JP5349177B2

JP5349177B2 - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP5349177B2
Application number: JP2009162786A
Authority: JP
Inventors: 政晃岩佐; 良知坂倉; 和人野上; 秀和田中
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-07-09
Also published as: US20110006769A1; CN101957438A; CN101957438B; JP2011015840A; US8575934B2

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置は、磁気共鳴現象を利用して被検体内を画像化する装置である。かかる磁気共鳴イメージング装置は、撮像領域に静磁場を発生させる静磁場磁石、静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイル、傾斜磁場が印加された被検体から磁気共鳴信号を受信する高周波コイルなどを備える。

そして、従来の磁気共鳴イメージング装置の中には、撮像領域内の静磁場不均一を補正するためのシミング手段を有するものもある。このシミング手段の一例としては、例えば、板状に形成された金属シムを用いた技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の技術では、所定枚数の金属シムを重ねて静磁場磁石付近の各所に配置することで、静磁場の不均一性が補正される。

特開平８−２９９３０４号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、傾斜磁場コイルに設けられた金属シムが動く場合があり、金属シムの動きによって画像にノイズが生じるという課題があった。

具体的には、撮像中、傾斜磁場コイルによって傾斜磁場が発生すると、金属シムに渦電流が誘起される。複数の金属シムが設けられている場合、この渦電流によって、各金属シム間に電位差が生じる。その状態で、例えば傾斜磁場コイルの振動によって各金属シムの相対位置が変化すると、それぞれの金属面が接近することで金属シムの端部に微弱な放電現象が発生する。この放電現象はポップノイズとなり、このポップノイズによって、撮影画像にノイズが生じることになる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金属シムの動きを抑制することで、画像に生じるノイズを低減させることができる磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、磁気共鳴イメージング装置が、被検体が置かれる撮像領域に静磁場を発生させる静磁場発生部と、前記静磁場内に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生部と、前記静磁場の均一度を調整する複数の板状の金属シムと、前記複数の金属シムを積層させた状態で保持するシム保持部とを備え、前記複数の金属シムは、それぞれ、所定の位置を所定の角度に折り曲げることで形成された折り曲げ突部を有し、一の金属シムが有する折り曲げ突部が他の金属シムが有する折り曲げ突部の裏側に当接するように積層されていることを特徴とする。

請求項１記載の本発明によれば、金属シムの動きを抑制することで、画像に生じるノイズを低減させることができるという効果を奏する。

図１は、本実施例に係るＭＲＩ装置の構成を示す構成図である。図２は、傾斜磁場コイルの構造を示す斜視図である。図３は、シムトレイの詳細を示す斜視図である。図４は、鉄シムの詳細を示す斜視図である。図５は、シムトレイのポケットに固定された鉄シムの様子を示す上面図である。図６は、シムトレイのポケットに固定された鉄シムの様子を示す側面図である。図７は、シムトレイのポケットに固定された鉄シムの様子を示す下面図である。図８は、鉄シムが固定されるまでの手順を説明するための図である。図９は、本実施例に係る磁気共鳴イメージング装置の変形例を説明するための図（１）である。図１０は、本実施例に係る磁気共鳴イメージング装置の変形例を説明するための図（２）である。

以下に、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例では、金属シムとして鉄シムを用いた場合について説明する。また、以下では、磁気共鳴イメージング装置を「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」と呼ぶ。

まず、本実施例に係るＭＲＩ装置１００の構成について説明する。図１は、本実施例に係るＭＲＩ装置１００の構成を示す構成図である。図１に示すように、このＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１０と、傾斜磁場コイル２０と、ＲＦコイル３０と、天板４０と、傾斜磁場電源５１と、送信部５２と、受信部５３と、シーケンス制御装置５４と、計算機システム５５とを有する。

静磁場磁石１０は、概略円筒形状の真空容器１１と、真空容器１１の中で冷却液に浸漬された超伝導コイル１２とを有し、撮像領域であるボア（静磁場磁石１０の円筒内部の空間）内に静磁場を発生させる。

傾斜磁場コイル２０は、概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル２０は、傾斜磁場電源５１から供給される電流によりＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に傾斜磁場を印加するメインコイル２１と、メインコイル２１の漏洩磁場をキャンセルするシールドコイル２２とを有している。

