JP3866935B2 - 磁気共鳴撮影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天井板、天井板の設計方法、天井板の製造方法、マグネットカバー、マグネットシステムおよび磁気共鳴撮影装置に関し、とくに、水平に支持される天井板、そのような天井板の設計方法、そのような天井板の製造方法、そのような天井板を有するマグネットカバー、そのようなカバーを有するマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを備えた磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置では、マグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）の内部空間、すなわち、静磁場を形成した撮影空間に撮影の対象を搬入し、勾配磁場および高周波磁場を印加して対象内のスピン（ｓｐｉｎ）から磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて画像を再構成する。
【０００３】
垂直磁場方式のマグネットシステムは、撮影空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を持つマグネット本体を有する。マグネット本体はマグネットカバー内に収容されている。マグネットカバーは、上側磁極部の端面を覆う天井板および下側磁極部の端面を覆う床板を有し、これら天井板と床板のあいだの空間が撮影空間となる。全身用の磁気共鳴撮影装置においては、上側磁極部および下側磁極部の径は１ｍ近いものとなり、天井板および床板もそれ相当の径を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
所要の磁場空間を効率よく形成するために、マグネットシステムは上側磁極部と下側磁極部が必要最小限の距離で対向するように作られるので、天井板と床板のあいだの距離が短い。したがって、天井板が自重でたわむとその分だけ床板との距離が狭まり、頭部にヘッドコイル（ｈｅａｄ ｃｏｉｌ）等を装着した患者の搬入に支障を来す場合がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、たわみによる不都合を生じない天井板、そのような天井板の設計方法、そのような天井板の製造方法、そのような天井板を有するマグネットカバー、そのようなマグネットカバーを有するマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを備えた磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、周辺部を固定部分として水平に支持される天井板であって、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とする天井板である。
【０００７】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持される天井板であって、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とする天井板である。
【０００８】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、周辺部を固定部分として水平に支持される天井板の設計方法であって、前記固定部分のあいだの部分に対する重力によるたわみの方向とは逆方向へのドーム状の成形の量を前記固定部分のあいだの部分の自重によるたわみ量と等しくなるように設計する、ことを特徴とする天井板の設計方法である。
【０００９】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持される天井板の設計方法であって、前記固定部分のあいだの部分に対する重力によるたわみの方向とは逆方向へのドーム状の成形の量を前記固定部分のあいだの部分の自重によるたわみ量と等しくなるように設計する、ことを特徴とする天井板の設計方法である。
【００１０】
（５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、周辺部を固定部分として水平に支持される天井板の製造方法であって、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形する、ことを特徴とする天井板の製造方法である。
【００１１】
（６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持される天井板の製造方法であって、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形する、ことを特徴とする天井板の製造方法である。
【００１２】
（７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体の上側磁極部の端面を覆う天井板および下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーであって、前記天井板は、周辺部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とするマグネットカバーである。
【００１３】
（８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体の上側磁極部の端面を覆う天井板および下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーであって、前記天井板は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とするマグネットカバーである。
【００１４】
（９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体と、前記上側磁極部の端面を覆う天井板および前記下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーと、を有するマグネットシステムあって、前記天井板は、周辺部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とするマグネットシステムである。
【００１５】
（１０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体と、前記上側磁極部の端面を覆う天井板および前記下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーと、を有するマグネットシステムあって、前記天井板は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とするマグネットシステムである。
