JP5291583B2 - Magnetic field distribution measuring method, magnetic field distribution measuring jig, magnet apparatus, and magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁場発生源と磁場均一度調整装置とを備えた磁石装置での磁場空間の磁場分布測定方法に関し、さらに、その磁場分布測定方法の実施の際に使用する磁場分布測定用治具と、その磁場分布測定方法の計測結果に基づいて調整した磁場均一度調整装置を備えた磁石装置と、この磁石装置を搭載した磁気共鳴撮像装置とに関する。 The present invention relates to a magnetic field distribution measuring method in a magnetic field space in a magnet device having a magnetic field generation source and a magnetic field homogeneity adjusting device, and further, a magnetic field distribution measuring jig used when the magnetic field distribution measuring method is performed. And a magnet device provided with a magnetic field uniformity adjusting device adjusted based on a measurement result of the magnetic field distribution measuring method, and a magnetic resonance imaging device equipped with the magnet device.
磁気共鳴撮像(ＭＲＩ；Magnetic Resonance Imaging)装置は、均一な静磁場の磁場空間に置かれた被検体に高周波パルスを照射したときに生じる核磁気共鳴現象を利用して被検体の物理的、化学的性質を表す画像を得ることができ、主に、医療用として用いられている。磁気共鳴撮像装置では、被検体が搬入される撮像領域内に均一な静磁場の磁場空間を生成するために、その磁場空間に磁場を発生させる磁場発生源だけでなく、磁場空間内の磁場の均一度を向上させる磁場均一度調整装置をも備えた磁石装置が搭載されている。 A magnetic resonance imaging (MRI) apparatus uses a nuclear magnetic resonance phenomenon that occurs when an object placed in a magnetic field space of a uniform static magnetic field is irradiated with a high-frequency pulse, and the physical and chemical properties of the object. An image representing the physical properties can be obtained and is mainly used for medical purposes. In a magnetic resonance imaging apparatus, in order to generate a uniform static magnetic field space in an imaging region into which a subject is carried, not only a magnetic field generation source that generates a magnetic field in the magnetic field space but also a magnetic field in the magnetic field space. A magnet device equipped with a magnetic field uniformity adjusting device for improving uniformity is mounted.
磁場均一度調整装置では、磁性材を磁場空間の周囲に配置して磁束を移動させる制御により、磁場の均一度を向上させている。このとき、磁場空間の磁場の均一度の計測結果を取得するために、磁場空間内部の磁場の最大値と最小値を取得する必要があるが、これに替えて、磁場空間の表面上の磁場の最大値と最小値を取得することで、磁場空間内部の磁場の均一度が算出できる。これにより、磁場空間の表面上の磁場のみを計測すればよいので、計測点の数を減らせ、計測時間を短縮できる。しかし、磁場空間の表面上の磁場の計測だけでも、計測点の数は多く、その計測にかなりの時間を要していた。例えば、非特許文献１には、球状の磁場空間の中心を原点とし静磁場の方向とのなす角をθとするｒθφ座標系において、θ方向の間隔が約７．３度である等間隔に計測点を置くことが開示されている。
In the magnetic field uniformity adjusting device, the magnetic material is arranged around the magnetic field space, and the magnetic field uniformity is improved by controlling the movement of the magnetic flux. At this time, in order to obtain the measurement result of the uniformity of the magnetic field in the magnetic field space, it is necessary to obtain the maximum value and the minimum value of the magnetic field in the magnetic field space. By obtaining the maximum value and the minimum value, the magnetic field uniformity inside the magnetic field space can be calculated. Thereby, since it is only necessary to measure the magnetic field on the surface of the magnetic field space, the number of measurement points can be reduced and the measurement time can be shortened. However, the measurement of the magnetic field on the surface of the magnetic field space has a large number of measurement points, and the measurement takes a considerable amount of time. For example, in Non-Patent
磁気共鳴撮像装置の画像の画質を決める要件の一つが、撮像領域内の静磁場の均一度である。撮像領域内の静磁場の均一度は、例えば、撮像領域内の最大の磁場強度と最小の磁場強度との差の、撮像領域内の平均磁場強度に対する比で定義できる。具体的に、撮像領域内の静磁場の均一度としては、撮像対象によって要求される値が異なり、ごく一般的な画像を得る際には３０ｐｐｍ以下の均一度が要求されたり、脂肪部分の受信信号を除去するために３ｐｐｍ以下の均一度が要求されたりする。 One of the requirements for determining the image quality of the magnetic resonance imaging apparatus is the uniformity of the static magnetic field in the imaging region. The uniformity of the static magnetic field in the imaging region can be defined by, for example, the ratio of the difference between the maximum magnetic field strength in the imaging region and the minimum magnetic field strength to the average magnetic field strength in the imaging region. Specifically, as the uniformity of the static magnetic field in the imaging region, the required value varies depending on the imaging target, and when obtaining a very general image, a uniformity of 30 ppm or less is required, or the fat portion is received. A uniformity of 3 ppm or less is required to remove the signal.
撮像領域（磁場空間）内の静磁場の磁場分布Ｂはラプラス方程式を満たすから、ラプラス方程式の一般解として式１のように表現できる。
そして、その磁場の均一度を高精度に算出するには、前記内挿演算の精度を向上させる必要がある。内挿演算の精度向上には、式１における次数ｌ、ｍをなるべく多く考慮することであり、未知係数ａ、ｂの数が増えるから、これらを決定するために計測点の数を増やす必要がある。逆に、計測点の数が少なく、次数ｌ、ｍを少ししか考慮できない場合、現実に存在する次数ｌ、ｍの高い磁場分布Ｂを、低い次数ｌ、ｍの磁場分布として測定することになるので、いわゆるサンプリング定理におけるエイリアシングが生じ、高精度な内挿演算が実施できなくなる。
In order to calculate the uniformity of the magnetic field with high accuracy, it is necessary to improve the accuracy of the interpolation calculation. In order to improve the accuracy of the interpolation operation, it is necessary to consider as much as possible the orders l and m in
そこで、本発明の目的は、少ない計測点で磁場空間の表面上を計測しても、磁場空間の高精度な均一度を取得できる磁場分布測定方法、磁場分布測定用治具、磁石装置及び磁気共鳴撮像装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic field distribution measuring method, a magnetic field distribution measuring jig, a magnet device, and a magnetic device that can obtain high-precision uniformity of the magnetic field space even if the surface of the magnetic field space is measured with a small number of measurement points. A resonance imaging apparatus is provided.
第１の本発明は、磁場空間に磁場を発生させる磁場発生源と、複数の磁性材を不均一に配置し前記磁場空間内の磁場の均一度を向上させる磁場均一度調整装置とを備えた磁石装置での前記磁場空間の磁場分布測定方法において、
前記磁性材の前記磁場均一度調整装置に配置する位置を変えながら、前記磁性材が前記磁場空間の表面に作る磁場分布を取得し、
前記磁場分布のピーク位置に対する前記磁場分布の半値半幅の関数を取得し、
前記磁場空間の表面上に配置し前記磁場を計測する複数の計測点の間隔を、前記計測点を置いた位置に一致する前記ピーク位置から前記関数によって導かれる前記半値半幅以下になるように、前記計測点の位置によって前記間隔の大きさを変えることを特徴としている。
A first aspect of the present invention includes a magnetic field generation source that generates a magnetic field in a magnetic field space, and a magnetic field uniformity adjusting device that non-uniformly arranges a plurality of magnetic materials and improves the uniformity of the magnetic field in the magnetic field space. In the magnetic field distribution measuring method of the magnetic field space in the magnet device,
While changing the position of the magnetic material arranged in the magnetic field uniformity adjusting device, obtain the magnetic field distribution that the magnetic material creates on the surface of the magnetic field space,
Obtain a half-width function of the magnetic field distribution with respect to the peak position of the magnetic field distribution,
The interval between a plurality of measurement points that are arranged on the surface of the magnetic field space and measure the magnetic field is equal to or less than the half-value half width derived by the function from the peak position that coincides with the position where the measurement point is placed. The size of the interval is changed according to the position of the measurement point.
そして、第２の本発明は、第１の本発明の磁場分布測定法により配置された前記計測点で、前記磁場発生源で発生させた磁場を計測した計測結果に基づいて、複数の磁性材を配置した前記磁場均一度調整装置によって、前記磁場空間内の磁場の均一度を向上させている磁石装置であることを特徴としている。 The second aspect of the present invention provides a plurality of magnetic materials based on measurement results obtained by measuring a magnetic field generated by the magnetic field generation source at the measurement points arranged by the magnetic field distribution measurement method of the first aspect of the present invention. The magnetic field uniformity adjusting device in which the magnetic field is arranged to improve the uniformity of the magnetic field in the magnetic field space.
