JPH01284239A

JPH01284239A - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JPH01284239A
Application number: JP63113249A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Usui; 臼井　嘉行
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1989-11-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、磁気共鳴（Ｍ　Ｒ：　ＩＩｌａｇｎｅｔｉｃ
ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）現象を利用して被検体（生体）の
スライス画像等の形態情報やスペクトロスコピー等の機
能情報を得る磁気共鳴イメージング装置に関し、特に、
均一な静磁場を発生し得るようにした磁気共鳴イメージ
ング装置に関する。

（従来の技術）磁気共鳴現象は、静磁場中に置がれた零でないスピン及
び磁気モーメントを持つ原子核が特定の周波数の電磁波
のみを共鳴的に吸収・放出する現象であり、この原子核
は下記式に示す角周波数ω。（ωｏ−２πシ０．シ０　
；ラーモア周波数）で共鳴する。

ω０−γＨ０ここで、γは原子核の種類に固有の磁気回転比であり、
また、Ｈｏは静磁場強度である。

以上の原理を利用して生体診断を行う装置は、上述の共
鳴吸収の後に誘起される上記と同じ周波数の電磁波を信
号処理して、原子核密度、縦緩和時間ＴＩ、横緩和時間
Ｔ２．流れ、化学シフト等の情報が反映された診断情報
例えば被検体のスライス像等を無侵襲で得るようにして
いる。

そして、磁気共鳴による診断情報の収集は、静磁場中に
配置した被検体の全部位を励起し且つ信号収集すること
ができるものであるが、装置構成上の制約やイメージン
グ像の臨床上の要請から、実際の装置としては特定の部
位に対する励起とその信号収集とを行うようにしている
。

この場合、イメージング対象とする特定部位は、一般に
ある厚さを持ったスライス部位であるのが通例であり、
このスライス部位からのエコー信号やＦＩＤ信号の磁気
共鳴信号（ＭＲ倍信号を多数回のデータエンコード過程
を実行することにより収集し、これらデータ群を、例え
ば２次元フーリエ変換法により画像再構成処理すること
により前記特定スライス部位の画像を生成するようにし
ている。

第６図はこの種の磁気共鳴イメージング装置の全体構成
を示す図である。

第６図に示すように、被検体Ｐを内部に収容することが
できるようになっているマグネットアッセンブリＭＡと
して、常電導又は超電導方式による静磁場コイル１と、
磁気共鳴信号の誘起部位の位置情報付与のための傾斜磁
場を発生するためのｘ、ｙ、ｚ軸の傾斜磁場発生コイル
２と、回転高周波磁場を送信すると共に誘起された磁気
共鳴信号（ＭＲ倍信号を検出するための送受信系である
例えば送信コイル及び受信コイルからなるプローブ３と
を有し、超電導方式であれば冷媒の供給制御系を含むも
のであって主として静磁場電源の通電制御を行う静磁場
制御系４、ＲＦパルスの送信制御を行う送信器５、誘起
ＭＲ信号の受信器り御を行う受信器６、ｘ、ｙ、ｚ軸の
傾斜磁場発生コイル２のそれぞれの励磁制御を行うＸ軸
、Ｙ軸、Ｚ軸傾斜磁場電源７，８．９、データ収集のた
めのパルスシーケンスを実施することができるシーケン
サ１０、これらを制御すると共に検出信号の信号処理及
びその表示を行うコンピュータシステム１１により構成
されている。

ここで、データ収集の手順としては、送信器５を駆動し
、プローブ３の送信コイルから回転磁場のＲＦパルス（
９０＠パルス、１８０＠パルス）を加えると共に傾斜磁
場電源７，８．９を駆動して傾斜磁場発生コイル２から
は傾斜磁場Ｇｘ。

Ｇｙ、Ｇｚをスライス用１位相エンコード用、リード用
として加え、特定部位からの信号をプローブ３の受信コ
イルで収集する。このシーケンスを所定回数繰返して実
行してデータ群を得、このデータ群により画像を生成す
るようにしている。

ここで、磁気共鳴イメージングにおける高画質を得るた
めの条件について考察する。すなわち、静磁場が不均一
であると、それに起因して空間内の各点におけるＭＲ倍
信号位相が乱れ、画像に歪み等を生ずる。このため、撮
影領域に空間的に高均一な静磁場を作ることが重要であ
る。ところが、静磁場コイルのみで均一な静磁場を作る
ことは、静磁場コイルの製作上非常に困難である。また
、一般に、静磁場の均一性は磁気共鳴イメージング装置
の周囲に磁性体が存在するか否か、その磁性体がどのよ
うに配置されているかによって変化してしまう。

