(57)【要約】【課題】被検者の挿入空間を広げて開放性を向上させることと、超電導コイルをなるべく被検者に接近させて超電導コイルの起磁力を低減させることという、相反する要求をバランスよく両立できる磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】被検者に与える静磁場を発生する超電導電磁石と、静磁場の磁場強度に傾斜をつけて傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイルと、高周波磁場を被検者に対して送信し被検者からの核磁気共鳴信号を受信する高周波コイルとを備える磁気共鳴イメージング装置において、超電導電磁石の真空容器は凹部を有し、傾斜磁場コイルと高周波コイルとは凹部に収容されており、凹部に嵌合されるとともに凹部の壁面に支持される化粧カバーを備えるようにした。【選択図】図１
2006136531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者に与える静磁場を発生する超電導電磁石と、前記静磁場の磁場強度に傾斜をつけて傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイルと、高周波磁場を前記被検者に対して送信し前記被検者からの核磁気共鳴信号を受信する高周波コイルとを備える磁気共鳴イメージング装置において、
超電導電磁石の真空容器は凹部を有し、前記傾斜磁場コイルと前記高周波コイルとは前記凹部に収容されており、前記凹部に嵌合されるとともに前記凹部の壁面に支持される化粧カバーを備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記超電導電磁石は相互に対向する２つの前記真空容器を有し、それぞれの前記真空容器は対向面に前記凹部が形成されており、前記対向面の前記凹部が形成されていない面は樹脂シートで被覆されており、前記樹脂シートの表面と前記化粧カバーの表面とは同一平面上に配置されることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記真空容器の外周面を前記樹脂シートで被覆することを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記超電導電磁石は前記被検者を載置するための貫通孔を有する円筒形状の前記真空容器を有し、前記真空容器は貫通孔壁面に前記凹部が形成されており、前記貫通孔壁面の前記凹部が形成されていない面は樹脂シートで被覆されており、前記樹脂シートの表面と前記化粧カバーの表面とは同一曲面上に配置されることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記真空容器の円筒の端面を前記樹脂シートで被覆することを特徴とする請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気共鳴現象を利用して医療用断層撮像を行う磁気共鳴イメージング装置の技術分野に属するものであり、とくに超電導電磁石の化粧カバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導電磁石を使用している磁気共鳴イメ−ジング装置には、超電導コイル等を内蔵する真空容器の形状により大別して、トンネル型とオープン型とがある。トンネル型の真空容器は貫通孔を有する円筒形状であり、その貫通孔に被検者が挿入されるものである。一方、トンネル型の真空容器は上下一対あるいは左右一対で相互に対向しており、その対向空間に被検者が挿入されるものである。
【０００３】
オープン型は、２つの対向する真空容器の間に被検者を挿入するもので、被検者の挿入空間の周囲が閉鎖されていない。そのため、オープン型は、被検者に開放感を与えるのが特徴なので、閉所恐怖症患者や子供にとっては安心感が得られるなどの優位性がある。また、医療関係者からの被検者へのアクセス性が良いため、被検者の位置決め作業、あるいはイメージング画像を見ながら施術するＩＶＲ（Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ  Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）への適用においても優位性がある。