ここで、メインコイル２１とシールドコイル２２との間には、シムトレイ挿入ガイド２３が形成されている。このシムトレイ挿入ガイド２３には、ボア内の磁場不均一を補正するための鉄シム７１を収納したシムトレイ６１が挿入される。かかる傾斜磁場コイル２０の構造については、後に詳細に説明する。

ＲＦコイル３０は、傾斜磁場コイル２０の内側に、被検体Ｐを挟んで対向するように固定されている。このＲＦコイル３０は、送信部５２から送信されるＲＦパルスを被検体Ｐに照射し、また、水素原子核の励起によって被検体Ｐから放出される磁気共鳴信号を受信する。

天板４０は、図示していない寝台に水平方向へ移動可能に設けられており、撮影時には被検体Ｐが載置されてボア内へ移動される。傾斜磁場電源５１は、シーケンス制御装置５４からの指示に基づいて、傾斜磁場コイル２０に電流を供給する。

送信部５２は、シーケンス制御装置５４からの指示に基づいて、ＲＦコイル３０にＲＦパルスを送信する。受信部５３は、ＲＦコイル３０によって受信された磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号をデジタル化して得られる生データをシーケンス制御装置５４に対して送信する。

シーケンス制御装置５４は、計算機システム５５による制御のもと、傾斜磁場電源５１、送信部５２および受信部５３をそれぞれ駆動することによって被検体Ｐのスキャンを行う。そして、シーケンス制御装置５４は、スキャンを行った結果、受信部５３から生データが送信されると、その生データを計算機システム５５に送信する。

計算機システム５５は、ＭＲＩ装置１００全体を制御する。具体的には、この計算機システム５５は、操作者から各種入力を受け付ける入力部や、操作者から入力される撮像条件に基づいてシーケンス制御装置５４にスキャンを実行させるシーケンス制御部、シーケンス制御装置５４から送信された生データに基づいて画像を再構成する画像再構成部、再構成された画像などを記憶する記憶部、再構成された画像など各種情報を表示する表示部、操作者からの指示に基づいて各機能部の動作を制御する主制御部などを有する。

次に、図１に示した傾斜磁場コイル２０の構造について説明する。図２は、傾斜磁場コイル２０の構造を示す斜視図である。同図に示すように、傾斜磁場コイル２０は、概略円筒状のメインコイル２１とシールドコイル２２とを有しており、メインコイル２１とシールドコイル２２との間には、複数のシムトレイ挿入ガイド２３が形成されている。

シムトレイ挿入ガイド２３は、傾斜磁場コイル２０の両端面に開口を形成し、傾斜磁場コイル２０の長手方向に全長にわたって形成された貫通穴である。このシムトレイ挿入ガイド２３は、メインコイル２１とシールドコイル２２とで挟まれた領域に互いに平行に円周方向に等間隔に形成されている。そして、各シムトレイ挿入ガイド２３には、それぞれシムトレイ６１が挿入されており、各シムトレイ６１は、傾斜磁場コイル２０の中央部に固定されている。

シムトレイ６１は、非磁性かつ非電導性材料である樹脂にて作製され、概略棒状を成し、傾斜磁場コイル２０の両端部を除いた長さを有している。図３は、シムトレイ６１の詳細を示す斜視図である。同図に示すように、シムトレイ６１の長手方向に連続して形成された複数のポケット６１ａを有する。そして、各ポケット６１ａには、撮像領域中間部の静磁場を補正する目的で、必要な箇所に必要な枚数の鉄シム７１が収納されている。

鉄シム７１は、静磁場の均一度を調整する板状の部材である。図４は、鉄シム７１の詳細を示す斜視図である。同図に示すように、鉄シム７１は、あらかじめ決められた所定の角度に折り曲げることによって作製される。このように、鉄シム７１を折り曲げることによって、鉄シム７１に折り曲げ突部７１ａが形成される。なお、本実施例では、鉄シム７１が、Ｖ字状に折り曲げられることで一つの折り曲げ突部を有するように形成されている場合について説明するが、例えばＷ字状など、複数の折り曲げ突部を有するように形成されてもよい。