また、第３の本発明は、磁場空間に磁場を発生させる磁場発生源と、複数の磁性材を不均一に配置し前記磁場空間内の磁場の均一度を向上させる磁場均一度調整装置とを備えた磁石装置での前記磁場空間の磁場分布測定用治具において、
前記磁性材の前記磁場均一度調整装置に配置する位置を変えたときに、前記磁性材が前記磁場空間の表面に作る磁場分布を用いて取得した、前記磁場分布のピーク位置に対する前記磁場分布の半値半幅の関数を用いて、前記磁場空間の表面上に配置し前記磁場を計測する複数の計測点の間隔を、前記計測点を置いた位置に一致する前記ピーク位置から前記関数によって導かれる前記半値半幅以下になるように、前記計測点の位置によって前記間隔の大きさを変えている前記計測点に、磁場センサを固定するホルダと、
前記ホルダを、前記磁場空間における磁場の向きに平行な回転軸のまわりに回転させることが出来るように構成された座とを有することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a magnetic field generation source that generates a magnetic field in a magnetic field space, and a magnetic field uniformity adjusting device that non-uniformly arranges a plurality of magnetic materials to improve the uniformity of the magnetic field in the magnetic field space. In the magnetic field distribution measuring jig of the magnetic field space in the magnet device provided,
When the position of the magnetic material to be arranged on the magnetic field uniformity adjusting device is changed, the magnetic material distribution is obtained by using the magnetic field distribution created on the surface of the magnetic field space by the magnetic material. Using a half-value half-width function, the interval between a plurality of measurement points arranged on the surface of the magnetic field space and measuring the magnetic field is derived by the function from the peak position that coincides with the position where the measurement point is placed. A holder for fixing a magnetic field sensor to the measurement point where the size of the interval is changed according to the position of the measurement point so as to be equal to or less than a half value half width;
The holder has a seat configured to be able to rotate around a rotation axis parallel to the direction of the magnetic field in the magnetic field space.
そして、第４の本発明は、第３の本発明の磁場分布測定用治具により設定された前記計測点で前記磁場発生源で発生させた磁場を計測した計測結果に基づいて、複数の磁性材を配置した前記磁場均一度調整装置によって、前記磁場空間内の磁場の均一度を向上させている磁石装置であることを特徴としている。 And 4th this invention is based on the measurement result which measured the magnetic field generated with the said magnetic field generation source in the said measurement point set with the jig | tool for magnetic field distribution measurement of 3rd this invention, and several magnetic It is a magnet device that improves the uniformity of the magnetic field in the magnetic field space by the magnetic field uniformity adjusting device in which a material is arranged.
最後に、第５の本発明は、第２の本発明又は第４の本発明の磁石装置を搭載している磁気共鳴撮像装置であることを特徴としている。 Finally, the fifth aspect of the present invention is a magnetic resonance imaging apparatus equipped with the magnet device of the second aspect of the present invention or the fourth aspect of the present invention.
本発明によれば、少ない計測点で磁場空間の表面上を計測しても、磁場空間の高精度な均一度を取得できる磁場分布測定方法、磁場分布測定用治具、磁石装置及び磁気共鳴撮像装置を提供できる。 According to the present invention, a magnetic field distribution measuring method, a magnetic field distribution measuring jig, a magnet device, and a magnetic resonance imaging capable of acquiring high-precision uniformity of the magnetic field space even if the surface of the magnetic field space is measured with a small number of measurement points. Equipment can be provided.
本発明に係る磁気共鳴撮像装置は、装置毎に撮像領域（磁場空間）の大きさや、磁場均一度調整装置（シムトレイ）の位置と大きさ、磁性材（シム）の配置方法、間隔が異なるから、本発明の実施にあたっては、本発明の磁場分布測定方法に従って装置毎に最適な計測点の間隔を定め、これに対応した磁場分布測定用治具を製作する。本発明の磁気共鳴撮像装置は、上下に対向する磁極の間の撮像領域に、静磁場の方向が鉛直で、磁場強度が均一な磁場空間を生成する垂直磁場型と、水平方向を向いた中心軸を持つソレノイド状のコイル群の内側の撮像領域に、静磁場の方向が水平で、磁場強度が均一な磁場空間を生成する水平磁場型と、それらの類型に大別される。そして、本発明の磁気共鳴撮像装置に搭載される本発明の磁石装置も、本発明の磁気共鳴撮像装置の型に応じて、垂直磁場型と、水平磁場型と、それらの類型に大別される。本発明の磁場分布測定方法や磁場分布測定用治具によれば、それらのいずれの型についても最適な計測点の間隔を定めることができる。 In the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention, the size of the imaging region (magnetic field space), the position and size of the magnetic field uniformity adjusting device (shim tray), the arrangement method of the magnetic material (shim), and the interval are different for each apparatus. In carrying out the present invention, the optimum measurement point interval is determined for each apparatus in accordance with the magnetic field distribution measurement method of the present invention, and a magnetic field distribution measurement jig corresponding to this is manufactured. The magnetic resonance imaging apparatus of the present invention includes a vertical magnetic field type that generates a magnetic field space in which the direction of the static magnetic field is vertical and the magnetic field strength is uniform in the imaging region between the magnetic poles that are vertically opposed to each other, and the center that is oriented in the horizontal direction. A horizontal magnetic field type that generates a magnetic field space in which the direction of the static magnetic field is horizontal and the magnetic field intensity is uniform in the imaging region inside the solenoidal coil group having an axis is roughly classified into those types. The magnet device of the present invention mounted on the magnetic resonance imaging apparatus of the present invention is also roughly classified into a vertical magnetic field type, a horizontal magnetic field type, and their types according to the type of the magnetic resonance imaging apparatus of the present invention. The According to the magnetic field distribution measurement method and the magnetic field distribution measurement jig of the present invention, it is possible to determine the optimum interval between measurement points for any of these types.
以下、本発明の実施形態について、磁石装置（磁気共鳴撮像装置）の型に対応させて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in correspondence with the types of magnet devices (magnetic resonance imaging devices).
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る磁石装置８の斜視図を示す。第１の実施形態の磁石装置８は垂直磁場型の磁石装置である。磁石装置８には、一対の磁極１、２が、２本の連結柱５によって互いに離されて、（均一）磁場空間３を挟むように上下方向（ｚ軸方向）に対向して配置されている。磁極１、２にはそれぞれ、磁場発生源（起磁力源）としての永久磁石６、７と、磁場均一度調整装置１５、１６としてのシムトレイとが内蔵されている。永久磁石６、７と、磁場均一度調整装置１５、１６と、連結柱５と、磁場均一度調整装置１５と１６の間の空隙部１１とによって磁気回路１０が構成されている。均一磁場空間３は、この空隙部１１内に形成されている。均一磁場空間３の外形はどのような形状であっても構わないが、多くの場合、球状あるいは偏平な回転楕円体となり、図１では球状の場合を例示している。均一磁場空間３における磁場の向き４は、上下方向（ｚ軸方向）に一致している。
(First embodiment)
In FIG. 1, the perspective view of the
図２に、本発明の第１の実施形態に係る磁石装置８の縦断面図を示す。磁石装置８の中心軸１３に一致するようにｚ軸を定義している。面対称の関係にある磁極１と２における対称面として赤道面１４を定義している。赤道面１４は中心軸１３（ｚ軸）と直交し、この直交に伴う交点は、磁石中心（磁石対称点）１２となっている。この磁石中心１２は、均一磁場空間３の外形の球状の中心に略一致している。
In FIG. 2, the longitudinal cross-sectional view of the
均一磁場空間３の外形の表面上の任意の点のスイープ計測点Ｍ０で、磁場の強度を計測する場合を考えると、スイープ計測点Ｍ０の位置は、均一磁場空間３の外形の球状の半径ｒと、磁石中心１２からスイープ計測点Ｍ０への方向と中心軸１３（ｚ軸）とのなす仰角θと、中心軸１３（ｚ軸）周りの角度（方位角）φとによって一意に定めることができる。
Considering the case where the intensity of the magnetic field is measured at a sweep measurement point M0 at an arbitrary point on the outer surface of the uniform
磁場均一度調整装置（シムトレイ）１５、１６は、均一磁場空間３を上下に挟むように配置されている。磁場均一度調整装置（シムトレイ）１５、１６の形状は任意であり、その形状は本発明の本質に影響を及ぼさないが、多くの場合、図２に示すように、赤道面１４と共に平行で、かつ、中心軸１３を共通の中心軸とする一対の円盤形状をしている。図２では、磁性材（シム）１７を磁場均一度調整装置（シムトレイ）１５に配置した様子を示している。磁性材（シム）１７を磁場均一度調整装置（シムトレイ）１５、１６に配置することで、均一磁場空間３の磁束を移動させる制御（いわゆるシミング作業）を行い、均一磁場空間３における磁場の均一度を向上できる。磁性材（シム）１７には、永久磁石や鉄などを用いることができる。
The magnetic field uniformity adjusting devices (shim trays) 15 and 16 are arranged so as to sandwich the uniform
磁場均一度調整装置（シムトレイ）１５、１６の円盤上における磁性材（シム）１７の位置は、中心軸１３（ｚ軸）上のシムトレイ中心２４、２５を原点とする円盤の半径方向のＲ座標と、前記ｚ軸周りの角度（方位角）φとによって一意に定めることができる。図２では、磁性材（シム）１７を、磁場均一度調整装置（シムトレイ）１５上のＲ＝０の位置と、Ｒ＝ＲＡの位置に配置した場合を示している。 The position of the magnetic material (shim) 17 on the disks of the magnetic field uniformity adjusting devices (shim trays) 15 and 16 is the R coordinate in the radial direction of the disk with the shim tray centers 24 and 25 on the center axis 13 (z axis) as the origin. And an angle (azimuth angle) φ around the z-axis. FIG. 2 shows a case where the magnetic material (shim) 17 is arranged at a position of R = 0 and a position of R = RA on the magnetic field uniformity adjusting device (shim tray) 15.