【０００４】
現状のオープン型では、被検者の挿入空間の高さが３８〜５５ｃｍである。この高さが下限（３８ｃｍ）に近い場合、オープン型とはいえ、被検者に閉塞感を与えることもある。また、この高さが数ｃｍでも広がると、被検者に与える閉塞感がかなり緩和されることもある。したがって、磁気共鳴イメージング装置には、被検者の挿入空間をなるべく広げて、被検者の閉塞感を解消することが要求されている。
【０００５】
一方、現状のトンネル型では、被検者を挿入する貫通孔は、直径がおおよそ６０〜７０ｃｍとなっている。この直径（すなわち被検者の挿入空間）についてもなるべく広げて、被検者の閉塞感を解消することが要求されていることは言うまでもない。
【０００６】
ところで、磁気共鳴イメージング装置には、超電導コイルをなるべく被検者に接近させて、超電導コイルの起磁力を低減させることも要求されている。これは、被検者の開放感を損なうものである。すなわち、磁気共鳴イメージング装置は、被検者に開放感を与えることと、超電導コイルの起磁力を低減させることという、相反することが要求される。
【０００７】
第一の従来の磁気共鳴イメージング装置では、オープン型において、上下の静磁場発生源の全磁気モーメントを非対称としている。これによって、均一静磁場領域を下側にずらし、被検者の上方空間を広げている（例えば、特許文献１参照。）。また、第二の従来の磁気共鳴イメージング装置では、トンネル型において、傾斜磁場コイルのコイル線材の配置を静磁場方向で非対称としている。これに伴って、被検者頭部側における傾斜磁場コイルの端部と高周波コイルの端部とを揃えることができ、被検者頭部側の化粧カバーの形状を工夫することで、被検者頭部の上方空間を広げている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】国際公開第９９／２１４７６号パンフレット（図１）
【特許文献２】特開２０００−１０２５１８号公報（図１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、第一の従来の磁気共鳴イメージング装置では、上下の収容容器の間に図示されていない傾斜磁場コイルと高周波コイルを設置するために、傾斜磁場コイルと高周波コイルの設置空間が、超電導コイルを被検者に接近させることを妨げている。また、第二の従来の磁気共鳴イメージング装置でも、傾斜磁場コイルと高周波コイルと化粧カバーの設置空間が、超電導コイルを被検者に接近させることを妨げている。このように、被検者に開放感を与えることと、超電導コイルの起磁力を低減させることという、相反する要求を両立するのは困難であるという問題があった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、被検者の挿入空間を広げて開放性を向上させることと、超電導コイルをなるべく被検者に接近させて超電導コイルの起磁力を低減させることという、相反する要求をバランスよく両立できる磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明における磁気共鳴イメージング装置は、被検者に与える静磁場を発生する超電導電磁石と、前記静磁場の磁場強度に傾斜をつけて傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイルと、高周波磁場を前記被検者に対して送信し前記被検者からの核磁気共鳴信号を受信する高周波コイルとを備える磁気共鳴イメージング装置において、超電導電磁石の真空容器は凹部を有し、前記傾斜磁場コイルと前記高周波コイルとは前記凹部に収容されており、前記凹部に嵌合されるとともに前記凹部の壁面に支持される化粧カバーを備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、被検者の挿入空間を広げて開放性を向上させることと、超電導コイルをなるべく被検者に接近させて超電導コイルの起磁力を低減させることという、相反する要求をバランスよく両立するための磁気共鳴イメージング装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明が適用される磁気共鳴イメージング装置の実施の形態１を説明するための側面図である。