JP4945134B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療診断用の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置に係り、とくにその傾斜磁場コイルの支持構造に関する。

ＭＲＩ装置は、非常に強い静磁場を被検体の周りに発生することが要求される。傾斜磁場は、時間的に変化する磁場として静磁場に追加される。さらに、披検体を高周波磁場にさらすことで被検体の中から高周波の磁気共鳴信号が発せられる。この磁気共鳴信号が検出され、被検体の断層像が再構成される。

静磁場の強度は、通常数キロガウスから１０キロガウス（１テスラ）程度なければならない。さらに静磁場には、空間的均一性も要求され、一般的には数１０ｐｐｍ以下の均一性が必要になる。静磁場に必要とされる空間的な領域は、しばしば５０ｃｍ直径の球状の大きさである。

近年のＭＲＩ装置では、イメージング技術の高速化に伴い、傾斜磁場の高速スイッチングと高強度化とが必須となっている。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力が働いて騒音が出ることがあるが、上記の事情からこの騒音がますます大きくなり、１００ｄＢ（Ａ）以上に及ぶことが普通になっている。このため、患者に対しての防音対策（耳栓やヘッドフォーンの装着等）を講じることが必要になっている。

このような騒音は、空気を伝わって聞こえる空気伝播音や、傾斜磁場コイルと固体接触している部分から伝わる固体伝播音などがあり、一般的な騒音低減方法としては、吸音材や遮音材など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などが試みられている（例えば、特許文献１乃至特許文献３を参照）。

また、固体伝播音に起因する騒音に関しては、防振ゴムなどで傾斜磁場コイルを支持し、静磁場磁石などへの振動伝達率を小さくすることで低減することが試みられている。

図３は従来のＭＲＩ装置における磁石支持方式の磁石架台の構成を示す図である。

この磁石架台は、筐体１に、静磁場磁石２および傾斜磁場コイル３を収容して構成される。傾斜磁場コイル３は、支持部材４ａ，４ｂおよび防振部材５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆを介して静磁場磁石２に支持される。

寝台６は、天板６１を移動させることにより、傾斜磁場コイル３の一方の開口（入口）から、天板６１に載置された被検体（図示せず）が傾斜磁場コイル３の内部空間に挿入され、または引き出される。なお、天板の移動方向は、静磁場磁石２および傾斜磁場コイル３の軸心に沿う方向（Ｚ方向）に合わせられる。Ｚ方向に沿っての上記の入口の側は、磁石架台から見て寝台６が設置されている側であるので、以下においては寝台側と称し、これの反対側、すなわち反入口側を反寝台側と称する。

支持部材４ａ，４ｂは、静磁場磁石２の両側端に取り付けられる。すなわち支持部材４ａ，４ｂは、反寝台側と寝台側とにそれぞれ備えられる。

防振部材５ａ，５ｂは、傾斜磁場コイル３の端面と支持部材４ａ，４ｂとの間にそれぞれ配置され、傾斜磁場コイル３のＺ方向への振動を抑圧する。防振部材５ｃ，５ｄおよび防振部材５ｅ，５ｆは、反寝台側と寝台側とにそれぞれ備えられる。そして防振部材５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆは、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように傾斜磁場コイル３の周面に斜め下方から当接するように配置され、傾斜磁場コイル３のＸ方向およびＹ方向への振動を抑圧する。

かくして、支持部材４ａと支持部材４ｂとが、あるいは防振部材５ａ，５ｃ，５ｄと防振部材５ｂ，５ｅ，５ｆとが、反寝台側と寝台側とでそれぞれ対称的に配置され、これにより非連性支持を行っている。

図４は従来のＭＲＩ装置における床支持方式の磁石架台の構成を示す図である。なお、図３と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

この磁石架台が図３に示す磁石架台と異なる点は、支持部材４ａ，４ｂに代えて支持部材７ａ，７ｂを備える点である。

支持部材７ａ，７ｂは、反寝台側と寝台側とにそれぞれ備えられ、傾斜磁場コイル３の両側端を筐体１の床面に支持する。

やはり、支持部材７ａと支持部材７ｂとが、あるいは防振部材５ａ，５ｃ，５ｄと防振部材５ｂ，５ｅ，５ｆとが、反寝台側と寝台側とでそれぞれ対称的に配置され、これにより非連性支持を行っている。
特開昭６３−２４６１４６号公報 米国特許第５７９３２１０号明細書 特開平１０−１１８０４３号公報