したがって、仮に、特定の環境下において、静磁場コイ
ルのみで均一な静磁場を作ることができたとしても、多
様な周囲環境に対応することは非常に困難なことである
。このような不具合を解消するために、静磁場の均一性
方正用として複数組の補正用コイル（以下「シムコイル
」と称する。）を、静磁場生成空間内に配置し、これら
に電源（以下「シム電源」と称する。）からそれぞれ適
当な電流を供給することにより、静磁場の不均一性を補
正しようとする手段が一般に採用されている。この場合
、シムコイルによって発生される磁場に対しては、静磁
場の均−性並びに静磁場の時間に対する安定性が良好で
あることが要求されため、シム電源としては、定電流型
の電源が使用される。

上記において、シムコイルは、静磁場生成空間内に配置
しているために傾斜磁場コイルと磁気的に結合すること
になる。換言すれば、相互インダクタンスＭがあること
を意味する。そのため、電磁誘導の法則が作用して傾斜
磁場コイルによって傾斜磁場が発生させられたときには
、シムコイルには磁束が鎖交し、これを打つ消そうとす
る極性に電圧が誘起される。この誘起電圧Ｖ１は、傾斜
磁場コイルに流される電流１　（ｔ）を用いて、おおむ
ね下記（１）式にて表わされる。

Ｖｌ−−Ｍ・ｄｉ（ｔ）／ｄｔ　　　　・・・（１）こ
の電圧Ｖ１の大きさ及び時間の長さは上記（１）式より
明らかなように、相互インダクタンスＭの大きさ及び電
流ｒ　（ｔ）の時間変化量の大きさによるが、一般に、
シム電源にとっては非常に大きな負荷条件の変化として
認識されるものである。例えば、相互インダクタンスＭ
が１０μＨ１電流Ｉ　（ｔ）としては１ｍ５ｅｃの立上
り時間にて１０ＯＡの電流が流れるときを例にとると、
上記式による電圧ｖ１は、−１Ｖとなる。

（発明が解決しようとする課題）このように、静磁場均一性のために設けているシムコイ
ルと、傾斜磁場コイルとは、磁気的に結合しているので
、傾斜磁場コイルにより傾斜磁場を発生する度にシム電
源は一時的に定電流動作をすることができなくなりシム
コイルに過渡的な電流つまりカップリング電流が流れて
しまう、という現象が起きていた。このようなカップリ
ング電流が流れると、シムコイル及びシム電源により均
一性を確保した静磁場であってもその均一性が一時的に
乱れてしまうので、結局のところ画像の歪み等の悪影響
が生ずるという問題点があった。

そこで本発明の目的は、静磁場の均一性を乱すことがな
く高画質の画像を得ることを可能とした磁気共鳴イメー
ジング装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成するために次
のような手段を講じた構成としている。

すなわち、本発明は静磁場磁石による静磁場内に配置さ
れた被検体に対して傾斜磁場コイルによる傾斜磁場及び
送受信系による励起用磁場を作用させることにより前記
被検体の特定部位に磁気共鳴現象を生じせしめ、該部位
から誘起した磁気共鳴信号を収集して前記部位の診断情
報を得るようにした磁気共鳴イメージング装置において
、前記静磁場の不均一性を補正するためのシムコイルと
、このシムコイルと前記傾斜磁場コイルとのカップリン
グにより前記シムコイルに誘起する電圧を打消すための
キャンセルコイルとを具備したことを特徴とする。

（作用）このような構成によれば、シムコイルに適宜の電流を流
すことにより静磁場の不均一性を補正することができる
上、傾斜磁場コイルを運転する際に傾斜磁場コイルとシ
ムコイルとの磁気的な結合による誘起電圧は、キャンセ
ルコイルに誘起する電圧により相殺することができ、よ
って、静磁場の均一性を乱すことがなく高画質の画像が
得られる。

（実施例）以下本発明にかかる磁気共鳴イメージング装置の一実施
例を、その要部である傾斜磁場コイル及びシムコイルと
、新規なる構成であるキャンセルコイルとの関係につい
て説明する。