図２は、図１の要部拡大図である。この実施の形態の磁気共鳴イメージング装置は、オープン型である。
【００１４】
被検者に与える静磁場を発生する超電導電磁石１は、図示上側に超電導コイル１０１ａ、１０２ａ及び１０３ａを、図示下側に超電導コイル１０１ｂ、１０２ｂ及び１０３ｂを設けている。上側の超電導コイル１０１ａ〜１０３ａは、液体ヘリウムを充填した冷却容器を介して、上側の真空容器５ａに内蔵されている。同様に、下側の超電導コイル１０１ｂ〜１０３ｂは、液体ヘリウムを充填した冷却容器を介して、下側の真空容器５ｂに内蔵されている。真空容器５ａ及び５ｂは、１本以上の支柱２２を介して、被検者の挿入空間を挟んで相互に対向している。また、真空容器５ａ及び５ｂは、それぞれの対向面に凹部が形成されている。
【００１５】
上側の真空容器５ａの凹部には、傾斜磁場コイル３ａと高周波コイル４ａが収容されている。ここで、傾斜磁場コイルとは静磁場の磁場強度に傾斜をつけて傾斜磁場を形成するものであり、高周波コイルとは高周波磁場を被検者に対して送信し被検者からの核磁気共鳴信号を受信するものであり、いずれも磁気共鳴イメージング装置には不可欠なものである。通常、高周波コイルのほうが、傾斜磁場コイルよりも被検者の近くに配置される。上側と同様に、下側の真空容器５ｂの凹部には、傾斜磁場コイル３ｂと高周波コイル４ｂが収容されている。
【００１６】
真空容器５ａの凹部には、厚さ３〜５ｍｍ程度の樹脂製の化粧カバー２１ａが嵌合されているので、傾斜磁場コイル３ａと高周波コイル４ａは、被検者から見えない。真空容器５ａの対向面のうち凹部が形成されていない面は、厚さ１ｍｍ程度の樹脂シート１１ａで被覆されている。ここで、樹脂シート１１ａの表面と化粧カバー２１ａの表面とは同一平面上に配置される。すなわち、被検者には、樹脂シート１１ａの表面と化粧カバー２１ａの表面とが同じ高さに見える。真空容器５ａの外周面部及び上面部は、厚さ３〜５ｍｍ程度の化粧カバー２ａで被覆されている。なお、化粧カバー２１ａ及び２ａの厚さは、構造的強度の観点から適宜設定すればよい。真空容器５ａ及び５ｂの対向面は、薄い樹脂シート１１ａ及び１１ｂを貼るだけでも、十分な構造的強度が得られる。
【００１７】
図２を用いて、真空容器５ａの凹部と化粧カバー２１ａの嵌合方法について説明する。まず、真空容器５ａの凹部の壁面には、複数の鉤状の係止部が設けられている。一方、化粧カバー２１ａの外縁にも、真空容器５ａの凹部の係止部に対応する位置に、複数の鉤状の係止部が設けられている。そのため、真空容器５ａの凹部と化粧カバー２１ａを嵌合した際に、両者の係止部同士が相互に係止状態となるので、化粧カバー２１ａは真空容器５ａの凹部の壁面に支持される。こののち、化粧カバー２１ａの落下を防止するため、化粧カバー２１ａを真空容器５ａに固定すればよい。なお、化粧カバー２１ａと樹脂シート１１ａの境界の隙間は、適宜シールしてもよい。このような係止方法は、真空容器５ａの外周面部に化粧カバー２ａを取り付ける際にも利用できる。
【００１８】
また同様に、真空容器５ｂの凹部には、厚さ３〜５ｍｍ程度の樹脂製の化粧カバー２１ｂが嵌合されており、真空容器５ｂの対向面のうち凹部が形成されていない面は、厚さ１ｍｍ程度の樹脂シート１１ｂで被覆されている。樹脂シート１１ｂの表面と化粧カバー２１ｂの表面とは同一平面上に配置される。真空容器５ｂの外周面部及び底面部は、化粧カバー２ｂで被覆されている。
【００１９】
