閉容器533は、その内壁を構成する略円筒形
状を有するライナー531と、その真空蓋532とを有
する。密閉容器533の背面は、静磁場磁石(ここでは
超電導コイル)を極低温環境に置くためのクライオスタ
ット516の内壁517で閉じられている。クライオス
タット516の側壁518は、接合板535で真空蓋5
32に接合されている。密閉容器533と架台ベース5
25との間は、密閉容器533の気密性を保つために、
真空ベローズ534でつなぎ合わされている。
533に機械的に伝搬する。傾斜磁場コイル502の振
動の周波数は、パルスシーケンスの傾斜磁場の交番周波
数に等価である。この傾斜磁場コイル502の振動に対
して、密閉容器533のライナー531及び真空蓋53
2が共振しないように、つまり傾斜磁場コイル502の
振動周波数に対して、ライナー531の固有振動数及び
真空蓋532の固有振動数の固有振動数がそれぞれ相違
するように、ライナー531及び真空蓋532に離散的
に重り541、542,543,544が装着されてい
る。
例えば非磁性の金属片である。また、ライナー53に
は、その内壁に沿って円環形状のゲル状の物質541、
542,543が、装着される。物質541、542,
543が装着される場所は、RFコイル503のQ値の
低下を避けるために、RFコイル503の外側である。
502の振動に対して、密閉容器533のライナー53
1及び真空蓋532が共振しない。従って騒音が低減さ
れる。
重りを装着する代わりに、又はそれと共に、ライナー5
31及び真空蓋532の厚さを部分的に薄くするように
してもよい。要するに、固有振動数をずらすために、ラ
イナー531及び真空蓋532の質量を部分的に増減す
ることが本実施形態のポイントである。また、固有振動
数のシフトとともに、補強の為に、梁や筋交いを入れる
ようにしてもよい。
に係る磁気共鳴イメージング装置の架台の縦断面図を示
している。傾斜磁場コイル602は、その巻線としてx
コイル、yコイルおよびzコイルを有する。それらxコ
イル、yコイルおよびzコイルは、円筒形状を有するボ
ビンに含浸される。この略円筒形状を有する傾斜磁場コ
イル602は、床面上に設置された重量のあるコンクリ
ート製の架台ベース625上に支持されている。また、
傾斜磁場コイル602は、密閉容器633に収容されて
いる。密閉容器633は、略円筒形状を有するライナー
631と、その略円環板形状を有する真空蓋632と、
略円筒形状を有するバックケーシング634とを有す
る。
の外側には、静磁場磁石(ここでは超電導コイル)を極
低温環境に置くためのクライオスタット616が配置さ
れている。ライナー631の内面には、RFコイル63
5が配置され、このRFコイル635を介して被検体に
高周波磁場を印加し、また被検体からのMR信号を受信
する。
602を収容する密閉容器633に、クライオスタット
616の内壁を利用していないこと、換言すると、密閉
容器633は、クライオスタット616とは完全に別体
で構成することにある。傾斜磁場コイル602を収容す
る密閉容器633に、クライオスタット616の内壁を
利用する場合、クライオスタット616の低い面精度及
び寸法誤差等を原因として、その接合部分において真空
リークが発生しやすい。しかし、本実施形態では、密閉
容器633にクライオスタット616を接合しない、つ
まり密閉容器633を単独で製作するので、クライオス
タット616の低い面精度及び寸法誤差等に依存するこ
となく、高い気密性を達成することができる。
の金属部品どうしの擦れ合いによるB電波の発生及び誘
導電子の発生防止を目的としてなされたものであり、物
理的に振動する又はその振動が伝播する磁気共鳴装置の
架台を構成するすべての金属部品の締結に適用可能であ
る。
ており、これら部品を締結するには主に金属ネジが使わ
れている。例えば、図12(a)に示すように、金属製
の架台フレーム721に、銅製のチューナ板724を取
り付ける場合、従来では、金属ネジ723と金属インサ
ート722とを使うことが一般的である。また架台内に
は多くのコンデンサが設けられているが、このコンデン
サをチューナ板等に取り付ける場合、またRFコイルチ
ューナのコネクタをチューナ板に締結する場合にも、金
属ネジが多く使われている。このように架台内では部品
の固定には殆どの個所で金属ネジが使われており、図1
2(b)に示すように、この金属ネジと金属部品、さら
