JP3884243B2 - 外部磁界測定方法、静磁界補正方法、外部磁界測定装置およびmri装置 - Google Patents
外部磁界測定方法、静磁界補正方法、外部磁界測定装置およびmri装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部磁界測定方法、静磁界補正方法、外部磁界測定装置およびMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置に関し、さらに詳しくは、外部からMRI装置に加わる磁界の強度を測定するための外部磁界測定方法、外部からMRI装置に加わる磁界による静磁界の強度の変動を補正するための静磁界補正方法、外部からMRI装置に加わる磁界の強度を測定するための外部磁界測定装置および外部から加わる磁界による静磁界の強度の変動を補正する機能を備えたMRI装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
MRI装置においては、マグネットにより所定強度の静磁界が発生させられている。ところが、外部からMRI装置に磁界が加わると、静磁界の強度が変動してしまう。
この外部磁界による静磁界強度の変動を防止するため、従来、MRI装置のマグネットをシールドルーム内に収容したり、地下に設置することが行われている(特開2000−70234号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、MRI装置のマグネットをシールドルーム内に収容したり、地下に設置するような受動的な方法だけでは、外部磁界による静磁界強度の変動を十分に防止できない問題点がある。
そこで、本発明の第1の目的は、外部からMRI装置に加わる磁界の強度を測定するための外部磁界測定方法および装置を提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、外部からMRI装置に加わる磁界による静磁界の強度の変動を補正するための静磁界補正方法および外部から加わる磁界による静磁界の強度の変動を補正する機能を備えたMRI装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
第1の観点では、本発明は、MRI装置のマグネットの近傍に磁気検出手段を設置し、前記磁気検出手段の近傍に磁界発生手段を設置し、外部磁界の無い状態で前記磁気検出手段が検出した前記マグネットによる磁界を打ち消すように前記磁界発生手段から補償磁界を発生させ、前記補償磁界を発生させた状態で前記磁気検出手段により外部磁界を測定することを特徴とする外部磁界測定方法を提供する。
MRI装置の静磁界に影響する外部磁界を高精度に測定するためには、外部磁界を高精度に検出可能なダイナミックレンジを持つ磁気検出手段をマグネットの近傍に設けるのが好ましいが、これは実現できない。なぜなら、マグネットの近傍ではマグネットによる静磁界が外部磁界よりも格段に強いため、外部磁界を高精度に検出可能なダイナミックレンジを持つ磁気検出手段を用いると、マグネットによる静磁界がダイナミックレンジを越えてしまい、結果的に外部磁界を測定できなくなるからである。このため、実際には、磁気検出手段のダイナミックレンジを広くするか、磁気検出手段をマグネットから離して設置するしかないが、前者にすれば外部磁界を高精度に検出できなくなり、後者にすればMRI装置の静磁界に影響する外部磁界を測定しているのか不明確になる。
これに対して、上記第1の観点による外部磁界測定方法では、磁界発生手段から補償磁界を発生させてマグネットによる磁界を打ち消すため、外部磁界を高精度に検出可能なダイナミックレンジを持つ磁気検出手段をマグネットの近傍に設けることが実現可能となり、MRI装置の静磁界に影響する外部磁界を高精度に測定することが出来る。
【0005】
第2の観点では、本発明は、上記構成の外部磁界測定方法において、前記磁気検出手段が、前記マグネットによる静磁界方向をZ方向とするとき、Z方向の磁気を検出するZ方向磁気センサを含むことを特徴とする外部磁界測定方法を提供する。
上記第2の観点による外部磁界測定方法では、Z方向磁気センサを含むため、MRI装置の静磁界に影響する外部磁界の主成分たる静磁界方向の外部磁界を好適に測定できる。
【0006】
第3の観点では、本発明は、上記構成の外部磁界測定方法において、前記磁気検出手段が、前記マグネットによる静磁界方向をZ方向とし、Z方向と直交し且つ互いに直交する2方向をY方向およびX方向とするとき、前記マグネットによるZ方向、Y方向およびX方向のそれぞれの磁気を検出するZ方向磁気センサ、Y方向磁気センサおよびX方向磁気センサを含むことを特徴とする外部磁界測定方法を提供する。