ところで近年においては、患者の居住性の改善、寝台まで含めた装置の長さの短縮による設置スペースの縮小、あるいは磁場中心までの距離を短縮して患者の移動距離を短縮することによるスループットの向上などのために、磁石架台はＺ方向の軸長の短縮が求められている。

しかしながら上記のような構成の磁石架台では、支持部材および防振部材が、寝台側にて傾斜磁場コイル３の側端からＺ方向に突出して配置されているため、磁石架台の入口から静磁場中心までの距離Ｌ１が大きくなってしまう。このことは、上記の要求を達成するための妨げとなってしまう。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、磁石架台の入口から静磁場中心までの距離が短い磁石架台を備えた磁気共鳴イメージング装置を提供することにある。

本発明の一側面は、磁気共鳴イメージング装置に係り、診断用空間に静磁場を発生する円筒状の静磁場発生手段と、前記静磁場の中に傾斜磁場を発生する円筒状の傾斜磁場コイルと、前記診断用空間の入口から前記診断用空間の内部に被検体を挿入する寝台と、前記被検体が挿入される第１の方向に沿っての前記入口側と反入口側とで非対称に配置した少なくとも１つの防振手段を含み、前記傾斜磁場コイルを支持する支持手段とを備えた。

本発明によれば、磁石架台の入口から静磁場中心までの距離を短くすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るＭＲＩ装置における要部の構成を示す図である。なお図３と同一部分には同一符号を付している。図１では、磁石架台の構成を詳細に示し、その他の多くの構成要素の図示を省略しているが、第１の実施形態にＭＲＩ装置は、周知のＭＲＩ装置が備える種々の構成要素を備えている。

磁石架台は、筐体１に、それぞれ円筒状の静磁場磁石２および傾斜磁場コイル３を収容して構成される。静磁場磁石２は、筐体１の床面に固定される。傾斜磁場コイル３は、静磁場磁石２の中空部の中に、静磁場磁石２および傾斜磁場コイル３のそれぞれの軸心がほぼ一致するように配置される。傾斜磁場コイル３は、支持部材１１ａ，１１ｂおよび防振ゴム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを介して静磁場磁石２に支持される。

寝台６は、天板６１を傾斜磁場コイル３の軸心にほぼ沿った方向（図１中の左右方向）に移動させることにより、傾斜磁場コイル３の寝台側の開口（入口）から、天板６１に載置された被検体（図示せず）を傾斜磁場コイル３の内部空間に挿入し、または引き出す。なお、天板の移動方向は、静磁場磁石２および傾斜磁場コイル３がなす円筒の軸心に合わせられ、この方向が一般的にＺ方向と呼ばれる。このＺ方向に沿った軸を１軸とする直交３軸の他の２軸の方向は、それぞれＸ方向およびＹ方向と呼ばれる。

支持部材１１ａ，１１ｂは、静磁場磁石２の両側端に取り付けられる。すなわち支持部材１１ａ，１１ｂは、反寝台側と寝台側とにそれぞれ備えられる。

防振ゴム１２ａは、傾斜磁場コイル３の端面と支持部材１１ａとの間に配置される。防振ゴム１２ｂは、支持部材１１ａと抑え部材１３の平面部１３ａとの間に配置される。抑え部材１３は、扁平な円柱状の平面部１３ａの中央から軸部１３ｂが突出した形状を持つ。軸部１３ｂは、支持部材１１ａおよび防振ゴム１２ａ，１２ｂにそれぞれ形成された穴を貫通し、その先端が傾斜磁場コイル３の端面に固定されている。

防振ゴム１２ｃ，１２ｄおよび防振ゴム１２ｅ，１２ｆは、反寝台側と寝台側とにそれぞれ備えられる。そして防振ゴム１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆは、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように傾斜磁場コイル３の周面に斜め下方から当接するように配置される。防振ゴム１２ｃ，１２ｄは、防振ゴム１２ｅ，１２ｆよりも小さくし、ばね乗数を互いに異ならせている。防振ゴム１２ｃ，１２ｄと防振ゴム１２ｅ，１２ｆとは、傾斜磁場コイル３に対する当接位置が傾斜磁場コイル３の軸心に関して対称である。すなわち、防振ゴム１２ｃと防振ゴム１２ｅとが、傾斜磁場コイル３の軸心に平行な直線上に並び、防振ゴム１２ｄと防振ゴム１２ｆとが、傾斜磁場コイル３の軸心に平行な別の直線上に並ぶ。そして防振ゴムの傾斜磁場コイル３に当接する面に垂直な直線と傾斜磁場コイル３の軸心を通る垂線とがなす角度は、防振ゴム１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆのいずれもほぼ同じである。

