(57)【要約】【課題】高精度に磁性体片を配置するべき位置及び量を決定できる磁場調整方法を提供する。【解決手段】静磁場を発生させる超電導コイルと、所定空間における静磁場の磁場均一度を調整するための磁性体片を複数の所定箇所に配置するシムトレイとを有する磁場発生装置の磁場調整方法において、所定箇所毎にそこに配置したと仮定した磁性体片の磁化強度を求め（Ｓ１３）、所定箇所毎の前記磁化強度を用いて、所定箇所毎に配置する磁性体片の量を計算する（Ｓ３）。磁化強度を求める際（Ｓ１３）には、所定箇所毎に静磁場の磁場強度を計算し（Ｓ１１）、磁化力に対して磁化強度を決定できる磁化特性のデータベースＤ１を用い、磁場強度に基づいて、所定箇所毎の磁化強度を取得する（Ｓ１３）。さらに、磁場発生装置の周囲に設置される磁性体が作る磁場の、所定箇所毎における追加磁場強度を計算し、所定箇所毎に追加磁場強度を静磁場の磁場強度に加算してもよい。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場を発生させる超電導コイルと、
所定空間における前記静磁場の磁場均一度を調整するための磁性体片を複数の所定箇所に配置するシムトレイとを有する磁場発生装置の磁場調整方法において、
前記所定箇所毎にそこに配置したと仮定した前記磁性体片の磁化強度を求め、
前記所定箇所毎の前記磁化強度を用いて、前記所定箇所毎に配置する前記磁性体片の量を計算することを特徴とする磁場調整方法。
【請求項２】
前記磁化強度を求める際には、
前記所定箇所毎に前記静磁場の磁場強度を計算し、
磁化力又は前記磁場強度に対して前記磁化強度を決定できる磁化特性のデータベースを用い、前記磁場強度に基づいて、前記所定箇所毎の前記磁化強度を取得することを特徴とする請求項１に記載の磁場調整方法。
【請求項３】
前記磁場発生装置の周囲に設置される磁性体が作る磁場の、前記所定箇所毎における追加磁場強度を計算し、
前記所定箇所毎に、前記追加磁場強度を、前記静磁場の磁場強度に加算することを特徴とする請求項２に記載の磁場調整方法。
【請求項４】
前記磁化強度を求める際には、
全ての前記所定箇所から前記磁性体片を除いた状態で、前記所定空間における前記静磁場の第１磁場強度分布を測定し、
前記所定箇所毎に、前記磁性体片を入れた状態で、前記所定空間における前記静磁場の第２磁場強度分布を測定し、
前記所定箇所毎に前記第１磁場強度分布と前記第２磁場強度分布の差である差分磁場強度分布を計算し、
前記所定箇所毎にそこで前記差分磁場強度分布を発生させるような磁気モーメントを計算し、
前記所定箇所毎にそこに入れた前記磁性体片の体積で前記磁気モーメントを除することを特徴とする請求項１に記載の磁場調整方法。
【請求項５】
前記磁性体片の量を計算する際には、
前記所定空間における前記静磁場の第３磁場強度分布を測定し、
前記第３磁場強度分布と調整目標とする目標磁場強度分布の差である差分目標磁場強度分布を計算し、
前記差分目標磁場強度分布を発生させ、前記所定箇所に位置する磁気モーメントを計算し、
前記所定箇所毎に、その前記磁気モーメントをその前記磁化強度で除することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の磁場調整方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の磁場調整方法によって前記所定空間における前記静磁場の磁場均一度が調整されたことを特徴とする磁場発生装置。
【請求項７】
請求項６に記載の磁場発生装置を有し、
前記所定空間を撮像領域と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８】
静磁場を発生させる超電導コイルと、所定空間における前記静磁場の磁場均一度を調整するための磁性体片を複数の所定箇所に配置するシムトレイとを有する磁場発生装置の磁場調整装置において、
コンピュータは、
前記所定箇所毎にそこに配置したと仮定した前記磁性体片の磁化強度を求め、