上記第3の観点による外部磁界測定方法では、Z方向磁気センサを含むため、MRI装置の静磁界に影響する外部磁界の主成分たる静磁界方向の外部磁界を好適に測定できる。また、Y方向磁気センサおよびX方向磁気センサを含むため、MRI装置の静磁界に影響する外部磁界の主成分ではない成分をも好適に測定できる。
【0007】
第4の観点では、本発明は、上記構成の外部磁界測定方法において、前記磁界発生手段が、前記Z方向磁気センサをZ方向に挟むように配設された一対の小型コイルおよび該小型コイルに電流を供給するコイル駆動回路を少なくとも含むことを特徴とする外部磁界測定方法を提供する。
上記第4の観点による外部磁界測定方法では、Z方向に対向する一対の小型コイルに電流を流すことにより、Z方向磁気センサに加わるMRI装置の静磁界の主成分を打ち消すための補償磁界を好適に発生できる。
【0008】
第5の観点では、本発明は、上記構成の外部磁界測定方法において、前記磁界発生手段が、前記Z方向磁気センサをZ方向に挟むように配設された一対の小型コイルと、前記Y方向磁気センサをY方向に挟むように配設された一対の小型コイルと、前記X方向磁気センサをX方向に挟むように配設された一対の小型コイルと、前記各小型コイルに電流を供給するコイル駆動回路を含むことを特徴とする外部磁界測定方法を提供する。
上記第5の観点による外部磁界測定方法では、Z方向に対向する一対の小型コイルに電流を流すことにより、Z方向磁気センサに加わるMRI装置の静磁界の主成分たるZ方向成分を打ち消すための補償磁界を好適に発生できる。また、Y方向に対向する一対の小型コイルに電流を流すことにより、Y方向磁気センサに加わるMRI装置の静磁界のY方向成分を打ち消すための補償磁界を好適に発生できる。また、X方向に対向する一対の小型コイルに電流を流すことにより、Z方向磁気センサに加わるMRI装置の静磁界のX方向成分を打ち消すための補償磁界を好適に発生できる。
【0009】
第6の観点では、本発明は、上記構成の外部磁界測定方法において、前記磁気検出手段を、前記マグネットの上方に設置したことを特徴とする外部磁界測定方法を提供する。
MRI装置のマグネットの近傍空間のうち、前後左右の空間はテーブルや制御ユニットや操作ユニット等が設置され、マグネットの下方の空間は保守が困難になる。
これに対して、上記第6の観点による外部磁界測定方法では、磁気検出手段をマグネットの上方の空間に設置するため、テーブルや制御ユニットや操作ユニット等の設置の邪魔にならず、また、保守も容易になる。
【0010】
第7の観点では、本発明は、上記構成の外部磁界測定方法において、前記補償磁界を温度補正することを特徴とする外部磁界測定方法を提供する。
特に永久磁石を用いたマグネットでは、温度変動により静磁界の強度が変動しやすい。
これに対して、上記第6の観点による外部磁界測定方法では、補償磁界を温度補正するため、温度変動があっても、マグネットによる磁界を好適に打ち消すことが出来る。
【0011】
第8の観点では、本発明は、MRI装置のマグネットを構成するヨークに磁界補正コイルを付設し、請求項1から請求項7のいずれかの外部磁界測定方法により測定した外部磁界に基づく補正電流を前記磁界補正コイルに流して補正磁界を発生させ、静磁界を補正することを特徴とする静磁界補正方法を提供する。
上記第8の観点による外部磁界測定方法では、高精度に検出した外部磁界に基づく補正電流を補正コイルに流してマグネットのヨークに補正磁界を加えることで、外部磁界の静磁界への影響を高精度に打ち消すことが出来る。
【0012】
第9の観点では、本発明は、MRI装置のマグネットによる静磁界方向をZ方向とするとき、Z方向に前記マグネットを挟むように一対の大型コイルを設置し、請求項1から請求項7のいずれかの外部磁界測定方法により測定した外部磁界に基づく補正電流を前記大型コイルに流して補正磁界を発生させ、静磁界を補正することを特徴とする静磁界補正方法を提供する。
上記第9の観点による外部磁界測定方法では、高精度に検出した外部磁界に基づく補正電流をZ方向に対向する大型コイルに流してZ方向の補正磁界を加えることで、静磁界に影響する主成分たる外部磁界のZ方向成分を高精度に打ち消すことが出来る。
【0013】
第10の観点では、本発明は、MRI装置のマグネットによる静磁界方向をZ方向とし、Z方向と直交し且つ互いに直交する2方向をY方向およびX方向とするとき、Z方向に前記マグネットを挟むように一対の大型コイルを設置し、Y方向に前記マグネットを挟むように一対の大型コイルを設置し、X方向に前記マグネットを挟むように一対の大型コイルを設置し、上記構成の外部磁界測定方法により測定した外部磁界に基づく補正電流を前記大型コイルに流して補正磁界を発生させ、静磁界を補正することを特徴とする静磁界補正方法を提供する。