には金属部品どうしが上述した激しい振動により擦れ合
うと、いわゆるB電波が発生する。このB電波はRFコ
イルで拾われてしまい、画像アーチファクトを発生させ
ることがあるが、最近までそれほど問題視されることは
無かった。しかし、近年の傾斜磁場高速化及び高強度化
を実現するためにますます高電圧化が進み、それに伴っ
てB電波もますます強くなる傾向にある。現在では既
に、この強くなったB電波ノイズに起因する画像アーチ
ファクトが無視できないほどに拡大している。また、B
電波だけでなく、例えばコネクタとチューナ板との間の
接触、振動によって誘導される電子が、そのまま信号線
に混入し、画像アーチファクトを発生させることも問題
視されている。
なるB電波や誘導電子の発生を防止することを目的とし
てなされたものである。
場コイル、RFコイルを主な構成要素とする磁石装置で
あり、多くの金属部品を備えている。これら金属部品を
他の部品に取り付ける個所も膨大に存在する。この取付
個所は大きく2種類に分けることができ、図13,図1
4に示すように、一方は、RFコイルを構成する銅板7
09,710どうし取り付け、そのRFコイル銅板70
9,710とコンデンサ711との取り付け、RFコイ
ル銅板710とリード銅板703との取り付け、リード
銅板703とRFコイルチューナの銅板704との取り
付け、RFコイルチューナの銅板704とコネクタ70
6との取り付け、RFコイルチューナの銅板704とコ
ンデンサ715との取り付けに代表されるような部品ど
うしを物理的に固定するとともに、電気的な接続を必要
とする個所であり、他方は、単に、部品どうしを物理的
に固定することを主目的として、電気的な接続を必要と
しない個所である。
5を使って取り付けることである。
ないので、B電波は生じないし、誘導電子も発生しな
い。しかし、半田では締結力が弱くて使えない個所も在
る。この個所には、ネジが使われる。
33を使って金属部品731,732どうしを取り付け
る例を示している。従来では金属ネジを使っていたの
で、この金属ネジと金属部品731との間、及び金属ネ
ジと金属部品732との間の擦れ合いによりB電波及び
誘導電子が発生することは避けられなかった。しかし、
本例では、樹脂ネジ733を使うので,これらの発生は
防止できる。
を使って金属部品731,732どうしを取り付ける例
を示していて、金属ネジ734と金属部品731との間
の接触を避けるために、略円筒形の樹脂スペーサ735
を用い、また金属ネジ734と金属部品732との間の
接触を避けるために、樹脂タップ736を用いている。
この例では、金属ネジ734を使いながらも、その金属
ネジ734と金属部品731との間、また金属ネジ73
4と金属部品732との間を、樹脂部材735,736
で絶縁していることで、B電波及び誘導電子の発生を防
止することができる。
け方法を採用してもよいし、両方法を形容してもよい。
また、架台内の当該個所全てに図15,図16の取り付
け方法を採用しなくても、一部の個所だけに採用するだ
けでも、B電波及び誘導電子の発生を減少させるという
効果が期待できる。
うしを物理的に固定することを主目的として、電気的な
接続を必要としない個所では、例えば図17に示すよう
に、樹脂ネジ733で金属部品737,738を取り付
けるのであるが、金属部品737,738の間に絶縁シ
ート739をはさみ込むことで、従来のような金属ネジ
と金属部品間の擦れ合いによるB電波及び誘導電子の発
生を防止することだけでなく、金属部品737,738
の間の擦れ合いによるB電波及び誘導電子の発生を防止
することも可能である。
使って、金属部品737,738どうしを取り付ける例
を示していて、金属ネジ734と金属部品737との間
の接触を避けるために、略円筒形の樹脂スペーサ740
を用い、また金属ネジ734と金属部品738との間の
接触を避けるために、樹脂タップ741を用いている。
この例では、金属ネジ734を使いながらも、その金属
ネジ734と金属部品737との間、また金属ネジ73
4と金属部品738との間を、樹脂部材740,741
で絶縁していることで、B電波及び誘導電子の発生を防
止することができる。
け方法を採用してもよいし、両方法を形容してもよい。
また、架台内の当該個所全てに図17,図18の取り付
け方法を採用しなくても、一部の個所だけに採用するだ