図３に、本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置９の概略図を示す。磁気共鳴撮像装置９は、前記磁石装置８を搭載し、さらに、磁場均一度調整装置（シムトレイ）１５、１６の赤道面１４側に傾斜磁場コイル１８、１９を配置し、さらに傾斜磁場コイル１８、１９の赤道面１４側にＲＦ送受信コイル２０、２１が配置されている。そして、磁石装置８の外側には、傾斜磁場コイル１８、１９やＲＦ送受信コイル２０、２１を駆動するための駆動装置２２や制御装置２３が具備されている。
FIG. 3 shows a schematic diagram of the magnetic
図４に、磁石装置８において、１つの磁性材（シム）１７を磁場均一度調整装置（シムトレイ）１５のシムトレイ中心２４上（Ｒ＝０）とシムトレイ中心２４上からＲＡ離れたところ（Ｒ＝ＲＡ）のそれぞれに配置した場合に、それらの磁性材１７が均一磁場空間（撮像空間）３の表面上に作る磁場分布２６と２７を示している。これらの磁場分布２６、２７は、スイープ計測点Ｍ０（図２参照）で、磁場強度を計測しながら、スイープ計測点Ｍ０をθ方向に移動させることで、計測することができる。移動するスイープ計測点Ｍ０には、磁場センサを配置させる。なお、この計測に替えて、シミュレーションにより磁場分布２６、２７を算出してもよい。また、磁石装置８の中心軸（ｚ軸）１３回りの対称性より、これらのθ方向の磁場分布２６、２７の傾向は、任意の方位角φにおいて成立している。
In FIG. 4, in the
図４より、Ｒ＝０の場合、すなわちシム１７をシムトレイ中心２４に置いた場合の磁場分布２６は、Ｒ＝ＲＡの場合の磁場分布２７に対し、ピーク位置θ０におけるピーク強度が、ピーク位置θＡにおけるピーク強度より大きく、かつ、半値半幅ｄθ０が、半値半幅ｄθＡより狭い、鋭いピークのある磁場分布となっている。
As shown in FIG. 4, the
サンプリング定理が教えるところによれば、これらの磁場分布２６、２７を正確に知るには、半値半幅ｄθ０、ｄθＡ以下の計測点間隔で、磁場分布２６、２７を計測しなければならない。そして、半値半幅ｄθ０、ｄθＡは、ピーク位置θ０、θＡによって、すなわち、シム１７をシムトレイ１５、１６に置いた位置（Ｒ）によって、異なる値を取っている。つまり半値半幅ｄθ０、ｄθＡは、ピーク位置θ０、θＡやシム１７の位置Ｒ＝０、ＲＡにおける計測点間隔の最大値を示していることになる。なお、ピーク位置θ０、θＡと、シム１７の位置Ｒ＝０、ＲＡとは、物理現象として一対一に対応するので、ピーク位置θ０、θＡは、シム１７の位置を表すために、Ｒ値の代用としても用いることができる。
According to the teaching of the sampling theorem, in order to know these
図５に、磁場分布のピーク位置θと、そのピーク位置θにおける均一磁場空間３の表面上の磁場分布の半値半幅ｄθとの関係のシミュレーション結果を示す。ピーク位置θとして０度から９０度までを表示しているが、これは、シム１７を上側のシムトレイ１５に配置した例であるためである。本第１の実施形態では赤道面１４を対称面とする上下対称の体系を例示しているから、下側のシムトレイ１６にシム１７を配置する例を検討する際には、ピーク位置θとして９０度から１８０度までの範囲となる。そして、ピーク位置θが１８０度における半値半幅ｄθは、ピーク位置θが０度における半値半幅ｄθに略一致することは明らかである。
FIG. 5 shows a simulation result of the relationship between the peak position θ of the magnetic field distribution and the half-value half width dθ of the magnetic field distribution on the surface of the uniform
図５によれば、ピーク位置θが０度近傍における半値半幅ｄθｍｉｎ（＝ｄθ０）に対し、ピーク位置θが前記θＡの半値半幅ｄθＡの方が大きくなっており、さらに、９０度近傍の半値半幅ｄθｍａｘの方が大きくなっていることがわかる。そして、９０度近傍の半値半幅ｄθｍａｘは、０度近傍の半値半幅ｄθｍｉｎの２倍以上で略３倍になっている。すなわち、ピーク位置θが０度から９０度間で、ピーク位置θが大きくなればなる程、半値半幅ｄθも大きくなる増加関数になっていることがわかる。そして、計測点間隔は、サンプリング定理より、半値半幅ｄθを最大の計測点間隔として、それ以下に設定されるので、半値半幅ｄθがピーク位置θによって大きさを変えるということは、計測点間隔もピーク位置θによって大きさを変えることができることになる。そして、ピーク位置θに応じて半値半幅ｄθの許容範囲で、計測点間隔を大きくすることで、磁場分布の測定精度あるいは内挿演算精度を高精度に維持したまま計測点の数を減らすことができる。つまり、計測点間隔を、図５のグラフのカーブにしたがって導かれる半値半幅ｄθ以下になるように、ピーク位置θ（計測点に相当）に応じて計測点間隔の大きさを変えることにすれば、最適かつ最少の計測点配置により、高精度に磁場分布が測定できる。 According to FIG. 5, with respect to half width at half maximum dθmin (= dθ 0) peak positions theta is at 0 degrees near, and peak positions theta becomes large toward the half width at half maximum d [theta] A of the theta A, further 90 degrees near It can be seen that the half-value half-width dθmax is larger. The half-value half width dθmax near 90 degrees is approximately three times as large as half or more the half-value half width dθmin near 0 degrees. In other words, it can be seen that the peak position θ is between 0 ° and 90 °, and the half-value half-width dθ increases as the peak position θ increases. The measurement point interval is set to be less than or equal to the half-value half-width dθ as the maximum measurement point interval according to the sampling theorem. Therefore, changing the size of the half-value half-width dθ according to the peak position θ The size can be changed by the peak position θ. Then, by increasing the measurement point interval within an allowable range of the half value half width dθ according to the peak position θ, the number of measurement points can be reduced while maintaining the measurement accuracy of the magnetic field distribution or the accuracy of the interpolation calculation with high accuracy. it can. That is, if the size of the measurement point interval is changed according to the peak position θ (corresponding to the measurement point) so that the measurement point interval is equal to or less than the half-value half width dθ derived according to the curve of the graph of FIG. The magnetic field distribution can be measured with high accuracy by the optimum and minimum measurement point arrangement.