かくして、傾斜磁場コイル３のＺ方向に沿った反寝台側への移動により傾斜磁場コイル３が支持部材１１ａを押圧する力は、防振ゴム１２ａによって低減される。傾斜磁場コイル３のＺ軸方向に沿った寝台側への移動により抑え部材１３が支持部材１１ａを押圧する力は、防振ゴム１２ｂによって低減される。これらの作用によって、傾斜磁場コイル３のＺ方向への振動が抑圧される。

傾斜磁場コイル３のＸ方向およびＹ方向への振動は、防振ゴム１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆにより抑圧される。なお、図１（ｄ）に示した構造であるが故に、防振ゴム１２ａ，１２ｂも傾斜磁場コイル３のＸ方向およびＹ方向への振動を抑圧する作用を持つ。そこで、寝台側の防振ゴム１２ｅ，１２ｆを反寝台側の防振ゴム１２ｃ，１２ｄを大きくしていることによって、寝台側と反寝台側の慣性主軸に対する回転トルクが発生しないようにしている。防振ゴム１２ｅ，１２ｆと防振ゴム１２ｃ，１２ｄとの大きさの差は、防振ゴム１２ａ，１２ｂによって生じるＸ方向およびＹ方向についてのばね成分を加味して、適正に定めることが好ましい。

このように第１の実施形態によれば、傾斜磁場コイル３の直交３軸の各方向への振動を抑圧することができる。そして第１の実施形態によれば、Ｚ方向の振動を抑圧するための防振ゴム１２ａ，１２ｂを反寝台側のみに配置しているから、磁石架台の入口を傾斜磁場コイル３の端面に近づけることができ、入口から静磁場中心までの距離Ｌ２を従来のＬ１よりも小さくすることが可能となる。そしてこの結果、患者の居住性の改善、寝台まで含めた装置の長さの短縮による設置スペースの縮小、あるいは磁場中心までの距離を短縮して患者の移動距離を短縮することによるスループットの向上などを図ることが可能となる。

また第１の実施形態では、防振ゴム１２ｅ，１２ｆと防振ゴム１２ｃ，１２ｄとの大きさを異ならせているので、寝台側と反寝台側の慣性主軸に対する回転トルクが発生しないような非連成支持を達成できる。

（第２の実施形態）
図２は第２の実施形態に係るＭＲＩ装置における要部の構成を示す図である。なお図１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図２では、磁石架台の構成を詳細に示し、その他の多くの構成要素の図示を省略しているが、第２の実施形態にＭＲＩ装置は、周知のＭＲＩ装置が備える種々の構成要素を備えている。

第２の実施形態のＭＲＩ装置が第１の実施形態のＭＲＩ装置と異なる点は、支持部材１１ａ，１１ｂに代えて支持部材１４ａ，１４ｂを備えている点である。

支持部材１４ａ，１４ｂは、反寝台側と寝台側とにそれぞれ備えられ、傾斜磁場コイル３の両側端を筐体１の床面に支持する。

支持部材１４ａ，１４ｂの上端部は、支持部材１１ａ，１１ｂの上端部と同様な形状であり、防振ゴム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆが第１の実施形態と同様な状態で配置されている。

支持部材１４ａは、Ｚ方向についての厚みが支持部材１４ｂよりも大きい。支持部材１４ａは、Ｚ方向についての厚みが下方に向かうに従って漸増する。

かくして、傾斜磁場コイル３のＺ方向に沿った反寝台側への移動により傾斜磁場コイル３が支持部材１１ａを押圧する力は、防振ゴム１２ａによって低減される。傾斜磁場コイル３のＺ軸方向に沿った寝台側への移動により抑え部材１３が支持部材１１ａを押圧する力は、防振ゴム１２ｂによって低減される。これらの作用によって、傾斜磁場コイル３のＺ方向への振動が抑圧される。