けでも、B電波及び誘導電子の発生を減少させるという
効果が期待できる。
く、金属部品と、コイルボビン等の樹脂部品との取り付
け個所においても、図17や図18の取り付け方法を採
用することで、従来発生していた金属ネジと金属部品と
の擦れ合いによるB電波及び誘導電子の発生を防止する
ことができる。
イルの外周に配置されるRFシールドの改良に関する。
RFシールドは、RFコイルを外部に対して磁気的に隔
離して、RFコイルに外部から入ってくる電磁波ノイズ
を遮蔽するために、典型的には銅製の筒で構成される。
この銅製の筒には、傾斜磁場の高速スイッチングに因り
渦電流が生じ、傾斜磁場に歪みを生じさせる。この渦電
流の時定数を短縮するために、多くのスリットが銅製筒
に形成されている。
い(100KHz程度まで)磁場は通過し、励起パルス
等の数MHz〜数10MHzの高周波磁場は遮断する、
つまり低周波インピーダンスを高くし、高周波インピー
ダンスを低くするために、スリットをまたいで銅板間に
コンデンサが接続されている。他のRFシールドの従来
構成として、誘電体基板の表面に複数の銅板を隙間(ス
リット)をあけて貼り付け、さらに裏面にも複数の銅板
を貼り付けることにより、表裏面間に容量を形成したR
Fシールドもある。
I)のような高速イメージング法が、例えば心臓の撮影
などには必要とされているが、これには極めて迅速な傾
斜磁場の応答が不可欠となる。このために、細かい刻み
(間隔)で多数のスリットを設ける必要が生じる。しか
し多数のスリットを設けると、銅板面積の低下に伴って
容量が低下し、それにより個々のスリットにおける高周
波的な短絡が不完全となる。その結果、シールド機能は
不完全になる。
ことと、容量の低下を防止することとをともに実現する
ものである。
の部分的な斜視図を示している。誘電体基板801の表
面に複数の銅板802が所定の隙間(スリット)805
をあけて貼り付けられている。誘電体基板801の裏面
にも、同様に、複数の銅板803が所定の隙間(スリッ
ト)806をあけて貼り付けられている。誘電体基板8
01を挟んで対向する銅板802,803の間に、容量
が形成される。
て、隣り合う銅板802の間にコンデンサ804が接続
される。同様に、誘電体基板801の裏面において、隣
り合う銅板803の間にコンデンサ805が接続され
る。
04と、裏面のコンデンサ805と、そして表面の銅板
802と裏面銅板803との間の容量との合計容量は、
高周波的な短絡を完全にするのに十分な容量として確保
されえる。
に係る磁気共鳴イメージング装置の架台の縦断面図を示
している。傾斜磁場コイル902は、その巻線としてx
コイル、yコイルおよびzコイルを有する。それらxコ
イル、yコイルおよびzコイルは、円筒形状を有するボ
ビンに含浸される。この略円筒形状を有する傾斜磁場コ
イル902は、床面上に設置された重量のあるコンクリ
ート製の架台ベース925上に支持されている。また、
傾斜磁場コイル902は、密閉容器933に収容されて
いる。密閉容器933は、その内壁を構成する略円筒形
状を有するライナー931と、その真空蓋932とを有
する。密閉容器933の背面は、静磁場磁石(ここでは
超電導コイル)を極低温環境に置くためのクライオスタ
ット916の内壁917で閉じられている。クライオス
タット916の側壁918は、接合板935で真空蓋9
32に接合されている。密閉容器933と架台ベース9
25との間は、密閉容器933の気密性を保つために、
真空ベローズ934でつなぎ合わされている。
03が配置される。このRFコイル903には送信器及
び受信器が接続される。送信器は、高周波磁場により被
検体の核磁化を励起状態にするために、ラーモア周波数
に対応する高周波電流パルスをRFコイル903に供給
するために設けられるもので、典型的には、発振部、位
相選択部、周波数変換部、振幅変調部、高周波電力増幅
部から構成される。また、受信器は、RFコイル903
を介して被検体からのMR信号を受信するために、前段
増幅部、中間周波数変換部、位相検波部、低周波増幅
部、ローパスフィルタ、AD変換器から構成される。
940の中に収められている。RFユニット940の配
置場所は、ケーブルを短縮して、電力損失やノイズ低減
を図るために、RFコイル903に近い場所に設定され
ている。従来では、図20に点線で示すように、開口部
941の縁部に近い真空蓋932にRFユニットを取り
