(57)【要約】【課題】  渦電流抑制のためのシールドコイルが不要なマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを備えたＭＲＩ装置を実現する。【解決手段】  マグネットシステム（１００）は、筒状の超伝導マグネットの（２００）内部空間に勾配磁場コイル（１０６）が配置されたマグネットシステムであって、高透磁率材料製のタイルの組合せからなり超伝導マグネットの内面と勾配磁場コイルの外面の間に設けられた筒状構造物（２１０）を具備することを特徴とする。高透磁率材料製のタイルは、高透磁率材料の積層体である。高透磁率材料は、珪素鋼板またはアモルファス磁性材料である。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の超伝導マグネットの内部空間に勾配磁場コイルが配置されたマグネットシステムであって、
高透磁率材料製のタイルの組合せからなり前記超伝導マグネットの内面と前記勾配磁場コイルの外面の間に設けられた筒状構造物、
を具備することを特徴とするマグネットシステム。
【請求項２】
前記高透磁率材料製のタイルは、高透磁率材料の積層体である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネットシステム。
【請求項３】
前記高透磁率材料は、珪素鋼板である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマグネットシステム。
【請求項４】
前記高透磁率材料は、アモルファス磁性材料である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマグネットシステム。
【請求項５】
筒状の超伝導マグネットの内部空間に勾配磁場コイルとＲＦコイルが配置されたマグネットシステムを通じて収集した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成するＭＲＩ装置であって、
前記マグネットシステムは、高透磁率材料製のタイルの組合せからなり前記超伝導マグネットの内面と前記勾配磁場コイルの外面の間に設けられた筒状構造物を具備する、
ことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項６】
前記高透磁率材料製のタイルは、高透磁率材料の積層体である、
ことを特徴とする請求項５に記載のＭＲＩ装置。
【請求項７】
前記高透磁率材料は、珪素鋼板である、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のＭＲＩ装置。
【請求項８】
前記高透磁率材料は、アモルファス磁性材料である、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のＭＲＩ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ  ｓｙｓｔｅｍ）およびＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）装置に関し、とくに、筒状の超伝導マグネットの内部空間に勾配磁場コイル（ｃｏｉｌ）が配置されたマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを用いるＭＲＩ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置は、マグネットシステムを通じて収集した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成するようになっている。超伝導方式のマグネットシステムでは、筒状の超伝導マグネットの内部空間に勾配磁場コイルとＲＦコイル（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が配置されている。
【０００３】
超伝導マグネットの一部を構成する金属容器の渦電流を抑制するために、金属容器の内面と勾配コイルの外面の間にシールドコイル（ｓｈｉｅｌｄ  ｃｏｉｌ）を設け、このシールドコイルに、金属容器に作用する勾配磁場とは反対の磁場を発生させることが行われる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１５７５１５号公報（第４−５頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シールドコイルを用いると、その副作用として勾配磁場発生の電力効率が悪くなる。このため、所望の勾配磁場を得るのに、シールドコイルを用いないときよりも大きな電力が必要とされ、また、発熱が大きくなり勾配磁場発生時の振動や騒音も大きくなる。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、渦電流抑制のためのシールドコイルが不要なマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを備えたＭＲＩ装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、筒状の超伝導マグネットの内部空間に勾配磁場コイルが配置されたマグネットシステムであって、高透磁率材料製のタイルの組合せからなり前記超伝導マグネットの内面と前記勾配磁場コイルの外面の間に設けられた筒状構造物、を具備することを特徴とするマグネットシステムである。
【０００７】
上記の課題を解決するための他の観点での発明は、筒状の超伝導マグネットの内部空間に勾配磁場コイルとＲＦコイルが配置されたマグネットシステムを通じて収集した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成するＭＲＩ装置であって、前記マグネットシステムは、高透磁率材料製のタイルの組合せからなり前記超伝導マグネットの内面と前記勾配磁場コイルの外面の間に設けられた筒状構造物を具備する、ことを特徴とするＭＲＩ装置である。
【０００８】
前記高透磁率材料製のタイルは、高透磁率材料の積層体であることが、渦電流を効果的に抑制する点で好ましい。
前記高透磁率材料は、珪素鋼板であることが、磁気的および電気的特性に優れる点で好ましい。
【０００９】