図６に、均一磁場空間３の表面上の磁場の計測点Ｍ１〜Ｍ４の計測点間隔ｄθａ〜ｄθｃを決める磁場分布測定方法の一例を示す。まず、ピーク位置θが０度（θ＝０度）の位置に計測点Ｍ１を配置する。次に、ピーク位置θが０度（θ＝０度）の位置における半値半幅ｄθａ（＝ｄθｍｉｎ＝ｄθ０）を図５、６のグラフから読み取って取得し（あるいは、シミュレーションによって取得してもよい。以下、同様）、この半値半幅ｄθａを、計測点Ｍ１と計測点Ｍ２の間の計測点間隔（ｄθａ）とする。具体的には、計測点Ｍ１から計測点間隔（ｄθａ）離れた位置に、計測点Ｍ２を配置する。なお、図６では、縦軸と横軸のスケールは異なっている。
FIG. 6 shows an example of a magnetic field distribution measurement method for determining the measurement point intervals dθa to dθc of the measurement points M1 to M4 of the magnetic field on the surface of the uniform
次に、ピーク位置θが計測点Ｍ２の位置（θ＝ｄθａ）における半値半幅ｄθｂを図５、６のグラフから読み取って取得し、この半値半幅ｄθｂを、計測点Ｍ２と計測点Ｍ３の間の計測点間隔（ｄθｂ）とする。半値半幅ｄθｂは、半値半幅ｄθａとは読み取った際のピーク位置θが異なる（ｄθａ≠０）ので、異なった値になり（ｄθｂ≠ｄθａ）、半値半幅ｄθａより大きくなる（ｄθｂ＞ｄθａ）。具体的には、計測点Ｍ２から計測点間隔（ｄθｂ）離れた位置（θ＝ｄθａ＋ｄθｂ）に、計測点Ｍ３を配置する。 Next, the half-value half-width dθb at the peak position θ at the measurement point M2 (θ = dθa) is obtained by reading from the graphs of FIGS. 5 and 6, and this half-value half-width dθb is obtained between the measurement point M2 and the measurement point M3. The measurement point interval (dθb) is used. The half-value half-width dθb is different from the half-value half-width dθa because the peak position θ at the time of reading is different (dθa ≠ 0). Specifically, the measurement point M3 is arranged at a position (θ = dθa + dθb) that is separated from the measurement point M2 by the measurement point interval (dθb).
同様に、ピーク位置θが計測点Ｍ３の位置（θ＝ｄθａ＋ｄθｂ）における半値半幅ｄθｃを図５、６のグラフから読み取って取得し、この半値半幅ｄθｃを、計測点Ｍ３と計測点Ｍ４の間の計測点間隔（ｄθｃ）とする。半値半幅ｄθｃは、半値半幅ｄθａ、ｄθｂとは読み取った際のピーク位置θが異なる（ｄθａ＋ｄθｂ≠０、ｄθａ＋ｄθｂ≠ｄθａ）ので、異なった値になり（ｄθｃ≠ｄθａ、ｄθｃ≠ｄθｂ）、半値半幅ｄθａ、ｄθｂより大きくなる（ｄθｃ＞ｄθｂ＞ｄθａ）。具体的には、計測点Ｍ３から計測点間隔（ｄθｃ）離れた位置（θ＝ｄθａ＋ｄθｂ＋ｄθｃ）に、計測点Ｍ４を配置する。このように、計測点Ｍ１〜Ｍ４の配置された位置の差分は、ｄθａ〜ｄθｃ（ｄθｃ＞ｄθｂ＞ｄθａ）となるので、等差の関係にはなっていない。そして、９０度近傍の半値半幅ｄθｍａｘは、０度近傍の半値半幅ｄθｍｉｎの２倍以上で略３倍になっていることから、計測点間隔もその最小値と最大値とで、最大値を最小値の２倍以上で３倍程度に設定できる。 Similarly, the half-value half-width dθc at the position where the peak position θ is the measurement point M3 (θ = dθa + dθb) is obtained by reading from the graphs of FIGS. 5 and 6, and this half-value half-width dθc is obtained between the measurement point M3 and the measurement point M4. The measurement point interval (dθc) is used. The half-value half-width dθc has a different value (dθc ≠ dθa, dθc ≠ dθb) and the half-value half-width dθa because the peak position θ when read is different from the half-value half-widths dθa and dθb (dθa + dθb ≠ 0, dθa + dθb ≠ dθa). , Dθb (dθc> dθb> dθa). Specifically, the measurement point M4 is arranged at a position (θ = dθa + dθb + dθc) that is separated from the measurement point M3 by the measurement point interval (dθc). As described above, the difference between the positions where the measurement points M1 to M4 are arranged is dθa to dθc (dθc> dθb> dθa), so that there is no equal difference relationship. Since the half-value half width dθmax near 90 degrees is more than twice the half-value half width dθmin near 0 degrees and is almost three times, the measurement point interval is the minimum value and the maximum value, and the maximum value is minimized. It can be set to about 3 times more than twice the value.
図７Ａに、均一磁場空間３の表面上に計測点Ｍ１〜Ｍ４を配置した一例を、二次元的に示す。計測点Ｍ１〜Ｍ４の配置の作業は、まず、計測点Ｍ１〜Ｍ４の位置が９０度（θ＝９０度）を超えない範囲で繰り返される。そして、ピーク位置θが９０〜１８０度の範囲は、磁石装置８の赤道面１４（図２参照）に対する対称性から、図７Ａに示すように設定できる。すなわち、ピーク位置θが１８０度（θ＝１８０度）の位置に計測点Ｍ１を配置する。次に、計測点Ｍ１から計測点間隔（ｄθａ）離れた位置（θ＝１８０−ｄθａ）に、計測点Ｍ２を配置する。次に、計測点Ｍ２から計測点間隔（ｄθｂ）離れた位置（θ＝１８０−ｄθａ−ｄθｂ）に、計測点Ｍ３を配置する。最後に、計測点Ｍ３から計測点間隔（ｄθｃ）離れた位置（θ＝１８０−ｄθａ−ｄθｂ−ｄθｃ）に、計測点Ｍ４を配置する。
FIG. 7A shows two-dimensionally an example in which the measurement points M1 to M4 are arranged on the surface of the uniform
図７Ｂに、均一磁場空間３の表面上に計測点Ｍ１〜Ｍ４を配置した一例を、三次元的に示す。ｚ軸まわりの計測点間隔ｄφは、前記で述べてきたサンプリング定理等の原理から、ピーク位置θが９０度（θ＝９０度）での半値半幅ｄθ９０（＝ｄθｍａｘ、図６参照）に等しくする（ｄφ＝ｄθ９０）。これによれば、隣り合う計測点Ｍ２と計測点Ｍ２との計測点間隔より、隣り合う計測点Ｍ３と計測点Ｍ３との計測点間隔を長くすることができる。同様に、隣り合う計測点Ｍ３と計測点Ｍ３との計測点間隔より、隣り合う計測点Ｍ４と計測点Ｍ４との計測点間隔を長くすることができる。そして、計測点Ｍ１〜Ｍ４を最適に配置でき、計測点Ｍ１〜Ｍ４の個数を最少にできる。
FIG. 7B shows an example in which measurement points M1 to M4 are arranged on the surface of the uniform
図８に、均一磁場空間３の表面上の磁場の計測点Ｍ１〜Ｍ５の計測点間隔ｄθａ、ｄθｅ（ｄθｅ≠ｄθａ、ｄθｅ＞ｄθａ）を決める磁場分布測定方法の、図６に示した方法とは別の一例を示す。まず、ピーク位置θが０度（θ＝０度）の位置に計測点Ｍ１を配置する。次に、ピーク位置θが０度（θ＝０度）の位置における半値半幅ｄθａ（＝ｄθｍｉｎ＝ｄθ０）を図５、６のグラフから読み取って取得し、この半値半幅ｄθａを、所定のピーク位置θ（図８では４５度）に達しない計測点Ｍ１〜Ｍ３の計測点間隔とする。具体的には、計測点Ｍ１から計測点間隔（ｄθａ）離れた位置（θ＝ｄθａ）に、計測点Ｍ２を配置し、同様に、計測点Ｍ２から計測点間隔（ｄθａ）離れた位置（θ＝２×ｄθａ）に、計測点Ｍ３を配置する。なお、図８では、縦軸と横軸のスケールは異なっている。
FIG. 8 shows a magnetic field distribution measurement method for determining the measurement point intervals dθa and dθe (dθe ≠ dθa, dθe> dθa) of the magnetic field measurement points M1 to M5 on the surface of the uniform