付けている。しかし、この場所は傾斜磁場コイル902
からの漏れ磁場が最も大きい場所である。RFユニット
940は導電性部品を多く含み、これら導電性部品に、
傾斜磁場コイル902のから漏れ磁場により渦電流が発
生し、その結果、導電性部品はローレンツ力により振動
する。この振動が密閉容器933に伝わり騒音が発生す
る。
生源とする騒音を低減することを目的としている。
部に近い真空蓋932ではなく、さらに密閉容器933
とは物理的に離間した場所、ここでは中心軸(Z軸)か
ら架台円筒の半径方向に関して、RFコイル903の外
側であって、開口部941に近いその真下付近に設置さ
れる。具体的には、RFユニット940は、重量のある
コンクリート製の架台ベース925、またはそれとは別
体の専用のベース上に設置する。
RFコイル903からの漏れ磁場の影響が少ない。その
ためRFユニット940は導電性部品の振動は軽減され
る。
3から物理的に離間させたこと、さらに、質量の重いコ
ンクリート製の架台ベース925に取り付けたので、R
Fコイル903の微小な振動は、密閉容器933にほと
んど伝わらない。
騒音は低減され得る。
場コイルは、騒音対策の為に、真空ポンプで内部空気が
排気される密閉容器内に収容されている。密閉容器内の
真空度(圧力)が高い(低い)ほど、騒音遮蔽効果は大
きい。密閉容器内の真空度を高くするために、従来で
は、スキャン中、連続的に真空ポンプは運転されてい
る。この連続運転は、真空ポンプの寿命を短縮する。能
力が低下した真空ポンプを使うことは、密閉容器内の真
空度を高くすることができず、騒音遮蔽効果は低下す
る。
ることで、騒音遮蔽効果をできるだけ長く持続すること
を実現する。
及び配管システムを示している。密閉容器1001はメ
インチューブ1003を介して真空ポンプ1002に接
続される。メインチューブ1003の途中には電磁バル
ブ1004が配置される。メインチューブ1003には
ブランチチューブ1005が連結され、その先は電磁バ
ルブ1006を介して開放されている。
004の開閉、および電磁バルブ1006の開閉は、ポ
ンプ/バルブ制御部1020の制御下にある。真空ポン
プ1002は、ポンプ/バルブ制御部1020の制御に
従って、図22に示すように、運転(ON)と停止(O
FF)とを交互に繰り返す。運転期間T1の長さと停止
期間T2の長さとは、密閉容器1001内の圧力が所定
の上限値を超えないように予め設定されている。これら
運転期間T1の長さと停止期間T2の長さとは、それぞ
れ任意に調整可能である。
ではなく、間欠的に運転することにより、真空ポンプ1
002を連続的に運転する場合よりも、オイルやオイル
フィルター等のメンテナンス頻度を減らすことができ
る。
の開閉、および電磁バルブ1006の開閉は、このよう
な真空ポンプ1002の間欠的な運転に対して、ポンプ
/バルブ制御部1020により関連されている。
ルブ1006は、真空ポンプ1002の間欠的な運転に
同期して開閉される。つまり、電磁バルブ1006は、
真空ポンプ1002のオフからオンへの切替に同期して
閉じられ、真空ポンプ1002のオンからオフへの切替
に同期して開けられる。
ブ1004は、真空ポンプ1002の負荷を軽減するた
めに、真空ポンプ1002のオフからオンへの切替タイ
ミングに対して、それより時間T3だけ遅れて開けら
れ、真空ポンプ1002のオンからオフへの切替タイミ
ングに対して、それより時間T4だけ早いタイミングで
閉じられる。これらの時間差T3,T4は、数秒から数
分の中から任意時間に設定される。
替タイミングから時間T3だけ遅れて電磁バルブ100
4を開けることにより、真空ポンプ1002は、オンス
タートしてから時間T3という比較的短時間の間(プレ
バキューム期間)に、真空ポンプ1002内の潤滑を完
了することができる。これは、排気対象が、ポンプ吸気
口から電磁バルブ1004までの小さい容積であること
を理由としている。そしてオンスタートしてから時間T
3経過後に、メインチューブ1003のバルブ1004
が開けられ、電磁バルブ1004から密閉容器1001
までの容積と密閉容器1001の容積との合計の大容量
を対象として排気オペレーション(メインバキューム)
が開始されるが、このとき真空ポンプ1002内の潤滑
がすでに完了していることから、このメインバキューム
オペレーションにスムーズに移行することができる。従