【００１６】
（１１）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、マグネットシステムと、前記マグネットシステムの撮影空間への搬入およびそこからの搬出が可能なように患者を支持する患者支持装置と、前記マグネットシステムを使用して前記患者の磁気共鳴信号を獲得する信号獲得手段と、前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を有する磁気共鳴撮影装置であって、前記マグネットシステムは、前記撮影空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体と、前記上側磁極部の端面を覆う天井板および前記下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーと、を有するマグネットシステムあり、前記天井板は、周辺部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１７】
（１２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、マグネットシステムと、前記マグネットシステムの撮影空間への搬入およびそこからの搬出が可能なように患者を支持する患者支持装置と、前記マグネットシステムを使用して前記患者の磁気共鳴信号を獲得する信号獲得手段と、前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を有する磁気共鳴撮影装置であって、前記マグネットシステムは、前記撮影空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体と、前記上側磁極部の端面を覆う天井板および前記下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーと、を有するマグネットシステムあり、前記天井板は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１８】
（１）〜（１２）に記載の各観点での発明では、天井板は、固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように、自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されているので、水平状態より下にたわむことがない。したがってたわみによる不都合を生じない。なお、前記天井板は円形の主面を有することが、等方性をよくする点で好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２０】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場マグネット部１０２、勾配コイル（ｃｏｉｌ）部１０６およびＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル部１０８を有する。主磁場マグネット部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００は、本発明のマグネットシステムの実施の形態の一例である。マグネットシステム１００は、また、本発明におけるマグネットシステムの実施の形態の一例である。
【００２１】
マグネットシステム１００における主磁場マグネット部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８は、後述するマグネットカバー（ｍａｇｎｅｔｃｏｖｅｒ）内に収容されている。
【００２２】
マグネットシステム１００の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、対象１がテーブル５００に搭載されて搬入および搬出される。テーブル５００は、本発明における患者支持装置の実施の形態の一例である。テーブル５００はテーブル駆動部１２０によって駆動される。
【００２３】
主磁場マグネット部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成してもよいのはもちろんである。
【００２４】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。勾配コイル部１０６は、３つの勾配磁場に対応して図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００２５】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象１の体内のスピンを励起するためのＲＦパルス（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｕｌｓｅ）を送信する。ＲＦコイル部１０８は、また、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。ＲＦコイル部１０８は、送信と受信を同一のコイルで行うものでも別々なコイルで行うものでもどちらでもよい。
【００２６】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００２７】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、対象１の体内のスピンを励起する。
【００２８】
ＲＦコイル部１０８にはデータ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）によって取り込み、それをディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。
【００２９】
テーブル駆動部１２０、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されている。制御部１６０は、テーブル駆動部１２０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０からなる部分は、本発明における信号獲得手段の実施の形態の一例である。
【００３０】
制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。制御部１６０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリは制御部１６０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００３１】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部１７０は図示しないメモリを有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００３２】