上記第10の観点による外部磁界測定方法では、高精度に検出した外部磁界に基づく補正電流をZ方向に対向する大型コイルに流してZ方向の補正磁界を加えることで、静磁界に影響する主成分たる外部磁界のZ方向成分を高精度に打ち消すことが出来る。また、高精度に検出した外部磁界に基づく補正電流をY方向に対向する大型コイルに流してY方向の補正磁界を加えることで、静磁界に影響する成分である外部磁界のY方向成分を高精度に打ち消すことが出来る。また、高精度に検出した外部磁界に基づく補正電流をX方向に対向する大型コイルに流してX方向の補正磁界を加えることで、静磁界に影響する成分である外部磁界のX方向成分を高精度に打ち消すことが出来る。
【0014】
第11の観点では、本発明は、MRI装置のマグネットの近傍に設置された磁気検出手段と、前記磁気検出手段の近傍に設置され且つ外部磁界の無い状態で前記磁気検出手段が検出した前記マグネットによる磁界を打ち消すように補償磁界を発生させる磁界発生手段とを具備したことを特徴とする外部磁界測定装置を提供する。
上記第11の観点による外部磁界測定装置では、前記第1の観点による外部磁界測定方法を好適に実施できる。
【0015】
第12の観点では、本発明は、上記構成の外部磁界測定装置において、前記磁気検出手段が、前記マグネットによる静磁界方向をZ方向とするとき、Z方向の磁気を検出するZ方向磁気センサを含むことを特徴とする外部磁界測定装置を提供する。
上記第12の観点による外部磁界測定装置では、前記第2の観点による外部磁界測定方法を好適に実施できる。
【0016】
第13の観点では、本発明は、上記構成の外部磁界測定装置において、前記磁気検出手段が、前記マグネットによる静磁界方向をZ方向とし、Z方向と直交し且つ互いに直交する2方向をY方向およびX方向とするとき、前記マグネットによるZ方向、Y方向およびX方向のそれぞれの磁気を検出するZ方向磁気センサ、Y方向磁気センサおよびX方向磁気センサを含むことを特徴とする外部磁界測定装置を提供する。
上記第13の観点による外部磁界測定装置では、前記第3の観点による外部磁界測定方法を好適に実施できる。
【0017】
第14の観点では、本発明は、上記構成の外部磁界測定装置において、前記磁界発生手段が、前記Z方向磁気センサをZ方向に挟むように配設された一対の小型コイルおよび該小型コイルに電流を供給するコイル駆動回路を少なくとも含むことを特徴とする外部磁界測定装置を提供する。
上記第14の観点による外部磁界測定装置では、前記第4の観点による外部磁界測定方法を好適に実施できる。
【0018】
第15の観点では、本発明は、上記構成の外部磁界測定装置において、前記磁界発生手段が、前記Z方向磁気センサをZ方向に挟むように配設された一対の小型コイルと、前記Y方向磁気センサをY方向に挟むように配設された一対の小型コイルと、前記X方向磁気センサをX方向に挟むように配設された一対の小型コイルと、前記各小型コイルに電流を供給するコイル駆動回路を含むことを特徴とする外部磁界測定装置を提供する。
上記第15の観点による外部磁界測定装置では、前記第5の観点による外部磁界測定方法を好適に実施できる。
【0019】
第16の観点では、本発明は、上記構成の外部磁界測定装置において、前記磁気検出手段が、前記マグネットの上方に設置されたことを特徴とする外部磁界測定装置を提供する。
上記第16の観点による外部磁界測定装置では、前記第6の観点による外部磁界測定方法を好適に実施できる。
【0020】
第17の観点では、本発明は、上記構成の外部磁界測定装置において、前記補償磁界を温度補正する温度補正手段を具備したことを特徴とする外部磁界測定装置を提供する。
上記第17の観点による外部磁界測定装置では、前記第7の観点による外部磁界測定方法を好適に実施できる。
【0021】
第18の観点では、本発明は、ヨークを含むマグネットと、前記ヨークに付設され補正磁界を発生させる磁界補正コイルと、請求項11から請求項17のいずれかの外部磁界測定装置により測定した外部磁界に基づく補正電流を前記磁界補正コイルに流して補正磁界を発生させ静磁界を補正する磁界補正コイル用電源とを具備したことを特徴とするMRI装置を提供する。
上記第18の観点によるMRI装置では、前記第8の観点による静磁界補正方法を好適に実施できる。
【0022】
第19の観点では、本発明は、MRI装置のマグネットによる静磁界方向をZ方向とするとき、前記マグネットをZ方向に挟むように設置された一対の大型コイルと、上記構成の外部磁界測定装置により測定した外部磁界に基づく補正電流を前記大型コイルに流して補正磁界を発生させ静磁界を補正する補正電流供給電源とを具備したことを特徴とするMRI装置を提供する。