前記所定箇所毎の前記磁化強度を用いて、前記所定箇所毎に配置する前記磁性体片の量を計算することを特徴とする磁場調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonannce Imaging）装置と磁場発生装置に関し、これが発生させた磁場の磁場均一度を調整する磁場調整方法と磁場調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁場発生装置は、ＭＲＩ装置等に搭載されている。ＭＲＩ装置に搭載される磁場発生装置には、鮮明な画像を得るために撮像領域（ＦＯＶ：Field Of View）において高精度の磁場均一度（例えば数ppm以下）を達成することが要求される。ＭＲＩ装置（磁場発生装置）の設計段階では、要求される磁場均一度の仕様を満足すべく、磁場発生装置に設けられる超電導コイルのコイル配置を最適化する。しかし、ＭＲＩ装置（磁場発生装置）の製造段階で、加工と組立てにより超電導コイルに寸法誤差と設置誤差が不可避的に生じ、ＦＯＶにおける磁場均一度は要求される磁場均一度より劣化する。また、ＭＲＩ装置（磁場発生装置）の製造段階及び使用段階で、ＭＲＩ装置（磁場発生装置）の周囲に設置された磁性体がつくる不可避の磁場により、ＦＯＶにおける磁場均一度は要求される磁場均一度より劣化する。このため、ＭＲＩ装置（磁場発生装置）では、補正用の磁性体片を適切な位置に適切な量設置することにより、ＦＯＶの磁場分布を調整して磁場均一度を向上させるシミングと呼ばれる作業を実施する。シミングについては、さまざまな方法が提案されている（例えば、特許文献１、２等参照）。特許文献１と２には、磁性体片を配置するべき位置及び量を算出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６８７９１号公報
【特許文献２】特開２００８−２８９７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１と２のように、算出された配置するべき位置に、算出された量の磁性体片を配置しても、精度が低く要求される磁場均一度を達成しない場合があり、特許文献１と２の磁性体片を配置するべき位置及び量の算出と、その配置と、ＦＯＶにおける磁場均一度の測定とを、繰り返し実施する場合があった。磁場均一度の測定では、超電導コイルを励磁し、磁性体片の配置では、超電導コイルを消磁する。超電導コイルの消磁では、永久電流スイッチのヒータに通電するため、冷媒が大量に消費される。このため、コスト低減のためには、超電導コイルの励磁・消磁の回数を低減すべく、前記繰り返しの回数を減らすことが重要な課題となる。
【０００５】
すなわち、本発明が解決しようとする課題は、高精度に磁性体片を配置するべき位置及び量を決定できる磁場調整方法及び磁場調整装置を提供することにある。また、これら磁場調整方法及び磁場調整装置によって調整された磁場発生装置及びＭＲＩ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、
静磁場を発生させる超電導コイルと、
所定空間における前記静磁場の磁場均一度を調整するための磁性体片を複数の所定箇所に配置するシムトレイとを有する磁場発生装置に対して、
前記所定箇所毎にそこに配置したと仮定した前記磁性体片の磁化強度を求め、
前記所定箇所毎の前記磁化強度を用いて、前記所定箇所毎に配置する前記磁性体片の量を計算することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高精度に磁性体片を配置するべき位置及び量を決定できる磁場調整方法及び磁場調整装置を提供できる。また、これら磁場調整方法及び磁場調整装置によって調整された磁場発生装置及びＭＲＩ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態に係る磁場調整方法が実施されるＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置（磁場発生装置）をＸ軸Ｙ軸に平行な平面で切断した断面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る磁場調整方法が実施されるＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置（磁場発生装置）をＹ軸Ｚ軸を通る平面で切断した断面図である。
【図２Ａ】シムトレイの平面図である。
【図２Ｂ】シムトレイの縦断面図である。
【図２Ｃ】シムトレイのシムポケット周辺部分の縦断面図であり、図２Ｂの一部の拡大図である。
【図３】シムトレイ上の軸（Ｚ）方向位置における静磁場の磁場強度を示すグラフ（磁場強度分布）である。