なお、磁気共鳴イメージング装置には、図示していないものの、高周波コイルが被検者から受信した核磁気共鳴信号に基づいて画像処理を行う計算機と、この計算機で画像処理された画像信号を断層画像として表示する表示装置とが備えられている。
【００２０】
このように構成された磁気共鳴イメージング装置においては、まず傾斜磁場コイル３ａ及び３ｂと高周波コイル４ａ及び４ｂを、それぞれ真空容器５ａ及び５ｂの凹部に収容したことによって、超電導コイル１０１ａ及び１０１ｂを被検者に接近させることができる。
【００２１】
また、真空容器５ａ及び５ｂの凹部にそれぞれ嵌合された化粧カバー２１ａ及び２１ｂの表面と、真空容器５ａ及び５ｂの対向面をそれぞれ被覆する樹脂シート１１ａ及び１１ｂの表面とは、同じ高さである。従来は、真空容器の対向面から傾斜磁場コイルと高周波コイルが突出していたが、これに加えて傾斜磁場コイルと高周波コイルを覆う化粧カバーがさらに突出していた。これに対して、この実施の形態では、化粧カバー２１ａと高周波コイル４ａの間の空隙、及び化粧カバー２１ｂと高周波コイル４ｂの間の空隙が、それぞれ真空容器５ａ及び５ｂの凹部内に位置している。さらに、化粧カバー２１ａ及び２１ｂの厚さ分も、実質的にそれぞれ真空容器５ａ及び５ｂの凹部内に収まっている。
【００２２】
ここで、化粧カバーと高周波コイルの間の空隙と化粧カバーの厚さ分を、真空容器の凹部内に収める効果について検討する。例えば、化粧カバーと高周波コイルの間の空隙を１０ｍｍとし、化粧カバーの厚さを５ｍｍとし、樹脂シートの厚さを１ｍｍとする。真空容器の対向面から突出する分について、従来における化粧カバーと高周波コイルの間の空隙１０ｍｍと化粧カバーの厚さ５ｍｍの合計１５ｍｍを、この実施の形態では樹脂シートの厚さを１ｍｍに置き換えることができる。すなわち、片側で１４ｍｍ、上下合わせて２８ｍｍの空間的余裕が生じる。
【００２３】
超電導コイル１０１ａ及び１０１ｂの間の距離を変えなければ、この空間的余裕の分だけ真空容器５ａ及び５ｂの間の距離を広げることができる。そのため、被検者にとっては開放性の向上となり、医療関係者からの被検者へのアクセス性もよくなる。被検者が閉所恐怖症患者や子供の場合には、安心感が増すことになる。
【００２４】
また、この空間的余裕を、真空容器５ａ及び５ｂの間の距離を変えずに、超電導コイル１０１ａ及び１０１ｂを被検者に接近させることに利用することもできる。超電導コイルの起磁力は超電導コイル間距離の３〜５乗に比例するという結果が得られているので、超電導コイル間距離を８００ｍｍから７７２ｍｍに変更すると、起磁力を１０〜１６％低減可能という試算ができる。他の超電導コイル１０２ａ、１０２ｂ、１０３ａ及び１０３ｂについても同様に試算ができる。このように起磁力を低減できれば、超電導線材の使用量を削減でき、超電導電磁石１のコスト低減につながる。それに加えて、超電導コイルの最大経験磁場の値が減る可能性があるので、その場合には従来よりも性能の低い超電導線材を使用することができ、さらなるコスト低減が望める。
【００２５】
また同時に、超電導コイルの起磁力の低減に伴って、超電導コイル同士の間に作用する電磁力も低減できる。その結果、真空容器５ａ及び５ｂなどの容器壁を薄くできるので、製品として軽量化につながる。また、電磁力の低減によって超電導コイルを巻回するための巻枠を薄くできるので、液体ヘリウムを充填する冷却容器を小型化できる。そのため、とくに超電導コイルの初期冷却時において、冷却容積が減少するので、希少品である液体ヘリウムの使用量を低減できる。さらに、超電導コイルの起磁力が低減すれば、超電導線材の使用量も減らすことができ、超電導コイルの巻数も減るので作業工数も減らすことができる。よって、超電導電磁石１の一層のコスト低減につながる。
【００２６】
さらに、超電導コイル同士の間に作用する電磁力の低減は、超電導電磁石１内部の各種構造部材の構造も軽量化できるなどの副次的効果が得られる可能性がある。さらに、製品全体の小型化によって、設置空間が減少するとともに設置自由度が向上し、輸送も容易になる。以上のように、被検者の挿入空間をそのまま確保した場合は、超電導コイル間距離を短くして起磁力を低減できるので、かなりの製品価値の向上が期待できる。