次に、鉄シム７１の固定方法について説明する。図５は、シムトレイ６１のポケット６１ａに固定された鉄シム７１の様子を示す上面図である。また、図６は、シムトレイ６１のポケット６１ａに固定された鉄シム７１の様子を示す側面図である。また、図７は、シムトレイ６１のポケット６１ａに固定された鉄シム７１の様子を示す下面図である。

図５および図６に示すように、ポケット６１ａには、所定枚数の複数の鉄シム７１が収納される。図５および図６は、２枚の鉄シム７１がポケット６１ａに収納されている場合を一例として示している。ここで、図５および図６に示すように、各鉄シム７１は、複数枚が積層されてポケット６１ａに収納される。ここで、各鉄シム７１は、一つの鉄シム７１が有する折り曲げ突部７１ａが他の鉄シム７１が有する折り曲げ突部の裏側に当接するように、それぞれ積層される。これにより、各鉄シム７１の相対位置が固定される。

さらに、各鉄シム７１は、積層された状態で２つの鉄シム固定部８１によって両端部が上方から押さえられることで、ポケット６１ａ内で上下方向の位置が固定される。各鉄シム固定部８１は、それぞれ、２つのボルト８２によってシムトレイ６１に固定される。

また、図７に示すように、ポケット６１ａの底には、矩形状に形成された鉄シム固定穴６１ｂが設けられている。この鉄シム固定穴６１ｂは、シムトレイ６１の長手方向に垂直な方向に鉄シム７１の幅と概略同じ長さを有するように形成されており、複数の鉄シム７１がポケットに収納された場合に、最も下に位置する鉄シム７１の折り曲げ突部７１ａが係合するようになっている。かかる鉄シム固定穴６１ｂによって、各鉄シム７１の位置をより確実に固定することができるようになる。また、鉄シム固定穴６１ｂの大きさを変えることで、ポケット６１ａに収納可能な鉄シム７１の枚数を調整することができる。

次に、図５〜図７に示したように鉄シム７１が固定されるまでの手順について説明する。図８は、鉄シム７１が固定されるまでの手順を説明するための図である。同図に示すように、まず、ボルト８２を緩めることで鉄シム固定部８１をシムトレイ６１から離した状態で、所定枚数の鉄シム７１がシムトレイ６１のポケット６１ａ内に収納される。

ここで、図８に示すように、複数枚の鉄シム７１が収納された場合に、最も上に置かれている鉄シム７１の両端部がシムトレイ６１の上面から突出していたとする。その状態で、ボルト８２を締め付けることによって、鉄シム固定部８１が、シムトレイ６１側に移動する。これにより、最も上に置かれている鉄シム７１の両端部を同図の矢印Ａの方向に押し付ける力が生じる。この力によって、各鉄シム７１が矢印Ｂの方向に拡げられて、各鉄シム７１の両端部がポケット６１ａの内壁に押し付けられる。これにより、ポケット６１ａ内で各鉄シム７１の位置が固定される。

上述してきたように、本実施例では、ＭＲＩ装置１００が、静磁場の均一度を調整する複数の板状の鉄シム７１と、複数の鉄シム７１を積層させた状態で保持するシムトレイ６１とを備える。そして、複数の鉄シム７１が、それぞれ、所定の位置を所定の角度に折り曲げることで形成された折り曲げ突部７１ａを有し、一つの鉄シムが有する折り曲げ突部７１ａが他の金属シムが有する折り曲げ突部７１ａの裏側に当接するように積層されている。したがって、本実施例によれば、各鉄シム７１の相対位置が固定されるので、金属シムの動きを抑制することが可能になり、画像に生じるノイズを低減させることができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、これに限られるものではない。そこで、以下では、本実施例に係る磁気共鳴イメージング装置の変形例について説明する。図９および図１０は、本実施例に係る磁気共鳴イメージング装置の変形例を説明するための図である。

例えば、図９に示すように、シムトレイ６１のポケット６１ａを塞ぐ蓋部８３を用いて、ポケット６１ａに鉄シム７１が収納され、かつ、蓋部８３によってポケット６１ａが塞がれた状態で、鉄シム７１と蓋部８３との間に膨張体９１を装填してもよい。この膨張体９１は、例えば風船などであり、空気やガスなどの気体、または、水などの流体によって膨張する。