第１図の構成は、ｘ、ｙ、ｚ軸の傾斜磁場電源７．８．
９に接続される傾斜磁場コイル２Ｘ。

２Ｙ、２Ｚ及び３つのシムコイル１２，１３゜１４がそ
れぞれ相互にカップリングを起こしている場合に適用さ
れる概念的な構成例であり、Ｘ。

Ｙ、ｚ軸の傾斜磁場コイル２Ｘ、２Ｙ、２Ｚにそれぞれ
傾斜磁場コイル側キャンセルコイル２ｘ。

２ｙ、２ｚを設け、３つのシムコイル１２．１３゜１４
にシムコイル側キャンセルコイル１２ｘ。

１２ｙ、１２ｚ、１３ｘ、１３ｙ、１３ｚ。

１４ｘ、１４ｙ、１４ｚを設けた構成としている。

ここで、ｘ、ｙ、ｚ軸の傾斜磁場コイル２Ｘ。

２Ｙ、２Ｚと、３つのシムコイ、＋Ｉ／１２，１３゜１
４との相互インダクタンスがＭ　（Ｍ　ｘｉ、　Ｍ　ｙ
ｌ。

Ｍｚｌ、　Ｍｘ２．　Ｍｙ２．　Ｍｚ２．　Ｍｘ３．　
Ｍｙ３．　Ｍｚ３）であるとき、傾斜磁場コイル側キャ
ンセルコイル２ｘ、２ｙ、２ｚと、シムコイル側キャン
セルコイル１２ｘ、１２ｙ、１２ｚ、１３ｘ、１３ｙ。

１３ｚ、１４ｘ、１４ｙ、１４ｚとの相互インダクタン
スは、上述とは逆の極性である−Ｍ（−Ｍｘｌ、　　−
Ｍｙｌ、　　−Ｍｚｌ、　　−Ｍｘ２．　−Ｍｙ２゜−
Ｍｚ２．−　Ｍｘ３．−　Ｍｙ３．　−　Ｍｚ３）とな
るように定められている。

そして、第１シムコイル１２及びそのシムコイル側キャ
ンセルコイル１２ｘ、１２ｙ、１２ｚとは直列接続され
て第１シム電源１５に接続され、第２シムコイル１３及
びそのシムコイル側キャンセルコイル１３ｘ、１３ｙ、
１３ｚとは直列接続されて第２シム電源１６に接続され
、第３シムコイル１４及びそのシムコイル側キャンセル
コイル１４ｘ、１４ｙ、１４ｚとは直列接続されて第３
シム電源１７に接続されている。ここで、第２図は第１
図の具体例な結線図である。

また、第３図はＸ軸傾斜磁場コイル２Ｘと、３つのシム
コイル１２，１３．１４とがそれぞれ相互にカップリン
グを起こす場合の例であり、傾斜磁場コイル側キャンセ
ルコイル２Ｘを、２ｘｌ。

２Ｘ２，２ｘ３として分割構成し、Ｘ軸の傾斜磁場コイ
ル２Ｘと３つのシムコイル１２，１３゜１４との相互イ
ンダクタンスＭ　ｘｌ、　Ｍ　ｘ２．　Ｍ　ｘ３に対し
、傾斜磁場コイル側キャンセルコイル２Ｘ１１２ｘ２．
２ｘ３とシムコイル側キャンセルコイル１２ｘ、１３ｘ
、１４ｘとによる相互インダクタンス−Ｍ　ｘｌ、　　
−Ｍ　ｘ２．　−　Ｍ　ｘ３を対応させている。

第４図は第３図の変形例であって、第２図のＸ軸傾斜磁
場コイル２Ｘと３つのシムコイル１２゜１３．１４との
関係のものに相当する。

第５図は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸傾斜磁場コイル２Ｘ。

２Ｙ、２Ｚ及び１つのシムコイル１２とがそれぞれ相互
にカップリングを起こしている場合に適用される構成例
であり、ｘ、ｙ、ｚ軸の傾斜磁場コイル２Ｘ、２Ｙ、２
Ｚの傾斜磁場コイル側キャンセルコイル２ｘ、２ｙ、２
ｚとシムコイル側キャンセルコイル１２ｘ、１２ｙ、１
２ｚとにより、ｘ、ｙ、ｚ軸の傾斜磁場コイル２Ｘ、２
Ｙ、２Ｚと１つのシムコイル１２とによる相互インダク
タンスＭ　ｘｉ、　Ｍ　ｙｌ、　Ｍ　ｚｌに対し、傾斜
磁場コイル側キャンセルコイル２ｘ、２ｙ、２ｚとシム
コイル側キャンセルコイル１２ｘ、１２ｙ、１２ｚとに
よる相互インダクタンス−Ｍｘｌ、　−Ｍｙｌ、　−Ｍ
ｚｌを対応させている。

