(57)【要約】【課題】真空ポンプなどの動力源を用いることなく、かつ撮影対象の載置空間の大きさを犠牲にすることなく、静音効果の向上が図れるＭＲＩ装置を提供する。【解決手段】磁気共鳴イメージング装置１０において、撮影対象を載置する載置空間Ｂに静磁場を発生させる静磁場発生手段１１と、均一磁場が形成される撮影領域Ｒに対し方向を切り替えながら傾斜磁場を重畳させる傾斜磁場発生手段１２と、傾斜磁場発生手段１２の配置空間に開口部が設けられる連通部に接続する容量部を有する消音手段２０と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象を載置する載置空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、
均一磁場が形成される撮影領域に対し方向を切り替えながら傾斜磁場を重畳させる傾斜磁場発生手段と、
前記傾斜磁場発生手段の配置空間に開口部が設けられる連通部に接続する容量部を有する消音手段と、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】
前記消音手段は、前記容量部の内部容量、連通部の長さ、及び開口部の面積のうち少なくとも一つを可変することにより共鳴周波数を可変する可変手段が設けられている請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記可変手段は、
前記容量部の内部容量を仕切る仕切板と、
前記仕切板を傾斜させて前記内部容量の仕切を解除する傾斜手段と、を有する請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
円筒形状を示す前記静磁場発生手段の内周面側に前記傾斜磁場発生手段が設けられ、
前記消音手段は前記円筒形状の端面側に設けられている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記傾斜磁場発生手段の両端面の間隔は、前記静磁場発生手段の両端面の間隔よりも短く設定され、
前記消音手段の前記連通部は、前記容量部から前記円筒形状の中心軸の方向に伸びてから屈曲し、前記開口部を前記静磁場発生手段の端面に向けている請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
複数の前記消音手段が、前記円筒形状の中心軸周りに放射状に配置され、そのうち前記共鳴周波数の異なるものが存在している請求項４又は請求項５に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】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ装置」Magnetic Resonance Imagingという）に関し、特に撮影時に原理的に発生する騒音が抑制されるＭＲＩ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置の騒音対策として、遮音材や吸音材をボア内に配置することが一般的である。また、騒音発生源である傾斜磁場コイルを、そのコイル線の振動に対する内部損失の大きな樹脂に封入して作成し、騒音発生を抑制することも行われている。  
更にＭＲＩ装置の騒音対策として、騒音発生源の傾斜磁場コイルを、真空容器の中に配置して騒音の空気伝播を遮断する方法、磁石架台カバーで密封して騒音の漏洩を防止する方法、ボアを厚い樹脂で形成して遮音壁とする方法等、が検討されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１１８０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、遮音材や吸音材を用いたりボアを厚い遮音壁で形成したりする従来の騒音対策によって低減性能を向上させるためには、撮影対象の載置空間の大きさに係るボア径を狭めることにつながる。  
これは、ＭＲＩ装置の要求性能である被験者（撮影対象）の快適性及び撮影範囲の拡大を実現するために、ボア径を拡径させる設計方針に相反する。  