【図４】磁性体片の磁化特性である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る磁場調整方法（シミング方法）を実施する磁場調整システムのブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る磁場調整方法（シミング方法）のフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る磁場調整方法が実施される冷凍機を備えたＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置（磁場発生装置）をＸ軸Ｙ軸に平行な平面で切断した断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る磁場調整方法（シミング方法）のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１Ａに、本発明の第１の実施形態に係る磁場調整方法が実施されるＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置１（磁場発生装置２）をＸ軸Ｙ軸に平行な平面で切断した断面図を示し、図１Ｂに、そのＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）をＹ軸Ｚ軸を通る平面で切断した断面図を示す。ＭＲＩ装置１は、被検体を内部の撮像領域（ＦＯＶ、所定空間）３に導入可能な円筒形状の磁場発生装置２と、以下、図示は省略したが、導入された被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射する照射コイルと、被検体から発せられる各々の磁気共鳴信号に位置情報を与えるための傾斜磁場発生装置と、被検体から発せられる磁気共鳴信号を受信するための受信コイルと、被検体を積載する寝台（図示省略）等で構成されている。
【００１１】
磁場発生装置２は、被検体の生体組織を構成する原子のスピンを配向させるために、ＦＯＶ３に均一磁場を生成する。磁場発生装置２は、水平方向に平行なｚ軸を中心軸とする円筒形状をしている。磁場発生装置２は、超電導コイルである複数のメインコイル２ａと、超電導コイルである複数のシールドコイル２ｂと、メインコイル２ａとシールドコイル２ｂを冷媒と共に収納し冷却する冷媒容器２ｄと、冷媒容器２ｄを真空環境下に収納し断熱する真空容器２ｃと、真空容器２ｃのＦＯＶ３側の表面（内周面）に設けられるシムトレイ６を有している。
【００１２】
複数のメインコイル２ａは、Ｚ軸を互いに共通する中心軸とするリング形状をしている。メインコイル２ａは、Ｚ方向に離散的に複数個（図１Ｂの例では６個）配置されている。複数のメインコイル２ａは、ＦＯＶ３に、磁場強度分布が均一で磁場方向も一定で均一な均一磁場となる静磁場を生成する。複数のメインコイル２ａは、ＦＯＶ３以外にも、静磁場を生成し、特に、Ｚ軸に対して、メインコイル２ａよりも遠くの位置に漏洩磁場を生成させ、シムトレイ６の配置位置にも静磁場を生成させる。複数のシールドコイル２ｂは、その漏洩磁場を打ち消す磁場を発生させその漏洩磁場の大きさを小さくすることができ、シムトレイ６の配置位置にも静磁場を生成させる。複数のシールドコイル２ｂは、Ｚ軸を互いに共通する中心軸とするリング形状をしている。複数のシールドコイル２ｂは、Ｚ方向に離散的に複数個（図１Ｂの例では２個）配置されている。複数のシールドコイル２ｂは、Ｚ方向において複数個配列された内の両端に配置された一対のメインコイル２ａの近傍に配置されている。メインコイル２ａと、シールドコイル２ｂとは、お互いに逆方向に通電される。メインコイル２ａと、シールドコイル２ｂとは、ＦＯＶ３における磁場均一度を高め、前記漏洩磁場を低減するように、それらの断面中心の位置、辺長、及び起磁力（電流×ターン数）が最適化されている。そして、詳細は後記するが、これらの値は、記憶装置に記憶され、計算機が取得可能になっている。
【００１３】
シムトレイ６は、真空容器２ｃのＦＯＶ３側の表面（内周面）に、複数個設けられている。複数のシムトレイ６は、その長手方向が、Ｚ方向に平行になるように配置されている。シムトレイ６は、真空容器２ｃのＦＯＶ３側の内周面上に、Ｚ軸回りの周方向に、離散的に、そして、等間隔に配置されている。作業者は、シムトレイ６を用いて、シミング作業を行うことにより、ＭＲＩ装置１が設置されている場所の環境磁場と、超電導コイルのメインコイル２ａとシールドコイル２ｂの設置誤差による誤差磁場を、ＦＯＶ３において打ち消し、ＦＯＶ３における磁場均一度を所定の値（例えば数ｐｐｍ）以下にする。
【００１４】
図２Ａに、シムトレイ６の平面図を示し、図２Ｂに、シムトレイ６の側面図を示し、図２Ｃに、図２Ｂの一部の拡大図であるシムトレイ６のシムポケット６ａ周辺部分の断面図を示す。シムトレイ６は、細長い棒状をしている。シムトレイ６には、複数のシムポケット６ａが、その棒状の長手方向（Ｚ方向）に、離散的に等間隔で一列に配置されている。また、シムトレイ６のその棒状の幅方向は、真空容器２ｃ（図１Ａ等参照）の内周面の円筒形の周方向に一致している。複数のシムポケット６ａには、収納容器７が嵌合している。シムトレイ６は、真空容器２ｃ（図１Ａ等参照）に固定可能になっている。これにより、磁場発生装置２（ＭＲＩ装置１）における、シムトレイ６それぞれの位置は特定でき、シムポケット６ａ（収納容器７）それぞれの位置（所定箇所）も特定できるようになっている。そして、詳細は後記するが、これらの位置（所定箇所）は、記憶装置に記憶され、計算機が取得可能になっている。なお、シムトレイ６と収納容器７には、非磁性体、例えば、樹脂材やアルミニウム材や銅材を用いることができる。