データ処理部１７０は制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００３３】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間は２次元フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。以下、フーリエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを２次元逆フ−リエ変換することにより対象１の画像を再構成する。データ処理部１７０は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。
【００３４】
データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００３５】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００３６】
マグネットカバーについて説明する。図２、図３および図４にマグネットカバーの外観を略図によって示す。図２は正面図、図３は側面図、図４は図２についてのＡ−Ａ断面である。これらの図に示すマグネットカバーは、本発明のマグネットカバーの実施の形態の一例である。これらの図に示すように、マグネットカバーは、上部カバー１１２、下部カバー１１４および１対の支柱カバー１１６を有する。
【００３７】
上部カバー１１２の最下面は天井板１１２ａとなっている。下部カバー１１４の最上面は床板１１４ａとなっている。天井板１１２ａは、本発明における天井板の実施の形態の一例である。床板１１４ａは、本発明における床板の実施の形態の一例である。
【００３８】
天井板１１２ａと床板１１４ａのあいだの空間に患者１がテーブル５００によって搬入される。天井板１１２ａおよび床板１１４ａは、例えばプラスチックス（ｐｌａｓｔｉｃｓ）等のような非磁性かつ電気絶縁性の材料を用いて構成される。
【００３９】
このようなマグネットカバー内にマグネット本体が収容されている。図５、図６および図７にマグネット本体の外観を略図によって示す。図５は正面図、図６は側面図、図７は図５におけるＢ−Ｂ断面である。これらの図に示すように、マグネット本体は、上部構造１１１、下部構造１１３および１対の支柱１１５を有する。これらの図に示すマグネット本体は、本発明におけるマグネット本体の実施の形態一例である。
【００４０】
上部構造１１１の最下部は円柱状の上側磁極部１１１ａとなっている。下部構造１１３の最上部は円柱状の下側磁極部１１３ａとなっている。上側磁極部１１１ａおよび下側磁極部１１３ａはいずれも主磁場マグネット部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を含む。上側磁極部１１１ａおよび下側磁極部１１３ａは、それぞれ、本発明における上側磁極部および下側磁極部の実施の形態一例である。
【００４１】
図８に、天井板１１２ａの平面図を示す。同図に示すように、天井板１１２ａは円形の皿部２００を有する。皿部２００は天井板１１２ａの主体をなすもので、上側磁極部１１１ａの下面を覆うに足りる形状および寸法を有する。皿部２００は周辺に耳部２０２，２０４を有する。天井板１１２ａは、これら耳部２０２，２０４に設けられた穴２０２ａ，２０４ａを使用して、マグネット本体の上部構造１１１に固定される。
【００４２】
図９に、天井板１１２ａのＣ−Ｃ断面を模式的に示す。同図に示すように、皿部２００は、緩やかなドーム（ｄｏｍｅ）形状をなすように成形されている。成形の程度は、天井板１１２ａを水平にしたとき自重によるたわみで皿部２００の板面が一点鎖線で示すように水平になる程度である。
【００４３】
このようなドーム形状を有することにより、天井板１１２ａが自重によってたわんでも、板面が水平になるだけのなので床板１１４ａとのあいだの距離は所定の通りに維持され狭まることがない。したがって、ヘッドコイルすなわち頭部専用のＲＦコイルを装着した患者を搬入する場合等でも支障が生じることはない。
【００４４】
天井板１１２ａは、図１０に示すように、中心部に穴２００ａを設けこの穴２００ａ使用して中心部をマグネット本体の上部構造１１１に例えばネジ止め等により固定するようにしてもよい。その場合には、皿部２００を図１１に示すように中心部の両側の部分が全周にわたってドーム形状をなすように成形する。成形の程度は、天井板１１２ａを水平にしたとき自重によるたわみで皿部２００の板面が一点鎖線で示すように水平になる程度である。
【００４５】
このようなドーム形状を有することにより、天井板１１２ａが自重によってたわんでも、床板１１４ａとのあいだの距離が狭まることがない。したがって、ヘッドコイルすなわち頭部専用のＲＦコイルを装着した患者を搬入する場合等でも支障が生じることはない。
【００４６】
このようなドーム形状の成形量は計算機を用いたシミュレーション（ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）によって求められる。図１２に、成形量を求める手順のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。このフロー図は本発明の設計方法の実施の形態の一例である。
【００４７】
同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）３００で、条件設定を行う。この条件設定によって、有限要素法で設計を行うためのモデル（ｍｏｄｅｌ）が設定される。モデルはドーム形状の成形量を除き天井板と同じ寸法および形状を有する。また、設定条件には、天井板の材料に関する例えばヤング（Ｙｏｕｎｇ）率や剛性率あるいは密度等の機械的定数が含まれる。
【００４８】
次に、ステップ３０２で、成形量の初期値を入力する。
次に、ステップ３０４で、初期値の通りに成形されたドーム形状を持つ天井板の自重によるたわみ量を求める。たわみ量の計算は有限要素法によって行う。有限要素法の中でも変位量を未知数とする変位法を使用する。
【００４９】
次に、ステップ３０６で、たわんだ状態で天井板の板面が水平になるかどうかを判定する。
板面が水平でないときはステップ３０８で成形量を修正し、ステップ３０４で、新たな成形量を持つドームの自重によるたわみ計算し、ステップ３０６で、板面が水平になるかどうかを判定する。以下、この繰り返しにより逐次成形量を修正し、板面が水平になる成形量を得たときに、ステップ３１０で成形量を決定する。
【００５０】