上記第19の観点によるMRI装置では、前記第9の観点による静磁界補正方法を好適に実施できる。
【0023】
第20の観点では、本発明は、MRI装置のマグネットによる静磁界方向をZ方向とし、Z方向と直交し且つ互いに直交する2方向をY方向およびX方向とするとき、前記マグネットをZ方向に挟むように設置された一対の大型コイルと、前記マグネットをY方向に挟むように設置された一対の大型コイルとし、前記マグネットをX方向に挟むように設置された一対の大型コイルと、上記構成の外部磁界測定装置により測定した外部磁界に基づく補正電流を前記大型コイルに流して補正磁界を発生させ静磁界を補正する補正電流用電源とを具備したことを特徴とするMRI装置を提供する。
上記第20の観点によるMRI装置では、前記第10の観点による静磁界補正方法を好適に実施できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【0025】
−第1の実施形態−
図1は、本発明の第1の実施形態にかかるMRI装置101を示す構成ブロック図である。
このMRI装置101は、撮影ユニット30と、制御ユニット40と、操作ユニット50とを具備している。
【0026】
撮影ユニット30は、勾配コイル1と、送信コイル2と、受信コイル3と、磁気センサプローブ16と、マグネット温度センサ17と、B0補正コイル21とを含んでいる。
【0027】
制御ユニット40は、MRイメージングのための計算機14と、シーケンス記憶回路7と、勾配コイル駆動回路4と、ゲート変調回路8と、RF発振回路9と、RF電力増幅器5と、前置増幅器6と、位相検波器10と、A/D変換器11とを含んでいる。
また、制御ユニット40は、静磁場補正のためのプローブ制御回路151と、B0補正コイル駆動回路181とを含んでいる。
【0028】
前記操作ユニット50は、表示装置12と、操作コンソール13とを含んでいる。
【0029】
図2は、MRI装置101の模式的斜視図である。
撮影ユニット30は、上下に対向して設置され中間に撮影空間を形成するマグネットユニット31と、それらマグネットユニット31を磁気的に接続して磁気回路を構成する支柱ヨークPyと、その支柱ヨークPyの中央部を101〜200ターン巻くようにして付設されたB0補正コイル21と、テーブル33とを含んでいる。
図示していないが、マグネットユニット31の中間に形成される撮影空間に、受信コイル3が設置されている。
【0030】
撮影ユニット30の上方の空間には、磁気センサプローブ16が設置されている。
この磁気センサプローブ16は、Z方向の磁気を検出する磁気センサ16zと、この磁気センサ16zをZ方向に挟むように配設された一対の小型コイル16t,16bとを含んでいる。
【0031】
図3は、静磁場補正のための動作説明図である。
上下のマグネットユニット31の内部には、Z方向に静磁界B0mを発生させる永久磁石MおよびベースヨークByがある。上下のベースヨークByは、左右の支柱ヨークPyで磁気的に連結されている。すなわち、永久磁石MとベースヨークByと支柱ヨークPyとにより磁気回路が構成されている。なお、前記永久磁石Mの代わりに超伝導磁石を用いてもよい。
【0032】
左右の支柱ヨークPyに付加したB0補正コイル21は、直列に接続され、B0補正コイル駆動回路181から補正電流Iを供給される。左右のB0補正コイル21は、補正電流Iにより、同方向・等強度の補正磁界B0cを発生させる。この補正磁界B0cが永久磁石Mで発生する静磁界B0mに加わることで、合成された静磁界B0が撮像空間に存在することとなる。
【0033】
B0補正コイル駆動回路181は、プローブ制御回路151からの磁気検出信号に応じて補正電流Iを供給する。
【0034】
プローブ制御回路151は、磁気センサ16zで検出した磁界の強さに応じた磁気検出信号を出力する増幅器15zと、磁気検出信号をB0補正コイル駆動回路181へ伝達するか補償磁界制御回路15bへ伝達するかを切り換えるスイッチ15eと、マグネット温度センサ17で検出した温度に基づいて温度補正した補償磁界信号を出力する補償磁界制御回路15bと、磁気検出信号から補償磁界信号を差し引いた差分信号を出力する加算器15cと、差分信号に応じた補償電流を小コイル16t,16bに供給する補償器15dとを具備している。
【0035】
まず、操作者は、磁気検出信号を補償磁界制御回路15bへ伝達するようにスイッチ15eを切り換える(破線の状態)。これにより、補償磁界制御回路15bは、磁気検出信号が0になるように補償磁界信号を自動調整する。また、B0補正コイル駆動回路181は補正電流Iを0にする。