この膨張体９１を膨張させることで、ポケット６１ａの長手方向に各鉄シム７１が拡げられて、各鉄シム７１の両端部がポケットの内壁に押し付けられる。同時に、最も下に位置する鉄シム７１の折り曲げ突部７１ａが鉄シム固定穴６１ｂに押し付けられる。これにより、鉄シム７１の枚数が少ない場合でも、各鉄シム７１を安定して固定することができるようになる。

また、例えば、図１０に示すように、ポケット６２ａに鉄シム７１が収納され、かつ、蓋部８３によってポケット６２ａが塞がれた状態で、ポケット６２ａ内に導電性ジェル９２を充填してもよい。なお、この場合には、鉄シム固定穴６１ｂが形成されていないシムトレイ６２が用いられる。これにより、各鉄シム７１間に生じる隙間が導電性ジェル９２によって埋められるので、複数の鉄シム７１間に生じる電位差を小さくすることができる。したがって、金属シム間で生じる放電現象をさらに抑制することが可能になり、画像に生じるノイズをより低減することができるようになる。

なお、上記実施例および変形例では、金属シムとして鉄シムを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、金属シムが、パーメンジュールや磁性鋼板などの他の材料で作製されていてもよい。

また、例えば、金属シムが、それぞれ形状記憶合金で作製されていてもよい。その場合には、金属シムは、形状記憶合金の平板を折り曲げることで作製される。このように、形状記憶合金で金属シムを作製することにより、撮像中に傾斜磁場コイル２０が発熱した場合に、その熱で金属シムに平板の状態に戻ろうとする力が生じる。この力によって、各金属シムの両端部がシムトレイのポケットの内壁に押し付けられるので、各金属シムをポケット内で強固に固定することができる。

また、例えば、複数の金属シムが、接着剤で互いに接着されていてもよい。それにより、金属シムをより強固に固定することができる。

また、例えば、複数の金属シムが、絶縁テープまたは導電性テープで互いに固定されていてもよい。これにより、複数の金属シムを電気的に結合させることができるので、金属シム間で生じる放電現象をさらに抑制することが可能になる。その結果、画像に生じるノイズをより確実に低減することができるようになる。

１００ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
１０静磁場磁石
１１真空容器
１２超伝導コイル
２０傾斜磁場コイル
２１メインコイル
２２シールドコイル
２３シムトレイ挿入ガイド
３０ＲＦコイル
４０天板
５１傾斜磁場電源
５２送信部
５３受信部
５４シーケンス制御装置
５５計算機システム
６１，６２シムトレイ
６１ａ，６２ａポケット
６１ｂ鉄シム固定穴
７１鉄シム
７１ａ折り曲げ突部
８１鉄シム固定部
８２ボルト
８３蓋部
９１膨張体
９２導電性ジェル

Claims

被検体が置かれる撮像領域に静磁場を発生させる静磁場発生部と、
前記静磁場内に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生部と、
前記静磁場の均一度を調整する複数の板状の金属シムと、
前記複数の金属シムを積層させた状態で保持するシム保持部と
を備え、
前記複数の金属シムは、それぞれ、所定の位置を所定の角度に折り曲げることで形成された折り曲げ突部を有し、一の金属シムが有する折り曲げ突部が他の金属シムが有する折り曲げ突部の裏側に当接するように積層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。
前記複数の金属シムは、それぞれ形状記憶合金で作製されている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。
前記複数の金属シムは、接着剤で互いに接着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記複数の金属シムは、絶縁テープまたは導電性テープで互いに固定されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記シム保持部は、
前記金属シムを収納するポケットと、
前記ポケットを塞ぐ蓋部と、
を備え、
前記ポケットに前記金属シムが収納され、かつ、前記蓋部によって前記ポケットが塞がれた状態で、前記金属シムと前記蓋部との間に気体または流体により膨張する膨張体が装填されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記シム保持部は、
前記金属シムを収納するポケットと、
前記ポケットに嵌合する蓋部と
を備え、
前記ポケットに前記金属シムが収納され、かつ、前記蓋部によって前記ポケットが塞がれた状態で、前記ポケット内に導電性ジェルが充填されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。