前記高透磁率材料は、アモルファス磁性材料であることが、磁気的および電気的特性にさらに優れる点で好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、マグネットシステムは、筒状の超伝導マグネットの内部空間に勾配磁場コイルが配置されたマグネットシステムであって、高透磁率材料製のタイルの組合せからなり前記超伝導マグネットの内面と前記勾配磁場コイルの外面の間に設けられた筒状構造物を具備することを特徴とするので、渦電流抑制のためのシールドコイルが不要なマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを備えたＭＲＩ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１にＭＲＩ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、ＭＲＩ装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００１２】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場コイル（ｃｏｉｌ）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。勾配コイル部１０６は、本発明における勾配磁場コイルの一例である。ＲＦコイル部１０８は、本発明におけるＲＦコイルの一例である。
【００１３】
マグネットシステム１００は、発明を実施するための最良の形態の一例である。マグネットシステム１００の構成によって、マグネットシステムに関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。マグネットシステム１００は、また、発明におけるマグネットシステムの一例である。マグネットシステム１００については後にあらためて説明する。
【００１４】
マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮像の対象１がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００１５】
主磁場コイル部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は超伝導コイルを用いて構成される。
【００１６】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。
【００１７】
静磁場空間における互いに垂直な座標軸をｘ，ｙ，ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままｘ，ｙ，ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。本装置では対象１の体幅の方向をｘ方向とし、体厚の方向をｙ方向とし、体軸の方向をｚ方向とする。
【００１８】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト（ｒｅａｄ  ｏｕｔ）勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００１９】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象１の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起するためのＲＦ磁場を形成する。以下、ＲＦ磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）ともいう。
【００２０】
励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、ＲＦコイル部１０８によって受信される。磁気共鳴信号は、周波数ドメイン（ｄｏｍａｉｎ）すなわちフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間についてのサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）信号となる。
【００２１】
位相軸方向および周波数軸方向の勾配により、磁気共鳴信号のエンコードを２軸で行えば、磁気共鳴信号は２次元フーリエ空間についてのサンプリング信号として得られ、スライス勾配をも利用してエンコードを３軸で行えば３次元フーリエ空間についての信号として得られる。各勾配は、２次元あるいは３次元フーリエ空間における信号のサンプリング位置を決定する。以下、フーリエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００２２】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００２３】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信させ、対象１の体内のスピンを励起する。
【００２４】
ＲＦコイル部１０８には、また、データ（ｄａｔａ）収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｄａｔａ）として収集する。
【００２５】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０にはシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）制御部１６０が接続されている。シーケンス制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して磁気共鳴信号の収集を遂行する。以下、磁気共鳴信号の収集をスキャンともいう。
【００２６】
シーケンス制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。シーケンス制御部１６０はメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはシーケンス制御部１６０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）および各種のデータを記憶している。シーケンス制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００２７】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部１７０はメモリを有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００２８】
データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００２９】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間はｋスペースに対応する。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。
【００３０】
データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ  ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００３１】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作することが可能である。
【００３２】
図２に、スキャン用のパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスはグラディエントエコー（Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｅｃｈｏ）法によるパルスシーケンスである。
【００３３】
同図において、（１）はＲＦ励起のシーケンスを示す。（２）−（４）はいずれも勾配磁場のシーケンスを示す。（５）は磁気共鳴信号のシーケンスを示す。勾配磁場のシーケンスのうち、（２）はスライス勾配、（３）は周波数エンコード勾配、（４）は位相エンコード勾配勾配である。なお、静磁場は一定の磁場強度で常時印加されている。以下同様である。
【００３４】
先ず、α°パルスによるスピン励起が行われる。α°励起はスライス勾配Ｓｌｉｃｅの下での選択励起である。α°励起後に、周波数エンコード勾配Ｒｅａｄおよび位相エンコード勾配Ｐｈａｓｅが所定のシーケンスで印加され、磁気共鳴信号すなわちエコーが読み出される。
【００３５】
このようなパルスシーケンスが、繰り返し時間ＴＲで所定回数繰り返され、そのつど、エコーが読み出される。繰り返しのたびにエコーの位相エンコードが変更され、所定回数の繰り返しによって、２次元ｋスペース全体についてのエコー信号収集が行われる。なお、スライス方向にも位相エンコードを行うときは、３次元ｋスペースについてのエコー信号収集が行われる。２次元ｋスペースのエコーデータを２次元逆フーリエ変換することにより２Ｄ画像が再構成される。３次元ｋスペースのエコーデータを３次元逆フーリエ変換することにより２Ｄ画像が再構成される。
【００３６】
マグネットシステム１００について説明する。図３に、マグネットシステム１００の要部の構成を示す。同図の（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は横断面図である。同図に示すように、主磁場コイル１０２は、クライオスタット（ｃｒｙｏｓｔａｔ）２００の中に収容されている。クライオスタット２００は、外壁と内壁の間に密閉された中空部を持つ例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属製の筒体である。
【００３７】
主磁場コイル１０２はクライオスタット２００の中空部に収容され、例えば液体ヘリウム（Ｈｅ）等の適宜の寒剤により超伝導状態まで冷却される。以下、主磁場コイル１０２を内蔵するクライオスタット２００を超伝導マグネット２００ともいう。超伝導マグネット２００は、本発明における超伝導マグネットの一例である。
【００３８】
勾配コイル部１０６は、筒状の超伝導マグネット２００の内部空間に配置される。勾配コイル部１０６の内側にはＲＦコイル部１０８が配置されるが図示を省略する。超伝導マグネット２００の内部空間の中心部の、例えば直径３００ｍｍの球形領域が撮影領域となる。
【００３９】
超伝導マグネット２００の内面と勾配コイル部１０６の外面の間に、筒状構造物２１０が設けられる。筒状構造物２１０は、本発明における筒状構造物の一例である。筒状構造物２１０は、高透磁率材料製のタイル（ｔｉｌｅ）を組合せて構成される。
【００４０】
タイルは、例えば図４に示すように、概ね直方体をなすものであり、その寸法は例えば５０ｍｍ×５０ｍｍ×４０ｍｍである。このタイル２１２は、高透磁率材料の積層体として構成される。高透磁率材料としては珪素鋼板が用いられる。なお、これに限らず、例えば鉄系のアモルファス（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）磁性材料等適宜の高透磁率材料を用いてよい。
【００４１】
筒状構造物２１０は、このようなタイル２１２を例えば超伝導マグネット２００の内面全体に密に敷き詰めて接着すること等によって構成される。なお、筒状構造物２１０はこれ以外の適宜の方法によって構成してよい。
【００４２】
筒状構造物２１０は、その高透磁性により、超伝導マグネットの金属容器すなわちクライオスタット２００を勾配磁場から遮蔽するシールドして機能する。このため、勾配磁場による渦電流の発生が抑制される。
【００４３】
また、珪素鋼板やアモルファス磁性材料等の高透磁率材料はその磁気的および電気的特性により渦電流が小さく、さらに、タイル化による渦電流の流れにくさとあいまって、筒状構造物２１０自体における渦電流は極めて小さい。
【００４４】
このため、シールドコイルによらずに渦電流を抑制することが可能である。シールドコイルを用いないので勾配磁場を電力効率良く発生させることができ、またそのことによって、勾配コイル部１０６の発熱および振動や騒音も小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明を実施するための最良の形態の一例のＭＲＩ装置のブロック図である。
【図２】パルスシーケンスを示す図である。
【図３】マグネットシステムの要部を示す図である。
【図４】高透磁率材料製のタイルを示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  対象
１００  マグネットシステム
１０２  主磁場コイル部
１０６  勾配コイル部
１０８  ＲＦコイル部
１３０  勾配駆動部
１５０  ＲＦ駆動部
１５０  データ収集部
１６０  シーケンス制御部
１７０  データ処理部
１８０  表示部
１９０  操作部
５００  クレードル
２００  クライオスタット
２１０  筒状構造物
２１２  タイル
【図１】
2006149722.tif 000003
【図２】
2006149722.tif 000004
【図３】
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【図４】
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