次に、操作者は、外部磁界が無い状態になった時に、磁気検出信号をB0補正コイル駆動回路181へ伝達するようにスイッチ15eを切り換える(実線の状態)。これにより、補償磁界制御回路15bは、外部磁界が無い状態で磁気検出信号を0にする補償磁界信号を出力し続ける。また、B0補正コイル駆動回路181は、磁気検出信号に応じた補正電流IをB0補正コイル21に供給する。
【0036】
この後は、磁気センサ16zに加わる静磁界B0の成分が小コイル16z,16bによる補償磁界で打ち消された状態となっているため、磁気センサ16zは外部磁界のみに応じた磁気検出信号を出力する。よって、外部磁界が無い状態では、磁気検出信号は0になり、補正電流Iも0になる。そして、外部磁界が加わると、外部磁界のみに応じた磁気検出信号が出力され、補正電流Iが流れて、補正磁界B0cを生じるため、静磁界B0に影響する外部磁界がキャンセルされ、静磁界B0は、外部磁界の影響を受けなくなる。
ここで、補正磁界B0cは、静磁界B0に較べて非常に小さい。このため、補正磁界B0cの磁気センサ16zへの影響は無視できる。
【0037】
なお、図3に示す磁界方向や電流方向は単なる例示であり、実際の磁界方向や電流方向がこれと一致するとは限らない。
【0038】
以上の第1の実施形態のMRI装置101によれば、次の効果が得られる。
(1)小コイル16t,16bから補償磁界を発生させて、磁気センサ16zに加わる静磁界B0の成分を打ち消すため、外部磁界を高精度に検出可能なダイナミックレンジを持つ磁気センサ16zをマグネットユニット31の近傍に設けることが可能となり、静磁界B0に影響する外部磁界を高精度に測定可能となる。(2)補償磁界信号を温度補正するため、マグネットユニット31に温度変動があっても、磁気センサ16zに加わる静磁界B0の成分を打ち消すことが出来る。
(3)磁気センサプローブ16をマグネットユニット31の上方の空間に設置するため、テーブル33や制御ユニット40や操作ユニット50等の設置の邪魔にならず、また、保守も容易になる。
(4)高精度に検出した外部磁界に基づく補正電流IをB0補正コイル21に流して、静磁界B0に影響する外部磁界をキャンセルするため、外部磁界の静磁界B0への影響を高精度に打ち消すことが出来る。
【0039】
−第2の実施形態−
図4は、本発明の第2の実施形態にかかるMRI装置102を示す構成ブロック図である。
このMRI装置101は、撮影ユニット30と、制御ユニット40と、操作ユニット50とを具備している。
【0040】
撮影ユニット30は、勾配コイル1と、送信コイル2と、受信コイル3と、磁気センサプローブ16と、マグネット温度センサ17と、B0補正コイル22とを含んでいる。
【0041】
制御ユニット40は、MRイメージングのための計算機14と、シーケンス記憶回路7と、勾配コイル駆動回路4と、ゲート変調回路8と、RF発振回路9と、RF電力増幅器5と、前置増幅器6と、位相検波器10と、A/D変換器11とを含んでいる。
また、制御ユニット40は、静磁場補正のためのプローブ制御回路151と、B0補正コイル駆動回路182とを含んでいる。
【0042】
前記操作ユニット50は、表示装置12と、操作コンソール13とを含んでいる。
【0043】
図5は、MRI装置102の模式的斜視図である。
撮影ユニット30は、上下に対向して設置され中間に撮影空間を形成するマグネットユニット31と、それらマグネットユニット31を磁気的に接続して磁気回路を構成する支柱ヨークPyと、テーブル33とを含んでいる。
図示していないが、マグネットユニット31の中間に形成される撮影空間に、受信コイル3が設置されている。
【0044】
撮影ユニット30の上方の空間には、磁気センサプローブ16が設置されている。
この磁気センサプローブ16は、Z方向の磁気を検出する磁気センサ16zと、この磁気センサ16zをZ方向に挟むように配設された一対の小型コイル16t,16bとを含んでいる。
【0045】
MRI装置102が設置されている部屋の天井と床には、外部磁界を打ち消すための大コイル22t,22bが設置されている。
【0046】
図6は、静磁場補正のための動作説明図である。
上下のマグネットユニット31の内部には、Z方向に静磁界B0mを発生させる永久磁石MおよびベースヨークByがある。上下のベースヨークByは、左右の支柱ヨークPyで磁気的に連結されている。すなわち、永久磁石MとベースヨークByと支柱ヨークPyとにより磁気回路が構成されている。なお、前記永久磁石Mの代わりに超伝導磁石を用いてもよい。
【0047】