次に、ピーク位置θが４５度における半値半幅ｄθｅを図５、６のグラフから読み取って取得し、この半値半幅ｄθｅを、少なくとも一方の計測点Ｍ４、Ｍ５が、ピーク位置θの４５度を超えている計測点Ｍ３〜Ｍ５の間の計測点間隔とする。具体的には、計測点Ｍ３から計測点間隔（ｄθｅ）離れた位置（θ＝２×ｄθａ＋ｄθｅ）に、計測点Ｍ４を配置し、同様に、計測点Ｍ４から計測点間隔（ｄθｅ）離れた位置（θ＝２×ｄθａ＋２×ｄθｅ）に、計測点Ｍ５を配置する。半値半幅ｄθｅは、半値半幅ｄθａに等しくなく（ｄθｅ≠ｄθａ）、半値半幅ｄθａより大きくなっている（ｄθｅ＞ｄθａ）。この例によっても、０〜９０度のどのピーク位置θにおいても、計測点間隔は、半値半幅ｄθを超えていない。このため、内挿演算等の算出の精度を低下させることがない。等しい大きさの計測間隔が繰り返し計算に使われるので、計算を単純化できる。ただ、計測点の個数は図６の場合よりも多くなる。どちらを選択するかは、計測時間との兼ね合いで決定すればよい。いずれにせよ、ピーク位置θが０度（θ＝０度）近傍の計測点間隔よりも、９０度（θ＝９０度）近傍の計測点間隔を大きくすることができ、その結果、計測点間隔を等間隔に配置するよりも、計測点Ｍ１〜Ｍ５の個数を減らすことができる。 Next, the half-value half-width dθe when the peak position θ is 45 degrees is obtained by reading from the graphs of FIGS. 5 and 6, and at least one of the measurement points M4 and M5 exceeds 45 degrees of the peak position θ. An interval between measurement points M3 to M5 is set. Specifically, the measurement point M4 is arranged at a position (θ = 2 × dθa + dθe) away from the measurement point interval (dθe) from the measurement point M3, and similarly, a position away from the measurement point M4 by the measurement point interval (dθe). The measurement point M5 is arranged at (θ = 2 × dθa + 2 × dθe). The half-value half-width dθe is not equal to the half-value half-width dθa (dθe ≠ dθa) and is larger than the half-value half-width dθa (dθe> dθa). Also in this example, the measurement point interval does not exceed the half-value half-width dθ at any peak position θ of 0 to 90 degrees. For this reason, the accuracy of calculation such as interpolation is not reduced. Since equal measurement intervals are used for repeated calculations, the calculation can be simplified. However, the number of measurement points is larger than in the case of FIG. Which one should be selected may be determined in consideration of the measurement time. In any case, the measurement point interval near 90 degrees (θ = 90 degrees) can be made larger than the measurement point interval near peak position θ of 0 degrees (θ = 0 degrees). The number of measurement points M1 to M5 can be reduced rather than arranging them at equal intervals.
図９Ａに、本発明の第１の実施形態に係る磁場分布測定用治具３２の正面図を示す。磁場分布測定用治具３２は、穴３１が開けられた非磁性で平板形状のホルダ２８と、ホルダ２８を中心軸１３（ｚ軸）まわりに回転できるように支持する座２９と、ホルダ２８の穴３１に嵌め込まれて保持される磁場センサ３０とを有している。ここで、磁場センサ３０は磁場強度が測定できるものであれば何でもよいが、磁気共鳴撮像装置９では高精度な測定を要するため、例えば、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）センサなどが用いられる。
FIG. 9A shows a front view of the magnetic field
ホルダ２８には、均一磁場空間３の表面の円弧と同じ大きさの円弧に沿った前記計測点Ｍ１〜Ｍ４のそれぞれの位置に穴３１が設けられている。計測点Ｍ１〜Ｍ４の計測点間隔は、前記磁場分布測定方法で説明した前記計測点間隔ｄθａ〜ｄθｃ、ｄθｅと同じになるように設けられている。このため、ホルダ２８の隣り合う穴３１の間隔は、ｚ軸（θ＝０度および１８０度)近傍よりも、ｚ軸から離れた赤道面１４（θ＝９０度）近傍の方が広くなるという外見的特徴を持っている。このような磁場分布測定用治具３２を使うことで、位置θに依存して変動する前記計測点間隔ｄθａ〜ｄθｃ、ｄθｅで磁場分布を測定することが可能になる。
The
図９Ｂに、磁場分布測定時に本発明の第１の実施形態に係る磁場分布測定用治具３２を、磁石装置８に設置した様子を示す。磁場分布測定時には、複数の全ての穴３１が、均一磁場空間３の表面上に配置されるように、磁場分布測定用治具３２を磁石装置８にセッティングする。また、磁性材（シム）１７はシムトレイ１５、１６から取り除いておく。そして、磁場センサ３０を、複数の穴３１に、順次、嵌めては、磁石装置８に固定された座２９でホルダ２８を回転させながら、方位角φの間隔ｄφ（図７Ｂ参照）毎に磁場強度を測定する。これにより、全ての計測点Ｍ１〜Ｍ４に対して測定が行え、高精度な磁場分布、さらには、高精度な均一度を取得することができる。この磁場分布は、シム１７によらない磁場発生源（磁極）１、２によって発生させた磁場の磁場分布である。この計測結果に基づいて、１つ又は複数のシム１７をシムトレイ１５、１６に配置し、再度、前記と同様に高精度な均一度を取得する。このようなシム１７の配置と高精度な均一度の取得との繰り返しにより、前記磁場空間３内の磁場の均一度を向上させることができる。
FIG. 9B shows a state in which the magnetic field
なお、第１の実施形態では、磁石装置８として、磁場発生源（磁極）１、２に永久磁石６、７（図２参照）を採用している例を示したが、これに限らず、永久磁石６、７に替えて、例えば、超電導磁石を採用してもよい。
In the first embodiment, the example in which the
（第２の実施形態）
図１０に、本発明の第２の実施形態に係る磁場分布測定用治具３２を示す。第２の実施形態の磁場分布測定用治具３２が、第１の実施形態の磁場分布測定用治具３２と異なる点は、穴３１それぞれに、磁場センサ３０が嵌め込まれている点である。穴３１から穴３１へ磁場センサ３０を差し替える必要がなく、磁場分布の測定に際して、ｚ軸回りに１回転のみさせればよく、差し替える度に回転させる必要がない。これにより、磁場分布測定に要する時間を短縮することができる。
(Second Embodiment)
FIG. 10 shows a magnetic field
また、第１の実施形態の四角形状のホルダ２８に対して、第２の実施形態では、ホルダ３３が半月形状になっている点が異なっている。半月形状のホルダ３３の外周に沿って、穴３１が設けられ、半月形状のホルダ３３の外周と、均一磁場空間３の外形とは平行にセッティングされることになる。このため、セッティングを行う者は磁石装置８と磁場分布測定用治具３２の位置関係を把握し易いという利点がある。第２の実施形態では半円（半月）形状の場合を例示したが、これに限らず、ホルダ３３は、外周が均一磁場空間３の外形に沿い平行な円板であっても、また、球体であってもよいことは明らかである。
Further, the second embodiment is different from the
（第３の実施形態）
図１１Ａに、本発明の第３の実施形態に係る磁石装置８の斜視図を示す。第３の実施形態の磁石装置８は、第１の実施形態の垂直磁場型の磁石装置８の類型であり、第１の実施形態の垂直磁場型の磁石装置８を横に９０度倒したような構造になっている。これに伴い、ｚ軸も９０度倒して水平方向に変更している。このため、第３の実施形態の磁石装置８でも、第１の実施形態の磁石装置８と同様の議論ができ、同様の効果を得ることができる。
(Third embodiment)
FIG. 11A shows a perspective view of a
図１１Ｂに、磁場分布測定時に本発明の第３の実施形態に係る磁場分布測定用治具３２を、磁石装置８に設置した様子を示す。ｚ軸が水平になったことに伴い、第１の実施形態と同様な効果を得るために、ホルダ２８もｚ軸の回り、すなわち、水平軸の回りに回転させる必要がある。そこで、座２９を水平軸であるｚ軸の回りに回転可能なように変更している。第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、最適かつ最少の計測点により高精度な磁場分布を測定することができ、高精度な均一度を算出できる。