って真空ポンプ1002の負荷は軽減され得る。
してから所定時間(T1−T4)経過後、つまり真空ポ
ンプ1002がオフになるタイミングよりも時間T4早
いタイミングで、メインチューブ1003のバルブ10
04が閉じられる。これは、密閉容器1001の圧力が
十分低下した状態で、真空ポンプ1002から密閉容器
1001を分離することを意味する。これにより真空ポ
ンプ1002の停止に伴う密閉容器1001内の圧力の
急激な上昇を未然に防止することができる。
態に係る磁気共鳴イメージング装置の主要部の構成を示
している。架台1101には、静磁場H0 を発生する静
磁場磁石1102と、傾斜磁場電源(G−amp)11
05から電流供給を受ける傾斜磁場コイル1103と、
RFコイル1104と、シムコイル電源(Shim−a
mp)1107から電流供給を受けて静磁場不均一性を
補正する磁場を発生する複数のシムコイル1116とが
組み込まれている。
に、真空ポンプ1111で内部が真空又はそれに近い状
態に維持される密閉容器1115内に収容されている。
密閉容器1115の内部には、内部圧力を測定するため
の複数の真空度センサ(真空度計)1112が離散的に
配置されている。真空度センサ1112で測定した真空
度データは、記憶部1113に送られ記憶される。また
この記憶部1113には真空度データとともに、真空ポ
ンプ1111からの運転状況データが記憶される。運転
状況データは、真空ポンプ1111の運転時間を表して
いる。
部1113に記憶されている真空度データ及び運転状況
データに基づいて密閉容器1115及び真空ポンプ11
11のメンテナンス情報を適時発生する。メンテナンス
情報発生部1114は、真空度データから密閉容器11
15内の真空度(圧力)が、撮影領域での騒音が例えば
99dBに対応する所定圧力よりも下がらないとき、真
空ポンプ1111及び密閉容器1115のメンテナンス
を促すメンテナンス情報を発生する。また、メンテナン
ス情報発生部1114は、運転状況データから累積運転
時間を計算し、その累積運転時間が所定値を超えたと
き、真空ポンプ1111のメンテナンスを促すメンテナ
ンス情報を発生する。メンテナンス情報は、密閉容器1
115及び真空ポンプ1111のメンテナンスを促すた
めの例えばメッセージであり、ディスプレイ1110に
表示される。
介してMR信号(高周波信号)を収集し、検波、AD変
換等の前処理を施して、プロセッサ1109に出力す
る。プロセッサ1109は、収集したMRデータを処理
し画像やスペクトルを発生する。これら画像やスペクト
ルはディスプレイ1110に送られ表示される。
トルを発生するメインの機能の他に、真空度データに基
づいて、受信器1108で収集したMRデータの位相を
補正し、また周波数シフトを行う機能を備えている。真
空度が変動すると、それに伴って静磁場の強度H0 も変
動する。静磁場の強度H0 が変動すると、それに伴って
傾斜磁場が重畳していない静磁場のもとでの例えばプロ
トンの共鳴周波数f0も変動する。プロセッサ1109
は、予め計測された真空度と共鳴周波数f0 との関係を
表すデータを保持しており、この関係データを参照し
て、真空度データに対応する共鳴周波数(修正共鳴周波
数)f0 を特定する。この修正共鳴周波数f0 に基づい
て、MRS(MRスペクトロスコピー)では、受信器1
108で収集したMRデータの位相を補正し、周波数を
シフトする。この補正したデータに基づいてスペクトル
を発生する。実際には、データ収集を何度か繰り返し、
それぞれのデータごとに個別に位相補正及び周波数シフ
トを行って、複数のスペクトルを発生し、これら複数の
スペクトルを加算することが行われる。EPI(エコー
プラナーイメージング)のときには、収集データに基づ
いてEPI画像を発生し、そのEPI画像を位相エンコ
ード方向にシフトする(EPI画像の位置シフトは、P
E方向が大きいが、RO方向にも少し発生する)。実際
には、データ収集を何度か繰り返し、それぞれのデータ
ごとに個別にEPI画像を発生し、各画像を個別に位相
エンコード方向にシフトし、これら複数のEPI画像を
加減算することが行われる。位相画像の場合も同様に、
修正共鳴周波数f0 に基づいて位相シフト量を計算し、
その位相シフト量に基づいて位相画像を補正する。
ンス情報を適時に発生することができる。また、真空度
の変動に応じて位相及び周波数補正をかけることができ