【００２７】
この実施の形態によって生じる空間的余裕を、被検者の挿入空間を広げることと、超電導コイルを被検者に接近させることの、いずれに反映させてもかまわない。もちろん、どちらか一方への反映ではなく、両方に分担して反映させてもよく、その分担比率は相反する要求をバランスよく両立するために設定すればよい。
【００２８】
したがって、この実施の形態によれば、被検者の挿入空間を広げて開放性を向上させることと、超電導コイルをなるべく被検者に接近させて超電導コイルの起磁力を低減させることという、相反する要求をバランスよく両立するための磁気共鳴イメージング装置を提供できる。
【００２９】
なお、真空容器５ａ及び５ｂの対向面を鏡面加工するなど、美しく加工処理して製品としての美観を得られれば、必ずしも樹脂シート１１ａ及び１１ｂを必要としない。この場合には、真空容器５ａ及び５ｂをアース接続する必要はあるが、樹脂シート１１ａ及び１１ｂの厚さの分、被検者の挿入空間を広げるか、超電導コイルを被検者に接近させるかのいずれかに反映できる。
【００３０】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２を説明するための磁気共鳴イメージング装置の側面図である。図４は、図３の要部拡大図である。この実施の形態は、実施の形態１における真空容器５ａ及び５ｂの外周面部も、薄い樹脂シート１１ａ及び１１ｂで被覆した変形例である。これによって、磁気共鳴イメージング装置を従来と同じ外周寸法で製作した場合には、真空容器５ａ及び５ｂの外周寸法を大きくすることができる。これに伴って、超電導コイル１０１ａ及び１０１ｂの外径をより大きくすることができる。
【００３１】
この場合も、超電導コイルの起磁力を低減する効果があり、超電導コイルの外径寸法の３乗程度で起磁力は反比例するという結果が得られている。例えば、超電導コイル１０１ａ及び１０１ｂの外径を９００ｍｍから９２８ｍｍに変更すると、起磁力を９％程度低減できる。なお、実施の形態１と同様の副次的効果があることは言うまでもない。
【００３２】
さらに、超電導電磁石１がシールドコイル１０４ａ及び１０４ｂを有するアクティブシールド型の場合には、シールドコイル１０４ａ及び１０４ｂの外径を大きくすることができるため、従来と比べて外部漏洩磁束を低減できる。この外部漏洩磁束は、一般的に０．５ｍＴ（５ガウス）ラインとして磁気共鳴イメージング装置の主要スペックとなっており、これを低減できることは製品価値を高めることにつながる。
【００３３】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３を説明するための磁気共鳴イメージング装置の側面図である。この実施の形態の磁気共鳴イメージング装置は、トンネル型である。被検者に与える静磁場を発生する超電導電磁石１ｃは、被検者を載置するための貫通孔を有する円筒形状の真空容器５ｃを有する。その貫通孔壁面には凹部が形成されており、この凹部には傾斜磁場コイル３ｃと高周波コイル４ｃとが収容されている。さらに、凹部には樹脂製の化粧カバー２１ｃが嵌合されており、この化粧カバー２１ｃは当該凹部の壁面に支持されている。真空容器５ｃの貫通孔壁面の凹部が形成されていない面は、樹脂シート１１ｃで被覆されており、樹脂シート１１ｃの表面と化粧カバー２１ｃの表面とは同一曲面上に配置される。
【００３４】
この実施の形態では、化粧カバー２１ｃと高周波コイル４ｃの間の空隙、及び化粧カバー２１ｃの厚さ分を、実質的に真空容器５ｃの凹部内に収めることで、空間的余裕が発生する。このように空間的余裕が発生した結果、貫通孔の直径を広げて被検者への開放性を向上させることができる。
【００３５】