プローブ制御回路151は、磁気センサ16zで検出した磁界の強さに応じた磁気検出信号を出力する増幅器15zと、磁気検出信号をB0補正コイル駆動回路181へ伝達するか補償磁界制御回路15bへ伝達するかを切り換えるスイッチ15eと、マグネット温度センサ17で検出した温度に基づいて温度補正した補償磁界信号を出力する補償磁界制御回路15bと、磁気検出信号から補償磁界信号を差し引いた差分信号を出力する加算器15cと、差分信号に応じた補償電流を小コイル16t,16bに供給する補償器15dとを具備している。
【0048】
上下の大コイル22t,22bには、B0補正コイル駆動回路182から補正電流Izを供給される。上下の大コイル22t,22bは、補正電流Izにより、補正磁界Beを発生させる。この補正磁界Beが外部磁界を打ち消す。
【0049】
B0補正コイル駆動回路182は、プローブ制御回路151からの磁気検出信号に応じて補正電流Iを供給する。
【0050】
まず、操作者は、磁気検出信号を補償磁界制御回路15bへ伝達するようにスイッチ15eを切り換える(破線の状態)。これにより、補償磁界制御回路15bは、磁気検出信号が0になるように補償磁界信号を自動調整する。また、B0補正コイル駆動回路182は補正電流Izを0にする。
次に、操作者は、外部磁界が無い状態になった時に、磁気検出信号をB0補正コイル駆動回路182へ伝達するようにスイッチ15eを切り換える(実線の状態)。これにより、補償磁界制御回路15bは、外部磁界が無い状態で磁気検出信号を0にする補償磁界信号を出力し続ける。また、B0補正コイル駆動回路182は、磁気検出信号に応じた補正電流Izを大コイル22t,22bに供給する。
【0051】
この後は、磁気センサ16zに加わる静磁界B0mの成分が小コイル16z,16bによる補償磁界で打ち消された状態となっているため、磁気センサ16zは外部磁界のみに応じた磁気検出信号を出力する。よって、外部磁界が無い状態では、磁気検出信号は0になり、補正電流Izも0になる。そして、外部磁界が加わると、外部磁界のみに応じた磁気検出信号が出力され、補正電流Izが流れて、補正磁界Beを生じるため、磁気センサ16zで検知される外部磁界がキャンセルされ、この結果、静磁界B0mは外部磁界の影響を受けなくなる。
ここで、補正電流Izを流し続けるために、磁気センサ16zで検知される外部磁界は完全にはなくならない。しかし、磁気センサ16zで検知される外部磁界は非常に小さくて済むため、静磁界B0mへの影響は無視できる。
【0052】
なお、図6に示す磁界方向や電流方向は単なる例示であり、実際の磁界方向や電流方向がこれと一致するとは限らない。
【0053】
以上の第2の実施形態のMRI装置102によれば、次の効果が得られる。
(1)小コイル16t,16bから補償磁界を発生させて、磁気センサ16zに加わる静磁界B0mの成分を打ち消すため、外部磁界を高精度に検出可能なダイナミックレンジを持つ磁気センサ16zをマグネットユニット31の近傍に設けることが可能となり、静磁界B0mに影響する外部磁界を高精度に測定可能となる。
(2)補償磁界信号を温度補正するため、マグネットユニット31に温度変動があっても、磁気センサ16zに加わる静磁界B0mの成分を打ち消すことが出来る。
(3)磁気センサプローブ16をマグネットユニット31の上方の空間に設置するため、テーブル33や制御ユニット40や操作ユニット50等の設置の邪魔にならず、また、保守も容易になる。
(4)高精度に検出した外部磁界に基づく補正電流Izを大コイル22t,22bに流して、外部磁界をキャンセルするため、外部磁界の静磁界B0mへの影響を高精度に打ち消すことが出来る。
【0054】
−第3の実施形態−
図7は、第3の実施形態にかかる図3相当図である。
第3の実施形態は、第1の実施形態におけるZ方向の磁界を検出しうる磁気センサ16zの代わりに、X方向,Y方向およびZ方向の磁界を検出しうる磁気センサ16xyzを用いる。また、プローブ制御回路151の代わりに、プローブ制御回路153を用いる。
プローブ制御回路153は、プローブ制御回路151の増幅器15zに加えて、増幅器15x,15yを追加している。また、増幅器15x,15yおよび15zがそれぞれ出力する磁気検出信号を合成(例えば加算する)して一つの磁気検出信号を出力する演算器15aを追加している。
上記以外の構成は、第1の実施形態における構成と同じである。
【0055】
第3の実施形態のMRI装置によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、外部磁界のY方向およびX方向の成分も加味した補正を行うことが出来る。
【0056】
−第4の実施形態−
図8は、第4の実施形態にかかる図6相当図である。