【００１５】
図２Ｃに示すように、収納容器７の内部には、複数枚のシム鉄片（磁性体片）５と、複数枚のスペーサ５ａとが、積層された状態で収納されている。磁性体片５には、薄板状の磁性体、例えば、鉄板、好ましくは珪素鋼板を用いることができる。スペーサ５ａには、薄板状の非磁性体、例えば、樹脂やセラミックを用いることができる。スペーサ５ａは、収納容器７内に隙間が生じないようにして、磁性体片５が収納容器７内で移動しないように設けられている。これにより、磁場発生装置２（ＭＲＩ装置１）における磁性体片５それぞれの位置（所定箇所）が、シムポケット６ａそれぞれの位置（所定箇所）として、特定できるようになっている。収納容器７内に収める磁性体片５の量（シム鉄量）を調整することにより、ＦＯＶ３（図１Ａ参照）における静磁場の磁場強度分布を変更し、磁場均一度を調整することができる。具体的には、収納容器７内に収める磁性体片５の枚数や、個々の磁性体片５の厚さを調整（変更）することにより、ＦＯＶ３（図１Ａ参照）における静磁場の磁場強度分布を変更できる。
【００１６】
図３に、シムトレイ６上のＺ方向位置における静磁場の磁場強度（磁場強度分布）を示す。図３中の実線が、シムトレイ６上の軸（Ｚ）方向位置における静磁場の磁場強度（磁場強度分布）を示している。図１Ａに示すように、シムトレイ６は、ＦＯＶ３から離れているので、図３中の実線に示すように、シムトレイ６上の軸（Ｚ）方向の静磁場の磁場強度分布は、均一になっていない。図３中の実線の磁場強度分布は、複数のメインコイル２ａの軸（Ｚ）方向の位置関係に依存している。すなわち、複数のメインコイル２ａは、軸（Ｚ）方向に離散的に配置されており、メインコイル２ａが存在する軸（Ｚ）方向位置では、磁場強度が相対的に高く、隣り合うメインコイル２ａの間の（メインコイル２ａが存在していない）軸（Ｚ）方向位置では、磁場強度が相対的に低くなっている。
【００１７】
シムトレイ６上の軸（Ｚ）方向には、複数の磁性体片５（シムポケット６ａ）が、離散的に配置されている。複数の磁性体片５（シムポケット６ａ）のそれぞれが配置されるＺ方向位置（所定箇所）における磁場強度を、図３中の●印で示す。磁性体片５（シムポケット６ａ）のそれぞれが配置されるＺ方向位置（所定箇所）で、磁場強度が異なっていることが分かる。本第１の実施形態では、詳細は後記（図６のステップＳ１１において記載）するが、メインコイル２ａ等の離散的な配置に基づいて、メインコイル２ａ等の作る静磁場の、磁性体片５（シムポケット６ａ）のそれぞれが配置されるＺ方向位置（所定箇所）における、磁場強度（図３中の●印）を計算する。
【００１８】
図４に、磁性体片５に使用する磁性体の磁化特性を示す。磁化特性として、磁性体片５（磁性体）が置かれた磁場の磁化力と、磁性体片５（磁性体）中の磁化強度の関係を示している。図４の例では、磁化力の低い領域（相対目盛（ａ．ｕ．）で略２．Ｅ＋０１（２．０×１０＋０１）以下の領域）では、磁化力の増加に伴い磁化強度は急激に増加している。磁化力の高い領域（相対目盛（ａ．ｕ．）で略２．Ｅ＋０１（２．０×１０＋０１）を超える領域）では、磁化力の増加に伴い磁化強度は増加し、飽和磁化（相対目盛（ａ．ｕ．）で略２．３）に漸近している。磁性体片５のような小片（薄板）の場合には、磁性体片５中の消磁力を無視して外部磁場（メインコイル２ａ等により形成される静磁場）の磁場強度Ｂから、Ｂ＝μＨ（μ：透磁率）の関係式を用いて、磁化力Ｈを求めることができる。これにより、求めた磁化力Ｈから、図４の磁化曲線（磁化強度と磁化力の関係）のデータベース（定式化した関数）を用いて、磁性体片５の磁化強度を取得することができる。そして、Ｂ＝μＨ（μ：透磁率）の関係式と、図４の磁化曲線（磁化強度と磁化力の関係）のデータベース（定式化した関数）を合わせて、磁化強度と磁場強度の関係のデータベース（定式化した関数）を作成することができる。これによれば、磁性体片５における外部磁場（メインコイル２ａ等により形成される静磁場）の磁場強度Ｂから、磁化強度と磁場強度Ｂの関係のデータベース（定式化した関数）を用いて、磁性体片５の磁化強度を取得することができる。本第１の実施形態では、詳細は後記（図６のステップＳ１２とＳ１３において記載）するが、図３中の●印で示される複数の磁性体片５（シムポケット６ａ）のそれぞれが配置されるＺ方向位置（所定箇所）における磁場強度Ｂから、予め作成しておいた磁化強度と磁場強度Ｂの関係のデータベース（定式化した関数）を用いて、それぞれのＺ方向位置（所定箇所、シムポケット６ａ）における磁性体片５の磁化強度（磁化分布）を取得する。磁性体片５を設置した後の磁場分布を図３中に一点鎖線で示す。磁性体片５を設置することにより、離散化されたコイル２ａの影響は軽減されてＦＯＶ３上で均一磁場を生成するために適した磁場分布となる。