さらに、真空容器を設けることにより高い静音効果が得られるが、真空シールやポンプ稼働が必要となり初期コスト及び維持コスト（電気）がかさむ。また、カバーで密閉する方法は、ＭＲＩ装置の騒音の大きさを鑑みれば、それだけで得られる騒音低減効果は不充分である。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、真空ポンプなどの動力源を用いることなく、かつ撮影対象の載置空間の大きさを犠牲にすることなく、静音効果の向上が図れるＭＲＩ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、撮影対象を載置する載置空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、均一磁場が形成される撮影領域に対し方向を切り替えながら傾斜磁場を重畳させる傾斜磁場発生手段と、前記傾斜磁場発生手段の配置空間に開口部が設けられる連通部に接続する容量部を有する消音手段と、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、撮影対象の載置空間（ボア）が大きく静音性に優れるＭＲＩ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るＭＲＩ装置のＹ−Ｚ断面図。
【図２】本発明の実施形態に係るＭＲＩ装置のＸ−Ｙ断面図。
【図３】（Ａ）はＭＲＩ装置に適用される消音手段の内部容量を可変手段による仕切の設定状態を示す内部透視図、（Ｂ）は可変手段による仕切の解除状態を示す内部透視図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。  
図１及び図２に示すように、ＭＲＩ装置１０は、内筒１３、外筒１４及び端面カバー１５のうち少なくとも一つの剛性部材を介して架台（図示略）に支持される静磁場発生手段１１と、傾斜磁場発生手段１２と、消音手段２０と、さらに図示略の構成要素として、撮像領域Ｒに撮影対象（患者）を保持する寝台と、この撮影対象にＲＦパルス（Radio Frequency）を照射するＲＦ発振部と、この撮影対象からの応答信号を受信する受信コイルと、傾斜磁場パルス及びＲＦパルスの振幅やｏｎ／ｏｆｆタイミングの組み合わせを制御するパルスシーケンス制御部と、受信した応答信号を処理して画像化を行う画像化部と、を備えている。  
なおここで、撮像領域Ｒの中心を原点にとり、内筒１３により区画される円筒形状の載置空間Ｂ（ボア）の中心軸をＺ軸にとり、原点においてＺ軸に直交するＸ軸及びＹ軸を定義する。
【００１０】
このようにＭＲＩ装置１０が構成されることにより、撮像領域Ｒにおいて、撮影対象を構成する原子核の核スピンは、静磁場方向（Ｚ軸）に配向し、この静磁場方向を軸としてこの原子に固有のラーモア周波数で歳差運動をしている。  
そして、このラーモア周波数と同じＲＦパルスを照射すると、原子は共鳴しエネルギーを吸収して励起する核磁気共鳴現象（ＮＭＲ現象；Nuclear Magnetic Resonance）を発現する。このＮＭＲ現象を発現させた後に、ＲＦパルス照射を停止すると、原子はエネルギーを放出して元の定常状態に戻る緩和過程で、ラーモア周波数と同じ周波数の電磁波を出力する。  
この出力された電磁波を撮影対象からの応答信号として受信コイルで受信し、画像化部において撮影対象の画像化が実行される。
【００１１】
静磁場発生手段１１は、Ｚ軸周りに巻回される螺旋コイルに電流を流して誘導磁場を発生させ、載置空間Ｂに静磁場を発生させるものである。この載置空間Ｂに形成される静磁場の均一性の高い領域が撮影領域Ｒとなる。  
そして、この静磁場発生手段１１には、この静磁場の分布を調整して撮影領域Ｒの磁場均一性を向上させるシミング機構（図示略）が設けられている。
【００１２】
傾斜磁場発生手段１２は、図示略のＸコイル、Ｙコイル及びＺコイルから構成され、円筒形状を示す静磁場発生手段１１の内周面に設けられている。なお、図１において、傾斜磁場発生手段１２の両端面の間隔は、静磁場発生手段１１の両端面の間隔よりも短くＺ軸に沿って内側に設定されているが、そのような形態に限定されず、Ｚ軸に沿って外側に設定されていてもよい。  
これらＸコイル、Ｙコイル及びＺコイルは、撮影領域Ｒの静磁場に対し強度勾配を付与する傾斜磁場を、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を順番に切り替えながら、重畳させるものである。
【００１３】
この重畳される傾斜磁場の切り替えは、パルスシーケンスに則って、Ｘコイル、Ｙコイル及びＺコイルのそれぞれから位相の異なる傾斜磁場パルスを出力させることにより行われる。これにより、撮像領域Ｒの特定位置におけるＮＭＲ現象を検出することができ、撮影対象の連続的な二次元断層画像及び三次元画像を取得することができる。
【００１４】
ここで、動きを有するものが撮影対象である場合は、画像の取得間隔を短縮させるため、パルスシーケンスにおいて傾斜磁場パルスの高速スイッチングが必要となる。  