このようにして設計された天井板１１２ａは、例えば、図１３に示すような行程によって製造される。同図の行程は、本発明の製造方法の実施の形態の一例である。同図に示すように、行程４０２で、成型用の型が製作される。型の製作には成形量の設計値が用いられる。次に、行程４０４で、その型を用いて天井板１１２ａの成形が行われる。
【００５１】
以上、好ましい実施の形態の例に基づいて本発明を説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者は、上記の実施の形態の例について、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更や置換等をなし得る。したがって、本発明の技術的範囲には、上記の実施の形態の例ばかりでなく、特許請求の範囲に属する全ての実施の形態が含まれる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、たわみによる不都合を生じない天井板、そのような天井板の設計方法、そのような天井板の製造方法、そのような天井板を有するマグネットカバー、そのようなマグネットカバーを有するマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを備えた磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】マグネットカバーの外観を示す略図である。
【図３】マグネットカバーの外観を示す略図である。
【図４】図２におけるＡ−Ａ断面を示す略図である。
【図５】マグネット本体の外観を示す略図である。
【図６】マグネット本体の外観を示す略図である。
【図７】図５におけるＢ−Ｂ断面を示す略図である。
【図８】天井板の平面図である。
【図９】天井板の断面形状を示す模式図である。
【図１０】天井板の平面図である。
【図１１】天井板の断面形状を示す模式図である。
【図１２】成形量を求めるためのフロー図である。
【図１３】天井板を製造するための行程図である。
【符号の説明】
１ 対象
１００ マグネットシステム
１０２ 主磁場マグネット部
１０６ 勾配コイル部
１０８ ＲＦコイル部
１２０ テーブル駆動部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１５０ データ収集部
１６０ 制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
５００ テーブル
１１２ 上部カバー
１１２ａ 天井板
１１４ 下部カバー
１１４ａ 床板
１１６ 支柱カバー
２００ 皿部
２０２，２０４ 耳部
【発明の属する技術分野】
本発明は、天井板、天井板の設計方法、天井板の製造方法、マグネットカバー、マグネットシステムおよび磁気共鳴撮影装置に関し、とくに、水平に支持される天井板、そのような天井板の設計方法、そのような天井板の製造方法、そのような天井板を有するマグネットカバー、そのようなカバーを有するマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを備えた磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置では、マグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）の内部空間、すなわち、静磁場を形成した撮影空間に撮影の対象を搬入し、勾配磁場および高周波磁場を印加して対象内のスピン（ｓｐｉｎ）から磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて画像を再構成する。
【０００３】
垂直磁場方式のマグネットシステムは、撮影空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を持つマグネット本体を有する。マグネット本体はマグネットカバー内に収容されている。マグネットカバーは、上側磁極部の端面を覆う天井板および下側磁極部の端面を覆う床板を有し、これら天井板と床板のあいだの空間が撮影空間となる。全身用の磁気共鳴撮影装置においては、上側磁極部および下側磁極部の径は１ｍ近いものとなり、天井板および床板もそれ相当の径を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
所要の磁場空間を効率よく形成するために、マグネットシステムは上側磁極部と下側磁極部が必要最小限の距離で対向するように作られるので、天井板と床板のあいだの距離が短い。したがって、天井板が自重でたわむとその分だけ床板との距離が狭まり、頭部にヘッドコイル（ｈｅａｄ ｃｏｉｌ）等を装着した患者の搬入に支障を来す場合がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、たわみによる不都合を生じない天井板、そのような天井板の設計方法、そのような天井板の製造方法、そのような天井板を有するマグネットカバー、そのようなマグネットカバーを有するマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを備えた磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、周辺部を固定部分として水平に支持される天井板であって、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とする天井板である。
【０００７】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持される天井板であって、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とする天井板である。
【０００８】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、周辺部を固定部分として水平に支持される天井板の設計方法であって、前記固定部分のあいだの部分に対する重力によるたわみの方向とは逆方向へのドーム状の成形の量を前記固定部分のあいだの部分の自重によるたわみ量と等しくなるように設計する、ことを特徴とする天井板の設計方法である。
【０００９】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持される天井板の設計方法であって、前記固定部分のあいだの部分に対する重力によるたわみの方向とは逆方向へのドーム状の成形の量を前記固定部分のあいだの部分の自重によるたわみ量と等しくなるように設計する、ことを特徴とする天井板の設計方法である。
【００１０】
（５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、周辺部を固定部分として水平に支持される天井板の製造方法であって、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形する、ことを特徴とする天井板の製造方法である。
