JP4392941B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という)、特に静磁場発生手段が発生する磁場均一度調整に好適な構造に関する。
【0002】
図5は、公知のMRI装置装置の全体構成図を示すブロック図である。このMRI装置装置は、磁気共鳴(NMR)現象を利用した被検体1の断層画像を得るもので、そのために、必要な充分大きなボア径をもった静磁場発生磁気回路2と、中央処理装置(以下、CPUという)8と、シーケンサ7と、送信系4と、傾斜磁場発生系3と、受信系5と信号処理系6からなる。
【0003】
上記静磁場発生磁気回路2は、被検体1の周りにその体軸方向または体軸と直交方向に均一な磁束を発生するもので、上記被検体1の周りのある広がりをもった空間に永久磁石方式または常電導磁石方式あるいは超電導磁石方式の磁場発生手段が配置されている。
【0004】
上記シーケンサ7は、CPU8の制御で動作し、被検体1の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系4及び傾斜磁場発生系3並びに受信系5に送るものである。
【0005】
上記送信系4は、高周波発振器11と変調器12と高周波増幅器13と送信側高周波コイル14aとからなり、上記高周波発信器11から出力された高周波パルスをシーケンサ7の命令に従って、変調器12で振幅変調し、この振幅変調された高波波パルスを高周波増幅器13で増幅した後に被検体1に近接して配置された高周波コイル14aに供給することにより、電磁波が上記被検体1に照射されるようになっている。
【0006】
上記傾斜磁場発生系3はX,Y,Zの三方向に巻かれた傾斜磁場コイル9とそれぞれのコイルを駆動する傾斜磁場電源10からなり、上記シーケンサ7からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源10を駆動することにより、X,Y,Zの三方向の傾斜磁場Gx,Gy,Gzを被検体1に印加するようになっている。この傾斜磁場の加え方により、被検体1に対するスライス面を設定することができる。
【0007】
上記受信系5は、受信側高周波コイル14bと増幅器15と直交位相検波器16とA/D変換器17からなり、上記送信側の高周波コイル14aから照射された電磁波による被検体の応答のNMR信号を被検体1に近接して配置された高周波コイル14bで検出し、増幅器15及び直交位相検波器16とA/D変換器17に入力してデジタル量に変換する。この際A/D変換器17はシーケンサ7からの命令によるタイミングで、直交位相検波器16から出力された二系列の信号をサンプリングし、二系列のデジタルデータを出力する。それらのデジタル信号は信号処理系6に送られフーリエ変換されるようになっている。この信号処理系6は、CPU8と磁気ディスク18及び磁気テープ19等の記録装置とCRT等のディスプレイ20とからなり、上記デジタル信号を用いてフーリエ変換、補正係数計算、像再構成等の処理を行ない、任意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演算を行なって得られた分布を画像化ディスプレイ20に表示するようになっている。
【0008】
図6及び図7に静磁場の発生に永久磁石を用い磁気回路を構成する静磁場発生手段2を示す。図6は磁場発生手段の斜視図、図7は磁場発生手段以外についても図示した縦断面図である。一対の鉄製ヨーク51a,51bで永久磁石52a,52b及び磁極片53a,53bを各々支持し、ヨーク51a,51bを2本のカラム57a、57bで所定の距離だけ隔てて対向保持して構成されている。この静磁場発生装置において永久磁石52aと52bとは互いに極性を異ならせており、磁石回路は永久磁石52a→磁極片53a→磁極片53b→永久磁石52b→ヨーク51b→カラム57a〜57b→ヨーク51a→永久磁石52aで形成される。さらに、磁極片53a,53bの表面には略同心円上に配置された鉄片54または磁石片55が配置されている。さらに対向する磁極片53a,53bの周縁部は上下とも同一状の環状突起部56を有する。この環状突起部56は、周辺への磁束の漏れを抑え内部空間の均一度改善のためのものである。(詳細は、特開昭60−88407参照)。これらの構成部品のうち、磁極石53a,53bと鉄片54または磁石片55は被検体が入る空間、つまり磁極片53a,53bの間の中央の磁場均一度をより均一にするためにある。(例えば、均一度=ある空間の磁場変化量÷中心磁場強度×106≒10ppm)つまり製造段階では、ある空間の磁場均一度調整に鉄片54または磁石片55を用いている。以下、磁極片53a,53bに鉄片54または磁石片55を配置し磁場均一度調整する方法を鉄片シミングと呼ぶ。
【0009】
従って、被検体が入りうる有効ギャップは、磁極片53a,53b突端部間距離となる。この中には、被検体のほか、開口部用外装カバー50とイメージングに必要な送信側高周波コイル14a、受信側高周波コイル14bが配置されており、傾斜磁場コイル9a,9bは磁極片53a,53bの凹部に配置されているのが一般的構成である。
【0010】
以上のような静磁場発生装置において、磁場均一度は環境により変化するため、据付の段階で、鉄製のヨーク51a,51bの中央部に鉄製のヨーク51a,51bと永久磁石52a,52bを貫いて位置したボス58を上下させることで、さらにまた、永久磁石外周に位置したボルト59を上下させることで前記磁気回路の磁気抵抗を微変化させて、磁場均一度の調整を行なっていた。この磁場調整法をメカニカルシミングと呼ぶ。