【００１９】
図５に、本発明の第１の実施形態に係る磁場調整方法（シミング方法）を実施する磁場調整装置１０のブロック図を示す。磁場調整装置１０は、磁場測定装置１１と、コンピュータ（計算機）１２を有している。磁場測定装置１０では、例えば、ＦＯＶ３の球状の空間の半円分の円弧に沿うように、複数の磁場測定用のプローブ１１ａが配置されている。複数の磁場測定用のプローブ１１ａは、ＦＯＶ３の外周に沿って配置され、それぞれの配置位置において、磁場強度を測定する。そして、図１Ｂに示すＺ軸周りに微小な角度回転させては、測定を繰り返し、ＦＯＶ３の外周全域の測定を実施する。測定結果（データ）は、ＦＯＶ３の磁場分布データとして、計算機１２の演算装置１２ａへ送信される。
【００２０】
計算機１２は、演算装置１２ａと、記憶装置１２ｂと、モニタ（出力装置）１３と、プリンタ（出力装置）１４を有している。演算装置１２ａは、ＦＯＶ３の磁場分布データにと、予め測定又は計算により取得し記憶装置１２ｂに記憶しておいたシムトレイ６上の磁場分布（データ）とに基づき、シムトレイ６上の磁性体分布（データ）を計算する。この磁性体分布（データ）は、ディスプレイ１３又はプリンタ１４によって表示される。磁性体分布（データ）には、シムポケット（所定箇所）６ａ毎に、そこに追加すべきシム鉄片（磁性体片）５の物量が求められている。作業者は、磁性体分布（データ）に基づいて、指示された位置（シムポケット６ａ）に指示された物量のシム鉄片（磁性体片）５を配置する。シムトレイ６上の磁性体分布（データ）の計算に、ＦＯＶ３の磁場分布データだけでなく、シムトレイ６上の磁場分布（データ）も利用しているので、シムトレイ６に配置するべきシム鉄片（磁性体片）５の物量の計算精度を向上させることができる。シムトレイ６上の磁場分布はコイル配置を変えない限り一度測定又は計算で求めれば、同じコイル配置の他の磁場発生装置２（ＭＲＩ装置１）にも適用可能である。記憶装置１２ｂとしては、計算機１２に内蔵された固定ディスク装置の他に、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ等の外付けの記憶媒体を利用することが可能である。記憶装置１２ｂは、ＭＲＩ装置１が有する記憶装置が兼ねてもよい。
【００２１】
図６に、本発明の第１の実施形態に係る磁場調整方法（シミング方法）のフローチャートを示す。
【００２２】
まず、ステップＳ１で、ＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）は、メインコイル２ａとシールドコイル２ｂを励磁させ、ＦＯＶ３に静磁場を発生させる。磁場測定装置１１は、ＦＯＶ３上における磁場（強度）分布（第３磁場強度分布）Ｂ１を測定する。
【００２３】
ステップＳ２で、計算機１２（演算装置１２ａ）は、ＦＯＶ３における磁場分布Ｂ１の測定結果に基づいて、ＦＯＶ３における磁場（強度）分布Ｂ１の磁場均一度を計算する（例えばpeak to peakで求める場合は、(最高磁場-最低磁場)/平均磁場を計算する）。この計算機１２は、ＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）に付属する計算機であっても、無くてもよい。シミング作業の作業者又は計算機１２は、計算結果の磁場均一度が、所定の仕様値（高精度な磁場均一度；例えば数ｐｐｍ以下）を達成しているか否か判定する。達成している場合は（ステップＳ２、Ｙｅｓ）、この磁場調整方法のフロー（チャート）をストップし、シミング作業を終了させる。達成していない場合は（ステップＳ２、Ｎｏ）、ステップＳ３とＳ１１へ並行して進む。
【００２４】
ステップＳ３で、計算機１２は、ＦＯＶ３における磁場分布Ｂ１の測定結果に基づいて、特異値分解、あるいは球面調和展開を用いて磁場の不均一性を打消すようなシムトレイ６上の磁気モーメント分布を求める。具体的には、計算機１２は、ＦＯＶ３における磁場均一度を調整する際に目標とする目標磁場（強度）分布Ｂ０と、ステップＳ１で測定した磁場分布Ｂ１との、差分目標磁場（強度）分布ΔＢ１を計算する（ΔＢ１＝Ｂ１−Ｂ０）。計算機１２は、ＦＯＶ３に差分目標磁場分布ΔＢ１を作るような、複数の磁性体片５（シムポケット６ａ）の配置場所（所定箇所）における磁気モーメントΔＭ１をそれぞれ計算する。この磁気モーメントΔＭ１の計算には、先行技術文献として示した特許文献１と２に記載された特異値分解法あるいは球面調和関数による展開法を用いることができる。