第4の実施形態は、第2の実施形態におけるZ方向の磁界を検出しうる磁気センサ16zの代わりに、X方向,Y方向およびZ方向の磁界を検出しうる磁気センサ16xyzを用いる。また、プローブ制御回路151の代わりに、プローブ制御回路153を用いる。
【0057】
第4の実施形態のMRI装置によれば、第2の実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、外部磁界のY方向およびX方向の成分も加味した補正を行うことが出来る。
【0058】
−第5の実施形態−
第5の実施形態は、第2の実施形態の構成に図9および図10に示す構成を加えて、外部磁界のZ方向の成分だけでなく、Y方向およびX方向の成分をも打ち消すものである。
【0059】
すなわち、図9に示すように、外部磁界のY方向の成分を磁気センサ16yで検出し、前後の大コイル22f,22rに補正電流Iyを流して、外部磁界のy方向の成分を打ち消す。
また、図10に示すように、外部磁界のX方向の成分を磁気センサ16xで検出し、左右の大コイル22L,22Rに補正電流Ixを流して、外部磁界のx方向の成分を打ち消す。
【0060】
第5の実施形態のMRI装置によれば、第2の実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、外部磁界のY方向およびX方向の成分も打ち消すことが出来る。
【0061】
【発明の効果】
本発明の外部磁界測定方法および外部磁界測定装置によれば、外部磁界を高精度に検出可能なダイナミックレンジを持つ磁気検出手段をマグネットの近傍に設けることが実現可能となり、MRI装置の静磁界に影響する外部磁界を高精度に測定することが出来る。
また、本発明の静磁界補正方法およびMRI装置によれば、高精度に検出した外部磁界に基づいて、外部磁界の静磁界への影響を高精度に打ち消すことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係るMRI装置の構成ブロック図である。
【図2】第1の実施形態に係るMRI装置の要部斜視図である。
【図3】第1の実施形態に係るMRI装置の動作を示す説明図である。
【図4】第2の実施形態に係るMRI装置の構成ブロック図である。
【図5】第2の実施形態に係るMRI装置の要部斜視図である。
【図6】第2の実施形態に係るMRI装置の動作を示す説明図である。
【図7】第3の実施形態に係るMRI装置の図3相当図である。
【図8】第4の実施形態に係るMRI装置の図6相当図である。
【図9】第5の実施形態に係るMRI装置の図6相当図である。
【図10】第5の実施形態に係るMRI装置の図6相当図である。
【符号の説明】
16 磁気センサプローブ
16z,16xyz 磁気センサ
16t,16b 小コイル
17 マグネット温度センサ
21 B0補正コイル
22t,22b 上下の大コイル
22f,22r 前後の大コイル
22L,22R 左右の大コイル
31 マグネットユニット
101,102 MRI装置
151,152,153 プローブ制御回路
181,182 B0補正コイル駆動回路
Py 支柱ヨーク
M 永久磁石
Claims (16)
- MRI装置のマグネットの近傍に磁気検出手段を設置し、前記磁気検出手段の近傍に磁界発生手段を設置し、外部磁界の無い状態で前記磁気検出手段が検出した前記マグネットによる磁界を打ち消すように前記磁界発生手段から補償磁界を発生させ、前記補償磁界を発生させた状態で前記磁気検出手段により外部磁界を測定する外部磁界測定方法であって、
前記磁気検出手段が、前記マグネットによる静磁界方向をZ方向とし、Z方向と直交し且つ互いに直交する2方向をY方向およびX方向とするとき、前記マグネットによるZ方向、Y方向およびX方向のそれぞれの磁気を検出するZ方向磁気センサ、Y方向磁気センサおよびX方向磁気センサを含むことを特徴とする外部磁界測定方法。 - 請求項1に記載の外部磁界測定方法において、
前記磁界発生手段が、前記Z方向磁気センサをZ方向に挟むように配設された一対の小型コイルおよび該小型コイルに電流を供給するコイル駆動回路を少なくとも含むことを特徴とする外部磁界測定方法。 - 請求項1に記載の外部磁界測定方法において、
前記磁界発生手段が、前記Z方向磁気センサをZ方向に挟むように配設された一対の小型コイルと、前記Y方向磁気センサをY方向に挟むように配設された一対の小型コイルと、前記X方向磁気センサをX方向に挟むように配設された一対の小型コイルと、前記各小型コイルに電流を供給するコイル駆動回路を含むことを特徴とする外部磁界測定方法。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の外部磁界測定方法において、