【0011】
製造段階での磁場調整は鉄片シミングとメカニカルシミングを併用し、装置据え付け時にはメカニカルシミングを用いて調整していた。この静磁場発生装置の磁気回路は永久磁石を用いているため周囲温度が変化により磁場強度が変化する欠点がある。一般的にその温度係数は−1000ppm/℃、即ち、温度が1℃上がると、静磁場強度が1000ppm弱くなる。MRI装置では静磁場に傾斜磁場を加えて、位置を磁場の大きさに対応させ、位置に応じた共鳴周波数を発生させる。この周波数を持つNMR信号を検出し、位置の特定を行う。然るに、静磁場の強度が温度の影響を受けて変化すると、結局位置の特定に誤差を含むことになる。この位置ずれは、画像上に歪、ぼけを発生させる要因になる。画像上に問題とならない磁場強度の変化限度は一般には5ppm/撮影時間、である。この基準によると、撮影時間内に5/1000℃以内に温度変化を抑える必要がある。この一つの方法として本発明者らは、特願昭61−185277に記したように磁気回路の周囲を断熱材で覆い、内部に温度調整用ヒータを設けヒータへの電流を制御して磁気回路温度を一定に保つ制御方法を提案している。この断熱材は外気温変化、傾斜磁場コイル9の発熱による磁気回路2への影響を緩和するものである。この断熱材は静磁場発生手段全面に配置されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
メカニカルシミングでは磁場不均一項の低次項の調整のみが可能であり、外来直流磁場、磁気回路内温度分布変化で発生する高次項磁場不均一変化に対応できない問題があり、画像に歪やアーチファクトを発生させる不具合を有していた。
【0013】
また、この場合は、上述で説明した鉄片シムでその修正は可能であるが、断熱材、開口部用外装カバー50、送信側高周波コイル14a、傾斜磁場コイル9a、などを装置本体から外す必要がある。永久磁石型の静磁場発生手段2は温度変化に敏感であるため、上記部品を外すことによる温度変化が原因となる磁場均一変化がおこり、本来調整する不均一項が変化し、調整が困難であった。製造段階でおこなっている鉄片シミングは一定に温度管理された部屋で行っているため問題はないが、温度管理された部屋が用意できない据え付け時、点検時に行うことは鉄片シミングを行う時間、温度変化をおこした磁石を安定にするまでの時間、温度変化をおこしている途中でシミングを行ったため安定後再確認の時間等、長時間を要し一般的には前記メカニカルシミングで留めていた。しかし近年EPI撮影法などの高速化撮影法が主流となり高磁場均一度が必要不可欠となった。
【0014】
本発明の目的は、MRI装置の磁場調整の工数を低減させるとともに特に温度を変化させることなく鉄片シムを可能にする構造の提供にある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は以下のように構成している。被検体が配置される計測空間に静磁場を発生する静磁場発生部と、前記計測空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部と、前記被検体に高周波磁場を照射する高周波磁場発生部と、を有して成る磁場発生手段と、前記静磁場の不均一を調整する磁場調整手段と、を備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記磁場調整手段は、複数の磁性部材を着脱可能に形成された複数の非磁性部材を有して成り、前記磁場発生手段は、前記複数の磁性部材が装着された複数の非磁性部材の各々を、前記静磁場発生部の中心に向けて放射状に挿入・引出可能なガイド部を有する。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1(a),(b)、図2,図3および図4は、本発明の一実施例を示すもので、図5,図6および図7と同一の記号で示した部分は同一の部分を示す。図1(a),(b)は、図7の静磁場発生装置の下側の部分の断面図を示すものである。送信側高周波コイル14aの周縁は、ボルト100により磁極石53aの対応周縁に固定される。さらに、送信側高周波コイル14aの中央部は、ボルト110により磁極片53aの凹部の底面に固定される。この送信側高周波コイル14aの下側には傾斜磁場コイル9aが配置され、ボルト120により磁極片53aの凹部底面に固定される。この場合、傾斜磁場コイル9aと磁極片53aとの間には空間130が形成されるようにする。この空間130には、非磁性体よりなるガイド140を配置する(図1(a))。図2は、図1(a)において、カバー50、送信側高周波コイル14aおよび傾斜磁場コイル9aを除去した平面図である。図2において、ガイド140は、ほぼ等角度で複数個放射状に配置される。この場合、ガイド140は、磁極片53aの周縁に形成した挿通穴150を貫通して配設される。図3は、このガイド140に挿通される樹脂性部材よりなる非磁性棒160を示す。この非磁性棒160はガイド140の断面と同様に角形に形成され、その先端170はガイド140に挿入し易くするために、尖端状になっている。非磁性棒160の後端にはネジ穴180を有する舌片190を設け、非磁性棒160がガイド140に挿入されたときにこれがボルトにより磁極片53aに固定されるようにする。そして、この非磁性棒160には、複数個のネジ穴200を設ける。そして、このネジ穴200には、磁石片又は鉄片がねじ込まれるように形成する。図4は、図3のB−B’の部分断面図を示すもので、ネジ穴200には、ネジ210がきざまれている。ネジ穴200には、磁石片220または鉄片220’がネジねじ込まれる。磁石片220または鉄片220’の高さは、ネジ穴200の深さよりも短かく形成され、そのネジ穴200の深さに対して、その高さはネジにより自由に調整されるようになっている。