【００２５】
ステップＳ１１で、計算機１２は、超電導コイルのメインコイル２ａとシールドコイル２ｂの起磁力配置（コイル配置）を、記憶装置からの読み出しや作業者等からの入力により取得する。取得する起磁力配置としては、メインコイル２ａとシールドコイル２ｂのターン数と、それぞれのターンに流す電流と、それぞれのターンの断面の断面中心位置と辺長等を挙げることができる。そして、起磁力は、メインコイル２ａとシールドコイル２ｂのコイルに流れる電流とそれらのコイルのターン数の積によって求めることができる。そして、計算機１２は、取得した起磁力配置（コイル配置）に基づいて、超電導コイルのメインコイル２ａとシールドコイル２ｂが、シムトレイ６上に作る磁場（強度）分布（複数の磁性体片５（シムポケット６ａ）の配置場所（所定箇所）毎の磁場強度）を計算する。
【００２６】
なお、本第１の実施形態の磁場調整方法（シミング方法）では、この方法を開始するに先立って、計算機１２は、ステップＳ１２を実施し、磁性体片５の磁化強度とその磁性体片５が置かれる磁場の磁場強度の関係のデータベース（定式化した関数）Ｄ１を作成し、記憶装置１２ｂに記憶しておく。具体的に、計算機１２は、ステップＳ１２で、磁場強度Ｂと磁化力Ｈの関係式（Ｂ＝μＨ（μ：透磁率））と、図４の磁化曲線（磁化強度と磁化力Ｈの関係）を用いて、磁場強度Ｂに対して磁化強度を決定できる磁化特性のデータベースＤ１を作成し、記憶装置１２ｂに記憶する。
【００２７】
ステップＳ１３で、計算機１２は、データベースＤ１を用いて、ステップＳ１１で計算したシムトレイ６上に作る磁場（強度）分布（複数のシムポケット６ａの配置場所（所定箇所）毎の磁場強度）から、複数のシムポケット６ａの配置場所（所定箇所）毎の磁性体片５の磁化強度（磁化分布）を取得（計算）する。
【００２８】
ステップＳ４で、計算機１２は、ステップＳ３で計算した複数の磁性体片５（シムポケット６ａ）の配置場所（所定箇所）における磁気モーメントΔＭ１と、ステップＳ１３で取得した磁性体片５（シムポケット６ａ）の配置場所（所定箇所）毎の磁性体片５の磁化強度（磁化分布）とを用いて、磁性体片５（シムポケット６ａ）の配置場所（所定箇所）毎の磁性体片（磁性体）５の体積（量）を計算する。具体的には、ステップＳ３の磁気モーメントΔＭ１を、ステップＳ１３の磁化強度で除すことにより、磁性体片（磁性体）５の体積を計算する。
【００２９】
ステップＳ５で、シミング作業の作業者は、ステップＳ４で計算されディスプレイ１３又はプリンタ１４（出力装置）に表示された磁性体片５（シムポケット６ａ）の配置場所（所定箇所）毎の磁性体片５の体積（量）に基づいて、磁性体片５の量の調整を行う。具体的には、ＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）は、メインコイル２ａとシールドコイル２ｂを消磁し、静磁場を消してから、収納容器７（シムポケット６ａ）内の磁性体片５とスペーサ５ａを抜き挿し調整して、ステップＳ４で計算した磁性体片５の体積（量）を実現させる。その収納容器７を対応するシムトレイ６の対応するシムポケット６ａに配置し、そのシムトレイ６を真空容器２ｃの対応する位置に配置する。そして、ステップＳ１に戻る。
【００３０】
本第１の実施形態では、各シムポケット６ａにおける磁性体片５の体積（量）を算出する際に（ステップＳ４）、各シムポケット６ａにおける磁性体片５の磁化強度を用いて、ステップＳ３で計算した磁気モーメントを実現できる体積（量）を計算しているので、その体積を精度良く求めることができる。計算した磁性体片５の体積に相当する枚数をシムポケット６ａに配置した後に、再度ステップＳ１でＦＯＶ３上の磁場分布を測定し、ステップＳ２でその磁場均一度を仕様値と比較する。磁場均一度が仕様値以下の値となるまで前記の一連のステップＳ１〜Ｓ５を繰り返す。なお、ステップＳ１１とＳ１３は、初回に計算した磁化分布を、その繰り返しの２回目以降に用いることができる。このため、第３の実施形態の図８に示すように、この磁化分布をデータベースＤ２として記憶し、その繰り返しの２回目以降に用いてもよい。そして、本第１の実施形態によれば、その繰り返しの１回毎に求めた体積の精度が向上するので、その繰り返しの回数を低減することが可能となり、シミングに関わる作業コストを低減することができる。また、シミングに要する時間を短縮できることからＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）の稼働率を上げることができる。