る。
態に係る磁気共鳴イメージング装置の主要部の構成を示
している。架台1201には、静磁場H0 を発生する静
磁場磁石1202と、傾斜磁場電源(G−amp)12
05から電流供給を受ける傾斜磁場コイル1203と、
送受信器(RF−amp)1208に接続されたRFコ
イル1204と、シムコイル電源(Shim−amp)
1207から電流供給を受けて静磁場不均一性を補正す
る磁場を発生する複数のシムコイル1216とが組み込
まれている。
に、真空ポンプ1211で内部が真空又はそれに近い状
態に維持される密閉容器1215内に収容されている。
密閉容器1215の内部には、内部圧力を測定するため
の複数の真空度センサ(真空度計)1212が離散的に
配置されている。真空度センサ1212で測定した真空
度データに基づいてリアルタイムマネージャ1210
は、パルスシーケンスに応じて傾斜磁場電源1205、
送受信器1208、シムコイル電源1207を制御する
シーケンスコントローラ1209に対してパルスシーケ
ンスの実行を待機させる等の指令を出力する。また、リ
アルタイムマネージャ1210は、測定された真空度デ
ータに基づいて真空ポンプ1211の運転を制御する。
なお、システムマネージャ1213はコンソール121
4を介して入力された操作者の指示にしたがってシステ
ム全体の制御を行うために設けられている。
リアルタイム制御について説明する。リアルタイムマネ
ージャ1210は、次の機能を実行する。
1211が運転を開始するが、このとき密閉容器121
5内の真空度(密閉容器内部圧力)が所定値を下回るま
で、シーケンスコントローラ1209に対してスキャン
開始の指令を出さない。つまり、リアルタイムマネージ
ャ1210は、真空度が所定値を越えた時点で、はじめ
てシーケンスコントローラ1209に対してスキャン開
始の指令を発する。(2)MRSやEPI等の磁場変動
に敏感なパルスシーケンスを行うとき、特にスキャン中
に真空ポンプ1211を連続運転をさせる。(3)スキ
ャン中に真空度が所定値を超えたとき、当該スキャンを
停止する指令をシーケンスコントローラ1209に対し
てスキャン開始の指令を発する。(4)真空度が所定値
を下回っているとき、スキャン開始前に真空ポンプ12
11を運転させ、真空度が所定値に達するまで、シーケ
ンスコントローラ1209に対してスキャン開始の指令
を出さない。
類、アベレージ数、ダイナミック撮影等)に応じて真空
ポンプ1211の運転パターンを使い分ける。例えば、
磁場変動にそれほど敏感でないスピンエコー等のパルス
シーケンスを行うとき、図26(a)に示すようにポン
プ1211を間欠的に運転させる。例えば真空ポンプ1
211を期間ΔT1運転し、次にその運転を期間Δt1
の間停止する。この運転/停止を交互に繰り返す。磁場
変動に比較的敏感なパルスシーケンスを行うとき、図2
6(b)に示すようにポンプ1211の運転期間ΔT2
及び停止期間Δt2をΔT1及びΔt1よりも短縮し、
それにより磁場変動幅を小さくする。さらに、MRSや
EPI等の磁場変動に対して非常に敏感なパルスシーケ
ンスを行うとき、上記(2)と同様に、図26(c)に
示すようにポンプ1211を連続的に運転する。さら
に、MRSやEPI等の磁場変動に対して非常に敏感な
パルスシーケンスを行うとき、ポンプ1211を連続的
に運転する代わりに、ポンプ1211を停止して、密閉
容器内部を大気圧にするようにしてもよい。この場合、
騒音低減効果は期待できないが、少なくとも磁場変動は
解消される。なお、リアルタイムマネージャ1210
は、大気圧でも良好に画像再構成ができるように、大気
圧に対応する画質パラメータ(磁場不均一性、中心周波
数、位相ずれ)の情報を予め保持し、これらパラメータ
に応じて送受信器1208は、シムコイル電流、送受信
器1208の高周波電流パルスの中心周波数及び位相、
さらに受信系の参照周波数及び位相を調整する。
結果に従ってポンプ1211を運転/停止する。つま
り、測定された真空度が上限値を超えているとき、ポン
プ1211を運転し、逆に測定された真空度が下限値を
下回っているとき、ポンプ1211を停止する。これに
より真空度の変動を、上限値と下限値の間の範囲に抑え
ることができる。この上限値、下限値は、(5)と同様
に、撮影条件に応じて変更され得る。
ても真空度が所定値以下に下がらないとき、音声又は画