そうすると、この傾斜磁場パルスのスイッチング周波数に対応して傾斜磁場発生手段１２のコイルに作用する磁気力が変化し、機械的な振動を発生させ、さらに空気振動を生じさせて騒音となる。この騒音は、傾斜磁場パルスのスイッチング周波数が高くなるに従って増大し、撮影対象である患者に不快感や不安感を与えることになる。
【００１５】
消音手段２０は、図１に示されるように静磁場発生手段１１の円筒形状のＺ軸方向の両端面に、さらに図２に示されるようにＺ軸周りに放射状に複数が配置されている。なお、本発明において、消音手段２０の配置位置及び個数について特に限定はなく、傾斜磁場発生手段１２の発する振動が伝播する空間に、少なくとも１つが配置されていれば静音効果は発揮される。
【００１６】
消音手段２０は、図３に示されるように、内部容量Ｖの容量部２１と、傾斜磁場発生手段１２の端面に向けて開口する面積Ｓの開口部２３と、この開口部２３を先端に有し基端が容量部２１に接続しこの先端から基端までの長さＬの連通部２２と、容量部２１を内部容量Ｖ1又は内部容量Ｖ2に切り替える可変手段３０と、から構成されるヘルムホルツ吸音体である。  
このように構成される消音手段２０は、大気中の音速ｃを用いて、次式（１）で表される周波数ｆの騒音に対し共鳴消音効果を発揮する。
【００１７】
ｆ＝ｃ／２π・√（Ｓ／（Ｖ・Ｌ））  （１）
このような構造を有する消音手段２０は、騒音波が開口部２３に入ってくると、容量部２１内の空気がバネの作用をし、連通部２２内の空気の質量が錘の役目をして共振（共鳴）を起こす。すると開口部２３において大量の空気の出入りが生じ、空気分子の摩擦熱により音響エネルギーが熱エネルギーに変換され、消音効果が発揮されることになる。  
この場合、消音効果が発揮されるのは、前記式（１）で表される特定周波数ｆの音波のみである。このために、静音効果を向上させるためには、傾斜磁場発生手段１２からの騒音の構成主要周波数ｆがこの式（１）を満たすように、消音手段２０における容量部２１の内部容量Ｖ、連通部２２の長さＬ、及び開口部２３の面積Ｓを適宜調整する必要がある。
【００１８】
また、パルスシーケンスにおいて傾斜磁場パルスのスイッチング周波数が一定でなく変化する場合は、消音対象の騒音波は広帯域周波数となる。この場合、容量部２１の内部容量Ｖ、連通部２２の長さＬ、及び開口部２３の面積Ｓのうち少なくとも一つが相違することにより共鳴周波数をずらして全体として騒音の周波数帯域全体をカバーする複数の消音手段２０を設けるとよい。  
つまり、図２に例示される放射状に配置される複数の消音手段２０において、それぞれの共鳴周波数が異なるように式（１）の変数（Ｓ，Ｖ，Ｌ）を決定すればよい。
【００１９】
また、消音対象の騒音波の周波数が時間的に変化する場合、又は選択されるパルスシーケンスによってスイッチング周波数が異なる場合、の対策としては、一つの消音手段２０において、容量部２１の内部容量Ｖ、連通部２２の長さＬ、及び開口部２３の面積Ｓのうち少なくとも一つが可変できるように可変手段を設けるのが望ましい。
【００２０】
図３は、容量部２１の内部容量Ｖを可変させる可変手段３０を有する消音手段２０が例示されている。可変手段３０は、容量部２１の内部容量Ｖを仕切る仕切板３１と、この仕切板３１を傾斜させて内部容量Ｖの仕切を設定／解除する傾斜手段３２と、から構成されている。そして、図３（Ａ）は可変手段３０による仕切が解除された状態を示し、図３（Ｂ）は可変手段３０による仕切が設定された状態を示している。
【００２１】
仕切板３１は、容量部２１を仕切ろうとする断面又はこの断面を分割した形状のプレート片であって、仕切られた隣り合う空間において空気振動の粗密波が通過しない程度の遮蔽性を備えている必要がある。
【００２２】
傾斜手段３２は、容量部２１の内壁に対して仕切板３１を回動自在に軸支するものである。つまり、連通部２２の基端から容量部２１内部を伝播する空気振動の粗密波の進行方向に対して、仕切板３１が平行になるように傾斜手段３２を角度付けすると容量部２１の仕切が解除されて内部容量Ｖ1に設定され（図３（Ａ））、粗密波の進行方向に対してこの仕切板３１が垂直になるように傾斜手段３２を角度付けすると容量部２１が仕切られて内部容量Ｖ2に設定される（図３（Ｂ））。  
これにより、消音手段２０における共鳴周波数ｆは、図３中に示される式に基づき、ｆ1からｆ2へと変化する。
【００２３】
傾斜手段３２は、撮影を実行する際に、予め設定されているパルスシーケンスに対応させて、前記角度付け動作を行い内部容量Ｖの仕切の設定／解除を行う。なお実施形態において傾斜手段３２は、仕切板３１の対称軸に沿って配置され、両端が容量部２１の内壁面に保持される構成となっているが、このような構成に限定されるものでなく、騒音の粗密波の進行方向に対して仕切板３１の面を平行又は垂直に切り替えることができる機能を持ち合わせていれば適宜採用される。