FIG. 11B shows a state in which the magnetic field
（第４の実施形態）
図１２Ａに、本発明の第４の実施形態に係る磁石装置８の斜視図を示す。第４の実施形態の磁石装置８は、水平磁場型の磁石装置であり、ｚ軸は水平方向を向いている。磁石装置８は、中心軸がｚ軸に一致する円筒形状の真空容器４１と、真空容器４１の内側の壁に沿って配置され中心軸がｚ軸に一致する円筒形状の磁場均一度調整装置（シムトレイ）４５と、真空容器４１の上部に配置された冷凍機４６とを有している。
(Fourth embodiment)
FIG. 12A shows a perspective view of a
図１２Ｂに、本発明の第４の実施形態に係る磁石装置８の縦断面図を示す。磁石装置８には、均一磁場空間３を囲うように配置された二重円筒状の真空容器４１と、真空容器４１の内側に配置された輻射シールド４２と、さらに輻射シールド４２の内側に配置された冷媒容器４３と、その冷媒容器４３の内側に配置され、主磁場を発生するための、超電導線からなる円環形状の主コイル５１と、磁石装置８の外部への漏洩磁場を低減するために、主コイル５１とは逆方向に通電され、超電導線からなる円環形状の遮蔽コイル５２とが、それぞれの中心軸１３をｚ軸に一致させるように同軸状に配置されている。また、冷媒容器４３には、主コイル５１と遮蔽コイル５２を超電導に保つための極低温冷媒、例えば、液体ヘリウム４４が格納されている。極低温冷媒は、冷凍機４６（図１２Ａ参照）によって極低温を維持することができる。
FIG. 12B shows a longitudinal sectional view of the
均一磁場空間３はどのような形状であっても構わないが、多くの場合、球状、あるいは偏平な回転楕円体である。第４の実施形態では、半径ｒの球状の空間を均一磁場空間３として例示している。磁場空間３における磁場の向き４に、ｚ軸の正方向を一致させている。複数の主コイル５１の点対称の対称点となる磁石中心１２が、ｚ軸上に設定され、磁石中心１２を含んでｚ軸を法線とする平面を、赤道面１４と定義している。磁石中心１２は、均一磁場空間３の外形の球状の中心に略一致している。
The uniform
均一磁場空間３の外形の表面上の任意の点のスイープ計測点Ｍ０で、磁場の強度を計測する場合を考えると、スイープ計測点Ｍ０の位置は、均一磁場空間３の外形の球状の半径ｒと、磁石中心１２からスイープ計測点Ｍ０への方向と中心軸１３（ｚ軸）とのなす仰角θと、中心軸１３（ｚ軸）周りの角度（方位角）φとによって一意に定めることができる。
Considering the case where the intensity of the magnetic field is measured at a sweep measurement point M0 at an arbitrary point on the outer surface of the uniform
磁場均一度調整装置（シムトレイ）４５は、二重円筒状の真空容器４１の内周側の面に沿って配置され、円筒形状をしている。シムトレイ４５には、磁性材（シム）１７が螺合等により埋め込まれて保持され、シムトレイ４５上の任意の場所に配置できるようになっている。シム１７をシムトレイ４５に配置することで、均一磁場空間３の磁束を移動させる制御（いわゆるシミング作業）を行い、均一磁場空間３における磁場の均一度を向上できる。シム１７には、永久磁石や鉄などを用いることができる。
The magnetic field uniformity adjusting device (shim tray) 45 is disposed along the inner peripheral surface of the double
シムトレイ４５の円筒上におけるシム１７の位置は、赤道面１４上のシムトレイ中心２４を原点（ゼロ）とする円筒の長さ方向のＲ座標と、前記ｚ軸周りの角度（方位角）φとによって一意に定めることができる。図１２Ｂでは、シム１７を、シムトレイ４５上のＲ＝０（ゼロ）の位置と、Ｒ＝ＲＡの位置に配置した場合を示している。
The position of the
図１３に、本発明の第４の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置９の概略図を示す。磁気共鳴撮像装置９は、第４の実施形態の磁石装置８を搭載し、さらに、磁場均一度調整装置（シムトレイ）４５のｚ軸（中心軸１３）側に傾斜磁場コイル４８を配置し、さらに傾斜磁場コイル４８のｚ軸（中心軸１３）側にＲＦ送受信コイル５０が配置されている。そして、磁石装置８の外側には、傾斜磁場コイル４８やＲＦ送受信コイル５０を駆動するための駆動装置２２や制御装置２３が具備されている。傾斜磁場コイル４８は、磁場均一度調整装置（シムトレイ）４５の内周側の面に沿って配置され、ＲＦ送受信コイル５０は、傾斜磁場コイル４８の内周側の面に沿って配置されている。シムトレイ４５は、真空容器４１と傾斜磁場コイル４８との間の隙間に配置される例や、傾斜磁場コイル４８の構造上の隙間に配置される例などがあり、どのような方法であっても本質に影響はないが、第４の実施形態（図１３）では、真空容器４１と傾斜磁場コイル４８との隙間の領域に配置した例を図示している。
FIG. 13 shows a schematic diagram of a magnetic
均一磁場空間３とシムトレイ４５とは、赤道面１４上のそれぞれの位置で最短距離となるから、シム１７がシムトレイ４５と赤道面１４とが交差する位置（Ｒ＝０）、すなわちシムトレイ中心５３（２４）に配置された場合、シム１７が均一磁場空間（撮像空間）３の磁場分布に与える影響が最大となる。逆に、シムトレイ端部５４にシム１７が配置された場合は均一磁場空間３の磁場分布に与える影響は最小となる。また、シム１７が、シムトレイ中心５３（２４）とシムトレイ端部５４の間に配置された場合は、均一磁場空間３の磁場分布に与える影響は、シムトレイ中心５３（２４）に配置された場合と、シムトレイ端部５４に配置された場合との間の値になる。
Since the uniform
図１４に、第４の実施形態の磁石装置８において、１つのシム１７をシムトレイ４５のシムトレイ中心２４上（Ｒ＝０）とシムトレイ中心２４上からＲＡ離れたところ（Ｒ＝ＲＡ）のそれぞれに配置した場合に、それらのシム１７が均一磁場空間３の表面上に作る磁場分布５６と５７を示している。これらの磁場分布５６、５７は、スイープ計測点Ｍ０（図１２Ｂ参照）で、磁場強度を計測しながら、スイープ計測点Ｍ０をθ方向に移動させることで、計測することができる。移動するスイープ計測点Ｍ０には、磁場センサを配置させる。なお、この計測に替えて、シミュレーションにより磁場分布５６、５７を算出してもよい。また、磁石装置８の中心軸（ｚ軸）１３回りの対称性より、これらのθ方向の磁場分布５６、５７の傾向は、任意の方位角φにおいて成立している。
In FIG. 14, in the
図１４より、Ｒ＝０の場合、すなわちシム１７をシムトレイ中心２４に置いた場合の磁場分布５６は、Ｒ＝ＲＡの場合の磁場分布５７に対し、ピーク位置θ０におけるピーク強度が、ピーク位置θＡにおけるピーク強度より大きく、かつ、半値半幅ｄθ０が、半値半幅ｄθＡより狭い、鋭いピークのある磁場分布となっている。図１４のグラフは、第１の実施形態の図１４のグラフに対し、θを９０度ずらした(傾けた)ものに相当している。すなわち、第１の実施形態と同様に、サンプリング定理により、磁場分布５６、５７を正確に知るには、半値半幅ｄθ０、ｄθＡ以下の計測点間隔で、磁場分布５６、５７を計測しなければならない。そして、半値半幅ｄθ０、ｄθＡは、ピーク位置θ０、θＡによって、すなわち、シム１７をシムトレイ４５に置いた位置（Ｒ）によって、異なる値を取っている。つまり半値半幅ｄθ０、ｄθＡは、ピーク位置θ０、θＡやシム１７の位置Ｒ＝０、ＲＡにおける計測点間隔の最大値を示していることになる。なお、ピーク位置θ０、θＡと、シム１７の位置Ｒ＝０、ＲＡとは、物理現象として一対一に対応するので、ピーク位置θ０、θＡは、シム１７の位置を表すために、Ｒ値の代用としても用いることができる。
From FIG. 14, when R = 0, that is, when the
図１５に、磁場分布のピーク位置θと、そのピーク位置θにおける均一磁場空間３の表面上の磁場分布の半値半幅ｄθとの関係のシミュレーション結果を示している。さらに、均一磁場空間３の表面上の磁場の計測点Ｍ１〜Ｍ４の計測点間隔ｄθａ〜ｄθｃを決める磁場分布測定方法の一例を示している。図１５のグラフは、ピーク位置θとして０度から９０度までを表示しているが、９０度から１８０度までについては、９０度（赤道面１４）に対して対称な値を取る。そうすると、この図１５のグラフも第１の実施形態の図６のグラフを９０度分ずらしたものになっている。なお、図１５でも、縦軸と横軸のスケールは異なっている。
FIG. 15 shows a simulation result of the relationship between the peak position θ of the magnetic field distribution and the half-value half width dθ of the magnetic field distribution on the surface of the uniform