ここで、傾斜磁場コイル側キャンセルコイル２　ｘ　＋
　　２　ｙ　、２　Ｚの自己インダクタンス、抵抗は、
傾斜磁場コイル２Ｘ、２Ｙ、２Ｚのそれに比べて十分に
小さいものとなっている。また、シムコイル側キャンセ
ルコイル（１２ｘ、　　１２ｙ。

１２ｚ）、（１３ｘ、　　１３ｙ、１３ｚ）、（１４ｘ
、１４ｙ、１４ｚ）の自己インダクタンス、抵抗は、３
つのシムコイル１２，１３．１４のそれに比べて十分に
小さいものとなっている。

以上の如くの構成であれば、例えば、第１図又は第２図
において、シムコイル１２，１３．１４に（１）式の電
圧Ｖｌが総体的に誘起されたときには、シムコイル側キ
ャンセルコイル１２ｘ。

１２ｙ、１２ｚ、１３ｘ、１３ｙ、１３ｚ。

１４ｘ、１４ｙ、１４ｚにも総体的に電圧■２（ｌＶ２
１−ＩＶＩ　ｌであッテ−Ｖ２−　Ｖ　ｌ　）が誘起さ
れ、ｖｌはｖｌによりキャンセルされることになる。従
って、シム電源１５，１６．１７には同等電圧が印加さ
れないことになる。この結果、傾斜磁場コイル２Ｘ、２
ｙ、２Ｚにて傾斜磁場が発生させられても、シム電源１
５，１６．１７にとって負荷条件は変化しないので、シ
ム電源１５゜１６．１７は常に定電流動作をすることが
でき、シムコイル１２，１３．１４にカップリング電流
は流れないようになる。このように、カップリング電流
がながれないので、静磁場の均一性が一時的に乱れてし
まうことはなくなり、画質の劣化は生じないものである
。

なお、上記の例では、３つのシムコイルヲ有スる例につ
いて説明しているが、その数は特定するものではなく、
また、キャンセルコイルの組合せ例についても特定する
ものではない。この池水発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できるものである。

［発明の効果］以上のように本発明では、静磁場の不均一性を補正する
ためのシムコイルと、このシムコイルと前記傾斜磁場コ
イルとのカップリングにより前記シムコイルに誘起する
電圧を打消すためのキャンセルコイルとを具備したこと
により、シムコイルに適宜の電流を流すことにより静磁
場の不均一性を補正することができる上、傾斜磁場コイ
ルを運転する際に傾斜磁場コイルとシムコイルとの磁気
的な結合による誘起電圧は、キャンセルコイルに誘起す
る電圧により相殺することができ、よって、静磁場の均
一性を乱すことがなく高画質の画像が得られる。

よって本発明によれば、静磁場の均一性を乱すことがな
く高画質の画像を得ることを可能とした磁気共鳴イメー
ジング装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる磁気共鳴イメージング装置にお
けるその要部である傾斜磁場コイル及びシムコイルとキ
ャンセルコイルとの概念的な構成例を示す図、第２図は
第１図の具体例を示す図、第３図〜第５図はそれぞれ他
の実施例を示す図、第６図は磁気共鳴イメージング装置
の全体を示す図である。ＭＡ・・・マグネットアッセンブリ、１・・・静磁場コ
イル、２・・・ｘ、ｙ、ｚ軸の傾斜磁場発生コイル（２
Ｘ、２Ｙ、２Ｚ）　、２ｘ、２ｙ、２ｚ−・・傾斜磁場
コイル側キャンセルコイル、３・・・プローブ、４・・
・静磁場制御系、５・・・送信器、６・・・受信器、７
・・・Ｘ軸傾斜磁場電源、８・・・Ｙ軸傾斜磁場電源、
９・・・Ｚ軸傾斜磁場電源、１０・・・シーケンサ、１
１・・・コンピュータシステム、１２，１３゜１４・・
・シムコイル、１２　ｘ、　　１２　ｙ、　　１２　ｚ
。１３ｘ、１３ｙ、１３ｚ、１４ｘ、１４ｙ。１４・・・シムコイル側キャンセルコイル、１５゜１６
．１７・・・シム電源。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２　図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

静磁場磁石による静磁場内に配置された被検体に対して
傾斜磁場コイルによる傾斜磁場及び送受信系による励起
用磁場を作用させることにより前記被検体の特定部位に
磁気共鳴現象を生じせしめ、該部位から誘起した磁気共
鳴信号を収集して前記部位の診断情報を得るようにした
磁気共鳴イメージング装置において、前記静磁場の不均
一性を補正するためのシムコイルと、このシムコイルと
前記傾斜磁場コイルとのカップリングにより前記シムコ
イルに誘起する電圧を打消すためのキャンセルコイルと
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
。