【００２４】
消音手段２０は、図１に示されるように、容量部２１（図３）が静磁場発生手段１１の端面に配置され、この容量部２１から連通部２２がＺ軸に直交する方向に伸びてから屈曲しさらにＺ軸に沿った方向に伸び、開口部２３（図３）が静磁場発生手段１１の端面に向いている。  
これにより、消音手段２０は、ＭＲＩ装置１０における占有スペースが小さく構成されることになる。さらに、消音手段２０の設置空間は、Ｘ−Ｙ断面内において載置空間Ｂを侵食することがほとんどないといえる。
【００２５】
さらに、開口部２３（図３）は、騒音の発生源である静磁場発生手段１１の近傍に配置することができるために、発生した騒音を効率的に吸収して低減させることができる。また、静磁場発生手段１１に機械的に連結される内筒１３、外筒１４、端面カバー１５又はその他の支持部材の伝播振動に基づく騒音も同様にして低減させることができる。  
また、消音手段２０は、隣接する端面カバー１５の補強材として機能させることもでき、この端面カバー１５の機械的振動による放射騒音も抑制することができる。
【００２６】
次に、本実施形態に係るＭＲＩ装置１０の動作説明を行う。  
静磁場発生手段１１において電源（図示略）から電流を供給し撮影領域Ｒを含む載置空間Ｂ（ボア）に静磁場を生成する。この状態でベッド（図示略）上に載置された撮影対象（患者）を載置空間Ｂに挿入する。  
次に、端末装置（図示略）において、所定の検査パラメータを入力し、選択されたパルスシーケンスに基づき制御部（図示略）が傾斜磁場発生手段１２及びＲＦ発振部（図示略）を駆動させる。
【００２７】
これにより、撮像領域Ｒにおける撮像対象において、パルスシーケンスに同期した原子のエネルギー状態の励起（ＮＭＲ現象）・緩和が繰り返される。そして、この緩和過程において撮像対象から放出される電磁波を受信コイル（図示略）で検出し、画像化部（図示略）において二次元断層画像化又は三次元画像発現化する。
【００２８】
この傾斜磁場発生手段１２が駆動している期間は、磁界の中で電流が流れるコイルに付与する磁気力が、傾斜磁場パルスのスイッチング周波数に対応して変動する。特にパルスシーケンスが高速撮影用である場合、この磁気力の変動は、機械的振動を引き起こしさらに空気を振動させて騒音を発生させる。
【００２９】
この騒音は空気を媒体として伝播する粗密波であるために、内筒１３、外筒１４及び端面カバー１５等の剛体表面を反射して、消音手段２０の開口部２３に到達する。これにより騒音は、消音手段２０による共鳴消音効果により低減される。
【００３０】
以上説明した通り、本発明においては、騒音を低減させるために、動力源を用いたり真空にしたりする必要が無く、さらに消音手段２０そのものの占有スペースも少なく、撮影対象の載置空間Ｂを侵食することもない。したがって、従来の騒音低減手法との並存も可能であり、更なる騒音低減も図れる。
【００３１】
本発明は前記した実施形態に限定されるものでなく、共通する技術思想の範囲内において、適宜変形して実施することができる。  
例えば、実施形態においては、撮影対象が挿入される水平方向と、撮像領域Ｒにおける静磁場の方向とが一致する水平磁場型と呼ばれるＭＲＩ装置を例示した。しかし、本発明は、静磁場の方向が鉛直方向を向くように一対の磁石を離間させて対向配置し、その間に撮影対象を挿入する垂直磁場型のＭＲＩ装置にも適用できる。  
この垂直磁場型のＭＲＩ装置に適用する場合も、消音手段２０の開口部２３を傾斜磁場発生手段１２の近傍に配置させるとともに、撮影対象が挿入する間隔を侵食しない位置に容量部２１を配置することが望まれる。  
また、消音手段２０の共鳴周波数ｆを可変するための可変手段は、その容量部２１の内部容量Ｖを可変するものを示したが、その他、実質的に開口部２３の面積Ｓ又は連通部２２の長さＬを可変するものであってもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０…磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）、１１…静磁場発生手段、１２…傾斜磁場発生手段、１３…内筒、１４…外筒、１５…端面カバー、２０…消音手段、２１…容量部、２２…連通部、２３…開口部、３０…可変手段、３１…仕切板、３２…傾斜手段、Ｖ（Ｖ1，Ｖ2）…容量部の内部容量、Ｓ…開口部の面積、Ｌ…連通部の長さ、Ｒ…撮影領域、Ｂ…載置空間、Ｚ…中心軸。
【図１】
2011015856.tif 000003
【図２】
2011015856.tif 000004
【図３】
2011015856.tif 000005