【００３１】
また、高磁場のＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）では、磁性体片５にかかる電磁力が強いため、励磁したままでシムトレイ６や磁性体片５を抜き挿しすることが困難となる。そのため、前記繰り返しの１回毎に超電導コイルであるメインコイル２ａ等を消磁する必要がある。メインコイル２ａ等の励消磁の際には冷媒である液体ヘリウムの消費量が増大するため、本第１の実施形態では、前記繰り返しの回数を低減できるので、励消磁の回数が減らせ、冷媒の消費量を減らせる。その冷媒のコストを低減することができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
図７に、本発明の第２の実施形態に係る磁場調整方法が実施されるＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）をＸ軸Ｙ軸に平行な平面で切断した断面図を示す。このＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）は、液体ヘリウムの消費量を抑えるために冷凍機が設置されている。冷凍機のモータ部分には、メインコイル２ａ等がつくる強力な磁場からモータを守るために磁気シールド８が設置されている。磁気シールド８は、メインコイル２ａ等のつくる磁場により磁化されるため、磁気シールド８の周囲では、メインコイル２ａ等のつくる磁場に、磁気シールド８のつくる不整磁場が、重畳される。この磁気シールド８に限らず、ＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）の周囲に配置される磁性体は、前記不整磁場を発生させる。これらの不整磁場は、シムトレイ６（シムポケット６ａ）の配置位置にも分布し、磁性体片５の磁化強度を変動させる。そこで、本第２の実施形態では、メインコイル２ａ等のつくる磁場に、この不整磁場を加味して、磁性体片５の磁化強度を、第１の実施形態より高精度に算出する。
【００３３】
具体的には、図６に示す前記ステップＳ１１において、計算機１２は、メインコイル２ａ等の起磁力配置（コイル配置）に基づいて、メインコイル２ａ等が、シムトレイ６上に作る磁場（強度）分布を計算するだけでなく、磁気シールド８等の磁場発生装置２の周囲に設置される磁性体が、シムトレイ６上に作る不整磁場の磁場（強度）分布（追加磁場強度）を計算する。そして、この不整磁場の磁場（強度）分布（追加磁場強度）を、メインコイル２ａ等がシムトレイ６上に作る磁場（強度）分布に加算する。この加算された磁場（強度）分布を、ステップＳ１３で、メインコイル２ａ等がシムトレイ６上に作る磁場（強度）分布の替わりに用いる。このように、不整磁場を考慮に入れて、非線形の磁場解析コードでシムポケット６ａの磁場分布を計算することにより、シムポケット６ａにおける磁化分布の計算精度を向上でき、シミングの精度をさらに向上できる。なお、磁気シールド８等の磁場発生装置２の周囲に設置される磁性体でも、磁性体片５の磁性体と同様に、図３で説明した磁性体（磁気シールド８）の配置位置における磁場強度と、図４で説明したその磁場強度に基づいた磁性体（磁気シールド８）の磁化強度を考慮して、磁性体（磁気シールド８）で発生している磁気モーメントを算出し、磁性体（磁気シールド８）がシムトレイ６上に作る不整磁場の磁場（強度）分布（追加磁場強度）を計算することが好ましい。これによれば、さらに、シミングの精度を向上させることができる。
【００３４】
（第３の実施形態）
図８に、本発明の第３の実施形態に係る磁場調整方法（シミング方法）のフローチャートを示す。第３の実施形態が、第１の実施形態と異なっている点は、シムポケット６ａの配置場所（所定箇所）毎の磁性体片５の磁化強度（磁化分布）のデータベースＤ２が、作成され、用いられている点である。また、このデータベースＤ２として記憶される磁化分布の導出方法も、第３の実施形態と第１の実施形態では異なっている。磁化分布の導出方法は、第３の実施形態では、ステップＳ２１〜Ｓ２５で実施され、第１の実施形態では、図６のステップＳ１１〜Ｓ１３で実施されている。なお、これらはどちらも、ステップＳ１〜Ｓ５に先立って実施しておくことができる。第３の実施形態と第１の実施形態で導出された磁化分布は、どちらも、ステップＳ４で用いられる。このステップＳ４を含めステップＳ１〜Ｓ５は、第３の実施形態も第１の実施形態と同じになっている。そこで、後記では、ステップＳ１〜Ｓ５の説明は省略し、ステップＳ２１〜Ｓ２５について説明する。