像表示により警告を発生する。
に応じて次のような補正を行う機能も備えている。
(1)真空度に応じて磁場の不均一性は変化する。真空
度と磁場不均一性との関係を予め測定し、リアルタイム
マネージャ1210に保持させておく。リアルタイムマ
ネージャ1210は、この関係を参照して真空度に応じ
て磁場不均一性を特定し、その特定した磁場不均一性に
応じてシムコイル1207に流すシムコイル電流を調整
する。これにより磁場不均一性を即時的に補正すること
ができる。なお、実際的には、真空度と磁場不均一性と
の関係は離散的に測定され、その離散値から線形補間に
より磁場不均一性を求めることになる。(2)真空度が
変動すると、それに伴って静磁場の強度も変動し、それ
により傾斜磁場が重畳していない静磁場のもとでの例え
ばプロトンの共鳴周波数B0 も変動する。リアルタイム
マネージャ1210は、この真空度に対応する共鳴周波
数B0に応じて、送受信器1208の送信系の高周波電
流パルスの中心周波数及び位相を調整する。また、受信
系の参照周波数及び位相を調整する。
限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、
開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせに
より種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示
される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても
よい。
合いにより発生するB電波や誘導電子を抑制することが
でき、これらを原因とする画質劣化を抑制することがで
きる。
ージング装置の基本的構成を示す図。
す横断面図。
ットの縦断面図。
分の内部構造図。
の縦断面図。
理を示す図。
す図。
続例を示す図。
の接続例を示す図。
縁接続例を示す図。
の絶縁接続例を示す図。
らに他の絶縁接続例を示す図。
置の架台の縦断面図。
の系統図。
変化を示す図。
/オフとバルブの開閉とのタイミングチャート。
装置の主要部構成図。
装置の主要部構成図。
パターンのバリエーションを示す図。
Claims (6)
- 【請求項1】静磁場磁石と、傾斜磁場コイルと、高周波
コイルと、前記傾斜磁場コイルを収容する密閉容器とを
有する架台を備える磁気共鳴イメージング装置であっ
て、 前記架台を構成する複数の構成部品の締結個所の少なく
とも一部において、電気的な接続を必要とする箇所で
は、構成部品同士は金属接触させられ、かつ、取り付け
ネジと構成部品との金属接触が回避されており、電気的
な接続を必要とせず物理的な固定を必要とする箇所で
は、複数の構成部品及び取り付けネジそれぞれとの間で
金属接触が回避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。 - 【請求項2】前記ネジは、樹脂ネジであることを特徴と
する請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 【請求項3】前記ネジは、金属ネジであり、当該金属ネ
ジの回りに樹脂部材が設けられ、構成部品との金属接触
が回避されていることを特徴とする請求項1記載の磁気
共鳴イメージング装置。 - 【請求項4】前記構成部品同士での金属接触の回避に
は、絶縁シートが使われていることを特徴とする請求項
1記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 【請求項5】前記構成部品は金属であることを特徴とす
る請求項1乃至4いずれか1項記載の磁気共鳴イメージ
ング装置。 - 【請求項6】静磁場磁石と、傾斜磁場コイルと、高周波
コイルと、前記傾斜磁場コイルを収容する密閉容器とを
有する架台を備える磁気共鳴イメージング装置であっ
て、 前記架台を構成する複数の金属部品の電気的な接続を必
要とする締結個所の一部では、取り付けネジと前記金属
部品との金属接触が回避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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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