また、貫通孔の直径は従来のままで、超電導コイル１０１ｃ及び１０１ｄの巻径を小さくすることで、起磁力を低減してもよい。ここで経験的に、円筒コイル内の磁場強度は、コイルの起磁力を一定とすればコイル径の２〜３乗に反比例する。言い換えれば、均一静磁場領域の磁場強度を一定となるようにして、超電導コイル１０１ｃ及び１０１ｄの巻径を小さくすると、起磁力は巻径のほぼ２〜３乗に比例して低減できる。さらに、起磁力の低減に加えて、巻径を小さくすることで、超電導線材の使用量を削減でき、超電導電磁石１ｃのコスト低減につながる。なお、起磁力の低減に伴って、実施の形態１と同様の副次的効果があることは言うまでもない。
【００３６】
また実施の形態１と同様に、この実施の形態によって生じる空間的余裕を、被検者の挿入空間を広げることと、超電導コイルを被検者に接近させることの、いずれに反映させてもかまわない。もちろん、どちらか一方への反映ではなく、両方に分担して反映させてもよく、その分担比率は相反する要求をバランスよく両立するために設定すればよい。
【００３７】
実施の形態４．
図６は、実施の形態４を説明するための磁気共鳴イメージング装置の側面図である。この実施の形態は、実施の形態３における真空容器５ｃの円筒の端面も、薄い樹脂シート１１ｃで被覆した変形例である。これによって、磁気共鳴イメージング装置を従来と同じ軸長寸法で製作した場合には、真空容器５ｃの軸長寸法を大きくすることができる。これに伴って、超電導コイル１０１ｃ及び１０１ｄをさらに円筒の端面側に配置できる。ここで、磁気共鳴イメージング装置の静磁場はｐｐｍオーダーの均一性が要求され、一般に複数の超電導コイルを組合せて誤差成分を相互に打ち消している。そのため、超電導コイル１０１ｃ〜１０３ｃ、１０１ｄ〜１０３ｄの巻径が一定の場合には、真空容器５ｃの軸長寸法が大きいほど、これらの超電導コイルの配置自由度が高くなり、誤差成分を打ち消しやすくなる。所望の均一度の静磁場を得るには、超電導コイル１０１ｃ及び１０１ｄの配置可能範囲が軸方向外側に大きいほど、起磁力が少なくてすむことが経験的にわかっている。起磁力は、均一静磁場中心から超電導コイル１０１ｃ及び１０１ｄまでの軸方向距離の２〜３乗に反比例する。なお、実施の形態３と同様の副次的効果があることは言うまでもない。
【００３８】
さらに、超電導電磁石１ｃがシールドコイル１０４ｃ及び１０４ｄを有するアクティブシールド型の場合には、シールドコイル１０４ｃ及び１０４ｄをさらに円筒の端面側に配置することができるため、従来と比べて外部漏洩磁束を低減できる。この外部漏洩磁束は、一般的に０．５ｍＴ（５ガウス）ラインとして磁気共鳴イメージング装置の主要スペックとなっており、これを低減できることは製品価値を高めることにつながる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施の形態１を説明するための磁気共鳴イメージング装置の側面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】実施の形態２を説明するための磁気共鳴イメージング装置の側面図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】実施の形態３を説明するための磁気共鳴イメージング装置の側面図である。
【図６】実施の形態４を説明するための磁気共鳴イメージング装置の側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１、１ｃ  超電導電磁石、３ａ〜３ｃ  傾斜磁場コイル、４ａ〜４ｃ  高周波コイル、５ａ〜５ｃ  真空容器、１１ａ〜１１ｃ  樹脂シート、２１ａ〜２１ｃ  化粧カバー、１０１ａ〜１０１ｄ、１０２ａ〜１０２ｄ、１０３ａ〜１０３ｄ、１０４ａ〜１０４ｄ  超電導コイル。
【図１】
2006136531.tif 000003
【図２】
2006136531.tif 000004
【図３】
2006136531.tif 000005
【図４】
2006136531.tif 000006
【図５】
2006136531.tif 000007
【図６】
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