【００３５】
ステップＳ２１〜Ｓ２５では、前記磁化分布を、間接的に測定している。磁化が直接測定することは困難であるため、間接的に磁化を測定している。
まず、ステップＳ２１で、シミング作業の作業者は、全てのシムポケット６ａから磁性体片５を取り除く。ＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）は、メインコイル２ａとシールドコイル２ｂを励磁させ、ＦＯＶ３に静磁場を発生させる。磁場測定装置１１は、全てのシムポケット６ａから磁性体片５を除いた状態で、ＦＯＶ３上における磁場（強度）分布（第１磁場強度分布）Ｂ１１を測定する。
【００３６】
ステップＳ２２で、シミング作業の作業者は、全体のシムポケット６ａの中の磁化を測定したい１つのシムポケット６ａに、体積を取得可能な（既知を含む）磁性体片５を入れる。ＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）は、メインコイル２ａとシールドコイル２ｂを励磁させ、ＦＯＶ３に静磁場を発生させる。磁場測定装置１１は、１つのシムポケット６ａに磁性体片５を入れた状態で、ＦＯＶ３上における磁場（強度）分布（第２磁場強度分布）Ｂ１２を測定する。この測定は、磁性体片５を入れるシムポケット６ａを替えて、繰り返し測定される。シムポケット６ａ毎に、そこにだけ磁性体片５を入れた際の磁場（強度）分布（第２磁場強度分布）Ｂ１２が、測定される。
【００３７】
ステップＳ２３で、計算機１２は、シムポケット６ａ毎に、前記第１磁場強度分布Ｂ１１と前記第２磁場強度分布Ｂ１２の差である差分磁場強度分布ΔＢ１１を計算する（ΔＢ１１＝Ｂ１２−Ｂ１１）。そして、計算機１２は、シムポケット６ａ毎に、ＦＯＶ３に差分磁場強度分布ΔＢ１１を作るような、そのシムポケット６ａにおける磁気モーメントΔＭ１１を計算する。この磁気モーメントΔＭ１１の計算には、ステップＳ３の磁気モーメントΔＭ１１と同様に、先行技術文献として示した特許文献１と２に記載された特異値分解法あるいは球面調和関数による展開法を用いることができる。
【００３８】
ステップＳ２４で、計算機１２は、シムポケット６ａ毎に、ステップＳ２３で計算した磁気モーメントΔＭ１１を、そのシムポケット６ａに入れた前記磁性体片５の体積で除して、磁化（強度）を計算する。これにより、複数のシムポケット６ａ全体の磁化分布が取得できる。
【００３９】
ステップＳ２５で、計算機１２は、ステップＳ２４で求めた磁化分布を記憶装置１２ｂに記憶させ、シムポケット６ａ毎に、対応する磁化強度を読み出し可能なデータベースＤ２を作成する。このデータベースＤ２は、ステップＳ４で用いられる磁化分布を提供する。なお、このデータベースＤ２は、メインコイル２ａ等が同じ起磁力配置のＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）の磁場調整方法（シミング方法）に用いることができる。すなわち、ある型のＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）で、一度、データベースＤ２を取得すれば、同じ型のＭＲＩ装置１（磁場発生装置２）には、このデータベースＤ２を用いることができる。第３の実施形態によれば、図４に示すような磁化特性が得られていない場合でも、磁化分布が求められ、シミングを高精度化できる。
【符号の説明】
【００４０】
１      ＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置
２      磁場発生装置
２ａ    超電導コイル（メインコイル）
２ｂ    超電導コイル（シールドコイル）
２ｃ    真空容器
２ｄ    冷媒容器
３      撮像領域（FOV: Field Of View、所定空間）
５      シム鉄片（磁性体片）
５ａ    スペーサ
６      シムトレイ
６ａ    シムポケット（所定箇所）
７      収納容器
８      冷凍機モータを保護するための磁気シールド（磁場発生装置の周囲に設置される磁性体）
１０    磁場調整装置
１１    ＦＯＶの磁場測定装置
１１ａ  磁場測定用のプローブ
１２    コンピュータ（計算機）
１２ａ  演算装置
１２ｂ  記憶装置
１３    ディスプレイ（出力装置）
１４    プリンタ（出力装置）
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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