上記の作用により、傾斜磁場コイル３のＺ方向への移動に伴う圧力は、支持部材１４ｂよりも支持部材１４ａに大きく加わる。しかしながら、支持部材１４ａはＺ方向の厚みを大きくしてあるので、上記の圧力に耐えることができる。一方、支持部材１４ｂには、傾斜磁場コイル３のＺ方向への移動に伴う圧力はほとんど加わらない。このため、支持部材１４ｂのＺ方向の厚みは、傾斜磁場コイル３の自重とＸ，Ｙ方向の併進力とに耐え得る強度があれば良く、Ｚ方向の厚みを小さくすることができる。この結果、支持部材１４ｂが傾斜磁場コイル３の端面から突出する量を最小限に抑えることが出来る。静磁場磁石２と傾斜磁場コイル３との位置関係によっては、上記の突出は図２に示すように完全に無くすことも可能である。つまり、磁石架台の入口を傾斜磁場コイル３の端面に近づけることができ、入口から静磁場中心までの距離Ｌ２を従来のＬ１よりも小さくすることが可能となる。そしてこの結果、患者の居住性の改善、寝台まで含めた装置の長さの短縮による設置スペースの縮小、あるいは磁場中心までの距離を短縮して患者の移動距離を短縮することによるスループットの向上などを図ることが可能となる。

この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。

各実施形態において、支持部材１１ａの一部、防振ゴム１２ａ，１２ｂおよび抑え部材１３からなる構造を寝台側にも設けるようにしても良い。ただし、寝台側の当該構造のＺ方向についての厚みは、反寝台側の上記の構造のそれよりも小さくする。

各実施形態において、非連成支持を達成するためには、防振ゴム１２ｃ，１２ｄと防振ゴム１２ｅ，１２ｆとの大きさを変化させる他に、硬度や配置角度（傾斜磁場コイル３に対する当接位置）などを変化させることもできるし、それらを複合的に変化させることもできる。

各実施形態において、非連性支持が必要ではない場合には、防振ゴム１２ｃ，１２ｄと防振ゴム１２ｅ，１２ｆとは互いに対称に配置されても良い。

各実施形態において、防振ゴムの配置を寝台側と反寝台側とで逆にしても良い。

各実施形態において、防振ゴムは、ゴム以外の材質よりなる防振部材に置き換えることが可能である。

第２の実施形態において、防振ゴムの配置は任意に変更が可能である。

第２の実施形態において、支持部材１４ｂのＺ方向の厚みを支持部材１４ａのそれよりも大きくすることもできる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに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構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

第１の実施形態に係るＭＲＩ装置における要部の構成を示す図。 第２の実施形態に係るＭＲＩ装置における要部の構成を示す図。 従来のＭＲＩ装置における磁石支持方式の磁石架台の構成を示す図。 従来のＭＲＩ装置における床支持方式の磁石架台の構成を示す図。

符号の説明

１…筐体、２…静磁場磁石、３…傾斜磁場コイル、６…寝台、６１…天板、１１ａ，１１ｂ，１４ａ，１４ｂ…支持部材、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ…防振ゴム、１３…抑え部材、１３ａ…平面部、１３ｂ…軸部。

Claims (4)

1. 診断用空間に静磁場を発生する円筒状の静磁場発生手段と、
   前記静磁場の中に傾斜磁場を発生する円筒状の傾斜磁場コイルと、
   前記診断用空間の入口から前記診断用空間の内部に被検体を挿入する寝台と、
   前記被検体が挿入される第１の方向に沿っての前記入口側と反入口側とで非対称に配置した少なくとも１つの防振手段を含み、前記傾斜磁場コイルを支持する支持手段とを具備したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記防振手段は、前記入口側および前記反入口側にそれぞれ配置された第１および第２の防振部材を備え、
   前記支持手段はさらに、前記第１および第２の防振部材をそれぞれ床に支持する第１および第２の支持部材を備え、前記第１の方向についての厚みを前記第１および第２の支持部材とで異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記厚みが、前記第１の支持部材よりも前記第２の支持部材のほうが大きいことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記第１の支持部材は、前記第１の方向への振動、前記第１の方向に直交する第２の方向への振動、ならびに前記第１および第２の方向にそれぞれ直交する第３の方向への振動のうちの前記第２の方向への振動および前記第３の方向への振動のみ負荷することを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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