図１５によれば、ピーク位置θが９０度近傍における半値半幅ｄθｍｉｎ（ｄθａ＝ｄθ０）に対し、ピーク位置θが前記θＡの半値半幅ｄθＡの方が大きくなっており、さらに、０度近傍の半値半幅ｄθｍａｘの方が大きくなっていることがわかる。そして、０度近傍の半値半幅ｄθｍａｘは、９０度近傍の半値半幅ｄθｍｉｎの２倍以上で略３倍になっている。すなわち、ピーク位置θが０度から９０度間で、ピーク位置θが大きくなればなる程、半値半幅ｄθは小さくなる減少関数になっていることがわかる。そして、計測点間隔は、サンプリング定理より、半値半幅ｄθを最大の計測点間隔として、それ以下に設定されるので、半値半幅ｄθがピーク位置θによって大きさを変えるということは、計測点間隔もピーク位置θによって大きさを変えることができることになる。そして、ピーク位置θに応じて半値半幅ｄθの許容範囲で、計測点間隔を大きくすることで、磁場分布の測定精度あるいは内挿演算精度を高精度に維持したまま計測点の数を減らすことができる。つまり、計測点間隔を、図１５のグラフのカーブにしたがって導かれる半値半幅ｄθ以下になるように、ピーク位置θ（計測点に相当）に応じて計測点間隔の大きさを変えることにすれば、最適かつ最少の計測点配置により、高精度に磁場分布が測定できる。 According to FIG. 15, the half-value half-width dθ A with the peak position θ being θ A is larger than the half-value half-width dθmin (dθa = dθ 0 ) when the peak position θ is around 90 degrees, and further, 0 degree It can be seen that the half width at half maximum dθmax in the vicinity is larger. The half-value half-width dθmax near 0 degrees is approximately three times as large as twice or more the half-value half-width dθmin near 90 degrees. That is, it can be seen that the half-value half-width dθ is a decreasing function that decreases as the peak position θ is between 0 and 90 degrees and the peak position θ increases. The measurement point interval is set to be less than or equal to the half-value half-width dθ as the maximum measurement point interval according to the sampling theorem. Therefore, changing the size of the half-value half-width dθ according to the peak position θ The size can be changed by the peak position θ. Then, by increasing the measurement point interval within an allowable range of the half value half width dθ according to the peak position θ, the number of measurement points can be reduced while maintaining the measurement accuracy of the magnetic field distribution or the accuracy of the interpolation calculation with high accuracy. it can. That is, if the size of the measurement point interval is changed according to the peak position θ (corresponding to the measurement point) so that the measurement point interval becomes equal to or less than the half-value half width dθ derived according to the curve of the graph of FIG. The magnetic field distribution can be measured with high accuracy by the optimum and minimum measurement point arrangement.
そして、磁場分布測定方法としての均一磁場空間３の表面上の磁場の計測点Ｍ１〜Ｍ４の計測点間隔ｄθａ〜ｄθｃの決定方法について説明する。まず、ピーク位置θが９０度（θ＝９０度）の位置に計測点Ｍ１を配置する。次に、ピーク位置θが９０度（θ＝９０度）の位置における半値半幅ｄθａ（＝ｄθｍｉｎ＝ｄθ０）を図１５グラフから読み取って取得し（あるいは、シミュレーションによって取得してもよい。以下、同様）、この半値半幅ｄθａを、計測点Ｍ１と計測点Ｍ２の間の計測点間隔（ｄθａ）とする。具体的には、計測点Ｍ１から計測点間隔（ｄθａ）離れた位置に、計測点Ｍ２を配置する。
A method for determining the measurement point intervals dθa to dθc of the magnetic field measurement points M1 to M4 on the surface of the uniform
次に、ピーク位置θが計測点Ｍ２の位置（θ＝９０−ｄθａ）における半値半幅ｄθｂを図１５グラフから読み取って取得し、この半値半幅ｄθｂを、計測点Ｍ２と計測点Ｍ３の間の計測点間隔（ｄθｂ）とする。半値半幅ｄθｂは、半値半幅ｄθａとは読み取った際のピーク位置θが異なる（９０−ｄθａ≠９０）ので、異なった値になり（ｄθｂ≠ｄθａ）、半値半幅ｄθａより大きくなる（ｄθｂ＞ｄθａ）。具体的には、計測点Ｍ２から計測点間隔（ｄθｂ）離れた位置（θ＝９０−（ｄθａ＋ｄθｂ））に、計測点Ｍ３を配置する。 Next, the half-value half-width dθb at the position where the peak position θ is the measurement point M2 (θ = 90−dθa) is obtained by reading from the graph of FIG. 15, and this half-value half-width dθb is measured between the measurement point M2 and the measurement point M3. The point interval (dθb) is used. The half-value half-width dθb is different from the half-value half-width dθa because the peak position θ at the time of reading is different (90−dθa ≠ 90). . Specifically, the measurement point M3 is arranged at a position (θ = 90− (dθa + dθb)) away from the measurement point M2 by the measurement point interval (dθb).
同様に、ピーク位置θが計測点Ｍ３の位置（θ＝９０−（ｄθａ＋ｄθｂ））における半値半幅ｄθｃを図１５グラフから読み取って取得し、この半値半幅ｄθｃを、計測点Ｍ３と計測点Ｍ４の間の計測点間隔（ｄθｃ）とする。半値半幅ｄθｃは、半値半幅ｄθａ、ｄθｂとは読み取った際のピーク位置θが異なる（９０−（ｄθａ＋ｄθｂ）≠９０、９０−（ｄθａ＋ｄθｂ）≠９０−ｄθａ）ので、異なった値になり（ｄθｃ≠ｄθａ、ｄθｃ≠ｄθｂ）、半値半幅ｄθａ、ｄθｂより大きくなる（ｄθｃ＞ｄθｂ＞ｄθａ）。具体的には、計測点Ｍ３から計測点間隔（ｄθｃ）離れた位置（θ＝９０−（ｄθａ＋ｄθｂ＋ｄθｃ））に、計測点Ｍ４を配置する。そして、０度近傍の半値半幅ｄθｍａｘは、９０度近傍の半値半幅ｄθｍｉｎの２倍以上で略３倍になっていることから、計測点間隔もその最小値と最大値とで、最大値を最小値の２倍以上で３倍程度に設定できる。 Similarly, the half-value half width dθc at the peak position θ at the measurement point M3 (θ = 90− (dθa + dθb)) is obtained by reading from the graph of FIG. 15, and this half-value half-width dθc is obtained between the measurement point M3 and the measurement point M4. The measurement point interval (dθc). The half-value half-width dθc is different from the half-value half-widths dθa and dθb because the peak positions θ when read are different (90− (dθa + dθb) ≠ 90, 90− (dθa + dθb) ≠ 90−dθa). dθa, dθc ≠ dθb), and half width at half maximum dθa, dθb (dθc> dθb> dθa). Specifically, the measurement point M4 is arranged at a position (θ = 90− (dθa + dθb + dθc)) away from the measurement point M3 by the measurement point interval (dθc). Since the half-value half-width dθmax near 0 degrees is twice or more than the half-value half-width dθmin near 90 degrees and is almost tripled, the measurement point interval is the minimum value and the maximum value, and the maximum value is minimized. It can be set to about 3 times more than twice the value.