【0017】
また、ネジ穴200の内部に磁石片や鉄片を配置し、樹脂性等のネジでふたをするような形にしてもよい。また、磁石片、鉄片の形状、多きさを調整の度合い等によって種々変えることも可能である。
【0018】
次に本発明の実施例の作用を説明する。
最初のステップとして、従来と同様に、鉄片シミングとメカニカルシミングとを行う。すなわち、ボルト59の調整とともに、磁石片53aに鉄片54または磁石片55をほぼ放射状に張り付けて、磁場均一度の調整を行う。この調整が完了すると、傾斜磁場コイル9aおよび高周波送信コイル14aを取付ける。以上で最初のステップが完了し、装置本体は据付現場に運搬される。この現場で静磁場の再調整を行う。この場合、本発明の実施例では、ネジ穴200にねじ込んだ磁石片220または鉄片220’を有する非磁性棒160をガイド140に挿通して静磁場の均一化をはかる。この場合、非磁性棒160は、図2に示すように、放射状に配置された複数のガイド140に挿通される。静磁場を均一にするための微調整の手段としては、図4に示したように、非磁性棒160の穴200にねじ込んだ磁石片220または鉄片220’のネジ穴200に対する深さを調整し、そして、非磁性棒160をガイド140に出し入れして磁場を均一にする。静磁場の調整が終了した段階で各々の非磁性棒160の舌片190のネジ穴180にボルトを通して、非磁性棒160を磁極片53aに固定する。
【0019】
以上説明したように、高周波送信コイル14aおよび傾斜磁場コイル9aを取り外すことなく、非磁性棒160をガイド140に対して出し入れして、静磁場を均一にする微調整ができるので、温度変化が原因となる磁場均一変化を防止することができる。また、従来の方法に比べて静磁場調整の工数を著しく低減させることができる。
【0020】
【発明の効果】
磁極片の側面から静磁場調整用のシム片を挿入・引出すよう構成したので、高周波コイルや傾斜磁場発生手段の取外しを行うことができる。従って装置本体の据付現場においても容易に調整作業が行えるため、作業効率の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】本発明の実施例の一部を示す斜視図である。
【図4】図3のB−B′の部分断面図である。
【図5】公知のMRI装置を示す回路ブロック図である。
【図6】公知のMRI装置の構造を示す斜視図である。
【図7】公知の磁場発生手段を示す断面図である。
【符号の説明】
51 ヨーク
52 永久磁石
53 磁極片
9 傾斜磁場コイル
14a 送信側高周波コイル
130 空間
140 ガイド
150 挿通穴
160 非磁性棒
170 先端
180 ネジ穴
190 舌片
200 ネジ穴
210 ネジ
220 磁石片
220’ 鉄片
Claims (6)
- 被検体が配置される計測空間を挟んで対向配置されて静磁場を発生する静磁場発生部と、前記計測空間を挟んで対向配置されて前記計測空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部と、前記計測空間を挟んで対向配置されて前記被検体に高周波磁場を照射する高周波磁場発生部と、を有して成る磁場発生手段と、前記静磁場の不均一を調整する磁場調整手段と、を備え、
前記磁場調整手段は、複数の磁性部材を着脱可能に形成された複数の非磁性部材を有して成り、
前記磁場発生手段は、前記複数の磁性部材が装着された複数の非磁性部材の各々を、前記静磁場発生部の中心に向けて放射状に挿入・引出可能なガイド部を有する磁気共鳴イメージング装置において、
前記複数の非磁性部材は、非磁性棒よりなり、先端が尖端状になっていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 前記非磁性棒の後端しには、ネジ穴を有する舌片が設けら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1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記磁場調整手段の少なくとも一部は、前記静磁場発生部と前記高周波磁場発生部との間に配置されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記磁場調整手段の少なくとも一部は、前記静磁場発生部と前記傾斜磁場発生部との間に配置されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記静磁場発生部の前記計測空間側には、中央側が窪んで外周側が前記計測空間方向に突出した凹部を有し、
前記傾斜磁場発生部は、前記凹部に配置され、
前記ガイド部は、前記凹部の突出部を貫通する挿通穴を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項5記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記静磁場発生部は、永久磁石と磁極片を有し前記凹部は、前記磁極片の前記計測空間側に形成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。
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