【００１１】
（６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持される天井板の製造方法であって、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形する、ことを特徴とする天井板の製造方法である。
【００１２】
（７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体の上側磁極部の端面を覆う天井板および下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーであって、前記天井板は、周辺部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とするマグネットカバーである。
【００１３】
（８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体の上側磁極部の端面を覆う天井板および下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーであって、前記天井板は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とするマグネットカバーである。
【００１４】
（９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体と、前記上側磁極部の端面を覆う天井板および前記下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーと、を有するマグネットシステムあって、前記天井板は、周辺部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とするマグネットシステムである。
【００１５】
（１０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体と、前記上側磁極部の端面を覆う天井板および前記下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーと、を有するマグネットシステムあって、前記天井板は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とするマグネットシステムである。
【００１６】
（１１）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、マグネットシステムと、前記マグネットシステムの撮影空間への搬入およびそこからの搬出が可能なように患者を支持する患者支持装置と、前記マグネットシステムを使用して前記患者の磁気共鳴信号を獲得する信号獲得手段と、前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を有する磁気共鳴撮影装置であって、前記マグネットシステムは、前記撮影空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体と、前記上側磁極部の端面を覆う天井板および前記下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーと、を有するマグネットシステムあり、前記天井板は、周辺部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１７】
（１２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、マグネットシステムと、前記マグネットシステムの撮影空間への搬入およびそこからの搬出が可能なように患者を支持する患者支持装置と、前記マグネットシステムを使用して前記患者の磁気共鳴信号を獲得する信号獲得手段と、前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を有する磁気共鳴撮影装置であって、前記マグネットシステムは、前記撮影空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体と、前記上側磁極部の端面を覆う天井板および前記下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーと、を有するマグネットシステムあり、前記天井板は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されている、ことを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１８】
（１）〜（１２）に記載の各観点での発明では、天井板は、固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように、自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されているので、水平状態より下にたわむことがない。したがってたわみによる不都合を生じない。なお、前記天井板は円形の主面を有することが、等方性をよくする点で好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２０】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場マグネット部１０２、勾配コイル（ｃｏｉｌ）部１０６およびＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル部１０８を有する。主磁場マグネット部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００は、本発明のマグネットシステムの実施の形態の一例である。マグネットシステム１００は、また、本発明におけるマグネットシステムの実施の形態の一例である。
【００２１】
マグネットシステム１００における主磁場マグネット部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８は、後述するマグネットカバー（ｍａｇｎｅｔｃｏｖｅｒ）内に収容されている。
【００２２】
マグネットシステム１００の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、対象１がテーブル５００に搭載されて搬入および搬出される。テーブル５００は、本発明における患者支持装置の実施の形態の一例である。テーブル５００はテーブル駆動部１２０によって駆動される。
【００２３】
主磁場マグネット部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成してもよいのはもちろんである。