前記磁気検出手段を、前記マグネットの上方に設置したことを特徴とする外部磁界測定方法。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の外部磁界測定方法において、
前記補償磁界を温度補正することを特徴とする外部磁界測定方法。 - MRI装置のマグネットを構成するヨークに磁界補正コイルを付設し、請求項1から請求項5のいずれかの外部磁界測定方法により測定した外部磁界に基づく補正電流を前記磁界補正コイルに流して補正磁界を発生させ、静磁界を補正することを特徴とする静磁界補正方法。
- MRI装置のマグネットによる静磁界方向をZ方向とするとき、Z方向に前記マグネットを挟むように一対の大型コイルを設置し、請求項1から請求項5のいずれかの外部磁界測定方法により測定した外部磁界に基づく補正電流を前記大型コイルに流して補正磁界を発生させ、静磁界を補正することを特徴とする静磁界補正方法。
- MRI装置のマグネットによる静磁界方向をZ方向とし、Z方向と直交し且つ互いに直交する2方向をY方向およびX方向とするとき、Z方向に前記マグネットを挟むように一対の大型コイルを設置し、Y方向に前記マグネットを挟むように一対の大型コイルを設置し、X方向に前記マグネットを挟むように一対の大型コイルを設置し、請求項1から請求項5のいずれかの外部磁界測定方法により測定した外部磁界に基づく補正電流を前記大型コイルに流して補正磁界を発生させ、静磁界を補正することを特徴とする静磁界補正方法。
- MRI装置のマグネットの近傍に設置された磁気検出手段と、前記磁気検出手段の近傍に設置され且つ外部磁界の無い状態で前記磁気検出手段が検出した前記マグネットによる磁界を打ち消すように補償磁界を発生させる磁界発生手段とを具備した外部磁界測定装置であって、
前記磁気検出手段が、前記マグネットによる静磁界方向をZ方向とし、Z方向と直交し且つ互いに直交する2方向をY方向およびX方向とするとき、前記マグネットによるZ方向、Y方向およびX方向のそれぞれの磁気を検出するZ方向磁気センサ、Y方向磁気センサおよびX方向磁気センサを含むことを特徴とする外部磁界測定装置。 - 請求項9に記載の外部磁界測定装置において、
前記磁界発生手段が、前記Z方向磁気センサをZ方向に挟むように配設された一対の小型コイルおよび該小型コイルに電流を供給するコイル駆動回路を少なくとも含むことを特徴とする外部磁界測定装置。 - 請求項9に記載の外部磁界測定装置において、
前記磁界発生手段が、前記Z方向磁気センサをZ方向に挟むように配設された一対の小型コイルと、前記Y方向磁気センサをY方向に挟むように配設された一対の小型コイルと、前記X方向磁気センサをX方向に挟むように配設された一対の小型コイルと、前記各小型コイルに電流を供給するコイル駆動回路を含むことを特徴とする外部磁界測定装置。 - 請求項9から請求項11のいずれかに記載の外部磁界測定装置において、
前記磁気検出手段が、前記マグネットの上方に設置されたことを特徴とする外部磁界測定装置。 - 請求項9から請求項12のいずれかに記載の外部磁界測定装置において、
前記補償磁界を温度補正する温度補正手段を具備したことを特徴とする外部磁界測定装置。 - ヨークを含むマグネットと、前記ヨークに付設され補正磁界を発生させる磁界補正コイルと、請求項9から請求項13のいずれかの外部磁界測定装置により測定した外部磁界に基づく補正電流を前記磁界補正コイルに流して補正磁界を発生させ静磁界を補正する磁界補正コイル用電源とを具備したことを特徴とするMRI装置。
- MRI装置のマグネットによる静磁界方向をZ方向とするとき、前記マグネットをZ方向に挟むように設置された一対の大型コイルと、請求項9から請求項13のいずれかの外部磁界測定装置により測定した外部磁界に基づく補正電流を前記大型コイルに流して補正磁界を発生させ静磁界を補正する補正電流供給電源とを具備したことを特徴とするMRI装置。
- MRI装置のマグネットによる静磁界方向をZ方向とし、Z方向と直交し且つ互いに直交する2方向をY方向およびX方向とするとき、前記マグネットをZ方向に挟むように設置された一対の大型コイルと、前記マグネットをY方向に挟むように設置された一対の大型コイルとし、前記マグネットをX方向に挟むように設置された一対の大型コイルと、請求項9から請求項13のいずれかの外部磁界測定装置により測定した外部磁界に基づく補正電流を前記大型コイルに流して補正磁界を発生させ静磁界を補正する補正電流用電源とを具備したことを特徴とするMRI装置。
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