図１６Ａに、均一磁場空間３の表面上に計測点Ｍ１〜Ｍ４を配置した一例を、二次元的に示す。計測点Ｍ１〜Ｍ４の配置の作業は、まず、計測点Ｍ１〜Ｍ４の位置が９０度（θ＝９０度）から０度（θ＝０度）の範囲で繰り返される。そして、ピーク位置θが９０〜１８０度の範囲は、磁石装置８の赤道面１４（図１２Ｂ参照）に対する対称性から、図１６Ａに示すように設定できる。すなわち、ピーク位置θが９０度（θ＝９０度）の位置には、既に計測点Ｍ１が配置されているので、更なる計測点Ｍ１の配置は省略して、次に、計測点Ｍ１から計測点間隔（ｄθａ）離れた位置（θ＝９０＋ｄθａ）に、計測点Ｍ２を配置する。次に、計測点Ｍ２から計測点間隔（ｄθｂ）離れた位置（θ＝９０＋ｄθａ＋ｄθｂ）に、計測点Ｍ３を配置する。最後に、計測点Ｍ３から計測点間隔（ｄθｃ）離れた位置（θ＝９０＋ｄθａ＋ｄθｂ＋ｄθｃ）に、計測点Ｍ４を配置する。
FIG. 16A shows two-dimensionally an example in which the measurement points M1 to M4 are arranged on the surface of the uniform
図１６Ｂに、均一磁場空間３の表面上に計測点Ｍ１〜Ｍ４を配置した一例を、三次元的に示す。ｚ軸まわりの計測点間隔ｄφは、前記で述べてきたサンプリング定理等の原理から、ピーク位置θが９０度（θ＝９０度）での半値半幅ｄθ９０（＝ｄθｍｉｎ、図１５参照）に等しくする（ｄφ＝ｄθ９０）。これによれば、隣り合う計測点Ｍ４と計測点Ｍ４との計測点間隔より、隣り合う計測点Ｍ３と計測点Ｍ３との計測点間隔を長くすることができる。同様に、隣り合う計測点Ｍ３と計測点Ｍ３との計測点間隔より、隣り合う計測点Ｍ２と計測点Ｍ２との計測点間隔を長くすることができる。また、隣り合う計測点Ｍ２と計測点Ｍ２との計測点間隔より、隣り合う計測点Ｍ１と計測点Ｍ１との計測点間隔を長くすることができる。そして、計測点Ｍ１〜Ｍ４を最適に配置でき、計測点Ｍ１〜Ｍ４の個数を最少にできる。
FIG. 16B three-dimensionally shows an example in which the measurement points M1 to M4 are arranged on the surface of the uniform
図１７に、磁場分布測定時に本発明の第４の実施形態に係る磁場分布測定用治具３２を、磁石装置８に設置した様子を示す。第４の実施形態でも第１の実施形態と同様の磁場分布測定用治具３２を用いることができるが、第４の実施形態では、第３の実施形態と同様に、ｚ軸が水平方向を向いているので、座２９を水平軸であるｚ軸の回りに回転可能なように変更している。
FIG. 17 shows a state in which the magnetic field
また、第４の実施形態でも、ホルダ２８には、均一磁場空間３の表面の円弧と同じ大きさの円弧に沿った前記計測点Ｍ１〜Ｍ４のそれぞれの位置に穴３１が設けられているが、計測点Ｍ１〜Ｍ４の計測点間隔は、第４の実施形態の磁場分布測定方法で説明した前記計測点間隔ｄθａ〜ｄθｃと同じになるように設けられている。このため、ホルダ２８の隣り合う穴３１の間隔は、ｚ軸（θ＝０度および１８０度)近傍よりも、ｚ軸から離れた赤道面１４（θ＝９０度）近傍の方が狭くなるという外見的特徴を持っている。このような磁場分布測定用治具３２を使うことで、位置θに依存して変動する前記計測点間隔ｄθａ〜ｄθｃで磁場分布を測定することが可能になる。
Also in the fourth embodiment, the
１、２ 磁極
３ （均一）磁場空間（撮像領域）
４ 磁場空間における磁場の向き
８ 磁石装置
９ 磁気共鳴撮像装置
１２ 磁石中心（磁石対称点）
１３ 中心軸
１４ 赤道面（磁石対称面）
１５、１６ 磁場均一度調整装置（シムトレイ）
１７ 磁性材（シム）
２４、２５ シムトレイ中心（Ｒ＝０）
２８ ホルダ
２９ 座
３０ 磁場センサ
３１ ホルダに設けられた穴
３２ 磁場分布測定用治具
３３ 半月板状のホルダ
４４ 液体ヘリウム
４５ 磁場均一度調整装置（シムトレイ）
５３ シムトレイ中心
５４ シムトレイ端部
1, 2 Magnetic pole 3 (Uniform) Magnetic field space (imaging area)
4 Direction of magnetic field in
13
15, 16 Magnetic field uniformity adjustment device (Shim tray)
17 Magnetic material (Shim)
24, 25 Shim tray center (R = 0)
28
53 Center of
Claims (11)
前記磁性材の前記磁場均一度調整装置に配置する位置を変えながら、前記磁性材が前記磁場空間の表面に作る磁場分布を取得し、
前記磁場分布のピーク位置に対する前記磁場分布の半値半幅の関数を設定し、
前記磁場空間の表面上に配置し前記磁場を計測する複数の計測点の間隔を、前記計測点を置いた位置に一致する前記ピーク位置から前記関数によって導かれる前記半値半幅以下になるように、前記計測点の位置によって前記間隔の大きさを変えることを特徴とする磁場分布測定方法。 The magnetic field space in a magnet device comprising: a magnetic field generation source that generates a magnetic field in the magnetic field space; and a magnetic field uniformity adjusting device that non-uniformly arranges a plurality of magnetic materials to improve the uniformity of the magnetic field in the magnetic field space. In the magnetic field distribution measurement method of
While changing the position of the magnetic material arranged in the magnetic field uniformity adjusting device, obtain the magnetic field distribution that the magnetic material creates on the surface of the magnetic field space,
Set a half-width function of the magnetic field distribution with respect to the peak position of the magnetic field distribution,
The interval between a plurality of measurement points that are arranged on the surface of the magnetic field space and measure the magnetic field is equal to or less than the half-value half width derived by the function from the peak position that coincides with the position where the measurement point is placed. A magnetic field distribution measuring method, wherein the distance is changed according to the position of the measurement point.
前記角度が略０度および略１８０度における前記間隔よりも、前記角度が略９０度における前記間隔の方が広いことを特徴とする請求項２に記載の磁場分布測定方法。 The magnetic field homogeneity adjusting device has a pair of disks arranged to face the direction of the magnetic field so as to sandwich the magnetic field space, and supports a plurality of the magnetic materials,
3. The magnetic field distribution measurement method according to claim 2, wherein the interval when the angle is approximately 90 degrees is wider than the interval when the angle is approximately 0 degrees and approximately 180 degrees.
前記角度が略０度および略１８０度における前記間隔の方が、前記角度が略９０度における前記間隔よりも広いことを特徴とする請求項２に記載の磁場分布測定方法。 The magnetic field uniformity adjusting device has a cylinder that supports the plurality of magnetic materials, a central axis is parallel to the direction of the magnetic field, and surrounds the magnetic field space,
The magnetic field distribution measurement method according to claim 2, wherein the interval at the angle of approximately 0 degrees and approximately 180 degrees is wider than the interval at the angle of approximately 90 degrees.
前記磁性材の前記磁場均一度調整装置に配置する位置を変えたときに、前記磁性材が前記磁場空間の表面に作る磁場分布を用いて設定した、前記磁場分布のピーク位置に対する前記磁場分布の半値半幅の関数を用いて、前記磁場空間の表面上に配置し前記磁場を計測する複数の計測点の間隔を、前記計測点を置いた位置に一致する前記ピーク位置から前記関数によって導かれる前記半値半幅以下になるように、前記計測点の位置によって前記間隔の大きさを変えている前記計測点に、磁場センサを固定するホルダと、
前記ホルダを、前記磁場空間における磁場の向きに平行な回転軸のまわりに回転させることが出来るように構成された座とを有することを特徴とする磁場分布測定用治具。 The magnetic field space in a magnet device comprising: a magnetic field generation source that generates a magnetic field in the magnetic field space; and a magnetic field uniformity adjusting device that non-uniformly arranges a plurality of magnetic materials to improve the uniformity of the magnetic field in the magnetic field space. In the magnetic field distribution measurement jig of
When the position of the magnetic material to be arranged in the magnetic field uniformity adjusting device is changed, the magnetic field distribution with respect to the peak position of the magnetic field distribution set by using the magnetic field distribution that the magnetic material creates on the surface of the magnetic field space. Using a half-value half-width function, the interval between a plurality of measurement points arranged on the surface of the magnetic field space and measuring the magnetic field is derived by the function from the peak position that coincides with the position where the measurement point is placed. A holder for fixing a magnetic field sensor to the measurement point where the size of the interval is changed according to the position of the measurement point so as to be equal to or less than a half value half width;
A jig for measuring a magnetic field distribution, comprising: a seat configured to be able to rotate the holder around a rotation axis parallel to a direction of a magnetic field in the magnetic field space.
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