【００２４】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。勾配コイル部１０６は、３つの勾配磁場に対応して図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００２５】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象１の体内のスピンを励起するためのＲＦパルス（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｕｌｓｅ）を送信する。ＲＦコイル部１０８は、また、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。ＲＦコイル部１０８は、送信と受信を同一のコイルで行うものでも別々なコイルで行うものでもどちらでもよい。
【００２６】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００２７】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、対象１の体内のスピンを励起する。
【００２８】
ＲＦコイル部１０８にはデータ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）によって取り込み、それをディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。
【００２９】
テーブル駆動部１２０、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されている。制御部１６０は、テーブル駆動部１２０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０からなる部分は、本発明における信号獲得手段の実施の形態の一例である。
【００３０】
制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。制御部１６０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリは制御部１６０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００３１】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部１７０は図示しないメモリを有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００３２】
データ処理部１７０は制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００３３】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間は２次元フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。以下、フーリエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを２次元逆フ−リエ変換することにより対象１の画像を再構成する。データ処理部１７０は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。
【００３４】
データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００３５】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００３６】
マグネットカバーについて説明する。図２、図３および図４にマグネットカバーの外観を略図によって示す。図２は正面図、図３は側面図、図４は図２についてのＡ−Ａ断面である。これらの図に示すマグネットカバーは、本発明のマグネットカバーの実施の形態の一例である。これらの図に示すように、マグネットカバーは、上部カバー１１２、下部カバー１１４および１対の支柱カバー１１６を有する。
【００３７】
上部カバー１１２の最下面は天井板１１２ａとなっている。下部カバー１１４の最上面は床板１１４ａとなっている。天井板１１２ａは、本発明における天井板の実施の形態の一例である。床板１１４ａは、本発明における床板の実施の形態の一例である。
【００３８】
天井板１１２ａと床板１１４ａのあいだの空間に患者１がテーブル５００によって搬入される。天井板１１２ａおよび床板１１４ａは、例えばプラスチックス（ｐｌａｓｔｉｃｓ）等のような非磁性かつ電気絶縁性の材料を用いて構成される。
【００３９】
このようなマグネットカバー内にマグネット本体が収容されている。図５、図６および図７にマグネット本体の外観を略図によって示す。図５は正面図、図６は側面図、図７は図５におけるＢ−Ｂ断面である。これらの図に示すように、マグネット本体は、上部構造１１１、下部構造１１３および１対の支柱１１５を有する。これらの図に示すマグネット本体は、本発明におけるマグネット本体の実施の形態一例である。
【００４０】
上部構造１１１の最下部は円柱状の上側磁極部１１１ａとなっている。下部構造１１３の最上部は円柱状の下側磁極部１１３ａとなっている。上側磁極部１１１ａおよび下側磁極部１１３ａはいずれも主磁場マグネット部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を含む。上側磁極部１１１ａおよび下側磁極部１１３ａは、それぞれ、本発明における上側磁極部および下側磁極部の実施の形態一例である。
【００４１】
図８に、天井板１１２ａの平面図を示す。同図に示すように、天井板１１２ａは円形の皿部２００を有する。皿部２００は天井板１１２ａの主体をなすもので、上側磁極部１１１ａの下面を覆うに足りる形状および寸法を有する。皿部２００は周辺に耳部２０２，２０４を有する。天井板１１２ａは、これら耳部２０２，２０４に設けられた穴２０２ａ，２０４ａを使用して、マグネット本体の上部構造１１１に固定される。
【００４２】
図９に、天井板１１２ａのＣ−Ｃ断面を模式的に示す。同図に示すように、皿部２００は、緩やかなドーム（ｄｏｍｅ）形状をなすように成形されている。成形の程度は、天井板１１２ａを水平にしたとき自重によるたわみで皿部２００の板面が一点鎖線で示すように水平になる程度である。
【００４３】
このようなドーム形状を有することにより、天井板１１２ａが自重によってたわんでも、板面が水平になるだけのなので床板１１４ａとのあいだの距離は所定の通りに維持され狭まることがない。したがって、ヘッドコイルすなわち頭部専用のＲＦコイルを装着した患者を搬入する場合等でも支障が生じることはない。
【００４４】
天井板１１２ａは、図１０に示すように、中心部に穴２００ａを設けこの穴２００ａ使用して中心部をマグネット本体の上部構造１１１に例えばネジ止め等により固定するようにしてもよい。その場合には、皿部２００を図１１に示すように中心部の両側の部分が全周にわたってドーム形状をなすように成形する。成形の程度は、天井板１１２ａを水平にしたとき自重によるたわみで皿部２００の板面が一点鎖線で示すように水平になる程度である。
【００４５】
このようなドーム形状を有することにより、天井板１１２ａが自重によってたわんでも、床板１１４ａとのあいだの距離が狭まることがない。したがって、ヘッドコイルすなわち頭部専用のＲＦコイルを装着した患者を搬入する場合等でも支障が生じることはない。
【００４６】
このようなドーム形状の成形量は計算機を用いたシミュレーション（ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）によって求められる。図１２に、成形量を求める手順のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。このフロー図は本発明の設計方法の実施の形態の一例である。
【００４７】
同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）３００で、条件設定を行う。この条件設定によって、有限要素法で設計を行うためのモデル（ｍｏｄｅｌ）が設定される。モデルはドーム形状の成形量を除き天井板と同じ寸法および形状を有する。また、設定条件には、天井板の材料に関する例えばヤング（Ｙｏｕｎｇ）率や剛性率あるいは密度等の機械的定数が含まれる。
【００４８】
次に、ステップ３０２で、成形量の初期値を入力する。
次に、ステップ３０４で、初期値の通りに成形されたドーム形状を持つ天井板の自重によるたわみ量を求める。たわみ量の計算は有限要素法によって行う。有限要素法の中でも変位量を未知数とする変位法を使用する。
【００４９】
次に、ステップ３０６で、たわんだ状態で天井板の板面が水平になるかどうかを判定する。
板面が水平でないときはステップ３０８で成形量を修正し、ステップ３０４で、新たな成形量を持つドームの自重によるたわみ計算し、ステップ３０６で、板面が水平になるかどうかを判定する。以下、この繰り返しにより逐次成形量を修正し、板面が水平になる成形量を得たときに、ステップ３１０で成形量を決定する。
【００５０】
このようにして設計された天井板１１２ａは、例えば、図１３に示すような行程によって製造される。同図の行程は、本発明の製造方法の実施の形態の一例である。同図に示すように、行程４０２で、成型用の型が製作される。型の製作には成形量の設計値が用いられる。次に、行程４０４で、その型を用いて天井板１１２ａの成形が行われる。
【００５１】
以上、好ましい実施の形態の例に基づいて本発明を説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者は、上記の実施の形態の例について、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更や置換等をなし得る。したがって、本発明の技術的範囲には、上記の実施の形態の例ばかりでなく、特許請求の範囲に属する全ての実施の形態が含まれる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、たわみによる不都合を生じない天井板、そのような天井板の設計方法、そのような天井板の製造方法、そのような天井板を有するマグネットカバー、そのようなマグネットカバーを有するマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを備えた磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】マグネットカバーの外観を示す略図である。
【図３】マグネットカバーの外観を示す略図である。
【図４】図２におけるＡ−Ａ断面を示す略図である。
【図５】マグネット本体の外観を示す略図である。
【図６】マグネット本体の外観を示す略図である。
【図７】図５におけるＢ−Ｂ断面を示す略図である。
【図８】天井板の平面図である。
【図９】天井板の断面形状を示す模式図である。
【図１０】天井板の平面図である。
【図１１】天井板の断面形状を示す模式図である。
【図１２】成形量を求めるためのフロー図である。
【図１３】天井板を製造するための行程図である。
【符号の説明】
１ 対象
１００ マグネットシステム
１０２ 主磁場マグネット部
１０６ 勾配コイル部
１０８ ＲＦコイル部
１２０ テーブル駆動部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１５０ データ収集部
１６０ 制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
５００ テーブル
１１２ 上部カバー
１１２ａ 天井板
１１４ 下部カバー
１１４ａ 床板
１１６ 支柱カバー
２００ 皿部
２０２，２０４ 耳部
Claims (3)
- マグネットシステムと、前記マグネットシステムの撮影空間への搬入およびそこからの搬出が可能なように患者を支持する患者支持装置と、前記マグネットシステムを使用して前記患者の磁気共鳴信号を獲得する信号獲得手段と、前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段とを有する磁気共鳴撮影装置であって、
前記マグネットシステムは、前記撮影空間を挟み垂直方向において互いに対向する上側磁極部および下側磁極部を有するマグネット本体と、前記上側磁極部の端面を覆う天井板および前記下側磁極部の端面を覆う床板を有するマグネットカバーとを有するマグネットシステムあり、
前記天井板は、周辺部および中央部を固定部分として水平に支持されるとともに、前記固定部分のあいだの部分が自重でたわんだ状態において板面が水平となるように自重によるたわみの方向とは逆方向にドーム状に成形されていることを特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 前記天井板は円形の主面を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮影装置。
- 前記天井板は、前記円形の主面を有する皿部と、前記皿部の周辺にある耳部とを有しており、前記皿部の中央に設けられた穴及び前記耳部に設けられた穴を介して前記マグネット本体にネジ止めされることを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴撮影装置。
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