(57)【要約】  本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置に関する。ＭＲＩ装置の基本的な構成要素は、主磁石システム（２）、勾配システム（３）、ＲＦシステム及び信号処理システムである。本発明によれば、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置は、渦電流シールドシステムを有し、この渦電流シールドシステムは少なくとも１つの穿孔された渦電流スクリーン（１３、１４）を有し、前記又は各穿孔された渦電流スクリーン（１３、１４）は前記主磁石システムに割り当てられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−磁気共鳴イメージングシステムの測定空間に定常磁場を発生させる主磁石システム、
−前記測定空間に勾配磁場を発生させる勾配システム、及び
−渦電流シールドシステム
を少なくとも有する磁気共鳴イメージングシステムにおいて、前記渦電流シールドシステムは少なくとも１つの穿孔された渦電流スクリーンを有し、前記又は各穿孔された渦電流スクリーンは前記主磁石システムに割り当てられてい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】
前記又は各穿孔された渦電流スクリーンは、前記主磁石システムに可撓的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記又は各穿孔された渦電流スクリーンは、穿孔の程度が０．１％から９５％の範囲にあるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記又は各穿孔された渦電流スクリーンは、穿孔の程度が１０％から５０％の範囲にあるように構成されることを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記又は各穿孔された渦電流スクリーンは、制約層構造として構成され、当該制約層構造は少なくとも１つの穿孔されたプレート状の層、及び少なくとも１つの穿孔された粘弾性層を有することを特徴する請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記制約層構造は、２つの穿孔されたプレート状の層、及び１つの穿孔された粘弾性層を有し、当該粘弾性層は前記２つのプレート状の層の間に挟まれていることを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記又は各渦電流スクリーンは、音響ノイズの放射を最小にするのに十分な薄さであると共に、前記勾配システムにより放射される磁場に対するシールドを最大にするのに十分な厚さでもある厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記又は各渦電流スクリーンは、０．０１ｍｍから１０ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記又は各渦電流スクリーンは、１ｍｍから５ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記又は各渦電流スクリーンは、当該渦電流スクリーンが前記主磁石システムに取り付けられている領域において増大する厚さを有する請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記又は各渦電流スクリーンは、弾性的取り付け手段、特に軟質ゴム手段により前記主磁石システムに可撓的に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
前記又は各渦電流スクリーンは、前記主磁石システムの前記２つの側面フランジ領域に少なくとも位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
前記又は各渦電流スクリーンは、前記主磁石システムの前記側面フランジ領域、及び加えて前記主磁石システムと前記勾配システムとの間にある前記ボアホールの領域にも位置決めされることを特徴とする請求項１２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
前記又は各渦電流スクリーンは、前記主磁石システムと前記勾配システムとの間にある前記ボアホールの領域に少なくとも位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１５】
前記又は各渦電流スクリーンは、前記ボアホールの領域、及び加えて前記主磁石システムの前記側面フランジ領域にも位置決めされることを特徴とする請求項１４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に関するものであり、この装置は少なくとも、磁気共鳴イメージング装置の測定空間に定常磁場を発生させる主磁石システム、前記測定空間に勾配磁場を発生させる勾配システム及び渦電流シールドシステムを有する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置の基本的な構成要素は、前記主磁石システム、前記勾配システム、ＲＦシステム及び信号処理システムである。主磁石システムはしばしば、クリオスタット(cryostat)とも呼ばれる。この主磁石システムは、測定空間を規定すると共に、ＭＲＩ装置により分析されるべきオブジェクトの挿入を可能にするボアホールを有する。主磁石システムは、分析されるべきオブジェクトにおいて核スピンを偏極させるための強い均一な定常場を発生させる。勾配システムは、制御される空間的に不均一である時間で変化する磁場を生成するように構成される。この勾配システムは、勾配場が信号の位置特定にとって不可欠であるため、ＭＲＩ装置の極めて重要な部分である。ＲＦシステムは主に送信コイルと受信コイルとから構成され、送信コイルはスピンシステムの励起のための磁場を発生させることが可能であり、受信コイルは、最差運動をしている磁化を電気信号に変換する。信号処理システムは、前記電気信号に基づいて画像を生じさせる。
【０００３】
従来技術から知られる磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置は通常、比較的高い音響ノイズレベルを発生させ、これは最小にしなければならない。一方では、音響ノイズは勾配システムの信号により生じ、他方では、音響ノイズは主磁石システム(cryostat)の振動により生じる。
【０００４】
勾配システムの振動により発生する音響ノイズは、真空チャンバを用いて効果的に減少することができる。例えば、米国特許番号US 6,404,200及びUS 5,793,210を参照されたい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＭＲＩ装置の音響ノイズをさらに減少させるために、振動している主磁石システムにより発生する音響ノイズが減少する必要がある。この主磁石システムの振動は、３つの励起機構により生じる。第１は、勾配システムから勾配コイルの取り付け台を介して主磁石システムへの振動が構造的に伝達することにより、第２は、主磁石システムの壁部に渦電流を生じさせる可変勾配磁場による主磁石システムの磁気励起により、及び第３は、主磁石システムの音響励起により生じる。この第３の励起構造は、殆どのＭＲＩ装置にとって主流となるものではない。
【０００６】
主磁石システムの振動を生じさせる第１の励起構造は、勾配システムの勾配コイルに対し対応する支持台を使用することにより、効果的に減少することができる。例として、ヨーロッパ特許出願公開公報EP-A-1 193 507を参照されたい。
【０００７】
米国特許公報US 6,326,788号から、主磁石システムの磁気励起は、勾配システムに固定して取り付けられた渦電流シールドシステムを用いて効果的に減少することができることが知られている。しかしながら、この勾配システムに取り付けられた渦電流シールドシステムを用いて、前記主磁石システムのフランジにおける渦電流を減少させることは難しい。
【０００８】
ヨーロッパ特許出願公開公報EP-A-1 193 507から、主磁石システムの磁気励起は、非導電型の主磁石システムを使用することにより効果的に減少することができることが知られている。しかしながら、これは、主磁石システムが非導電性であるという事実の結果として、この主磁石システムの内部に熱が発生するために、ボイルオフ(boil-off)効果に関する欠点を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、前記第２の励起構造により、すなわち主磁石システムの壁部に渦電流を生じさせる可変勾配磁場による主磁石システムの磁気励起により生じる振動及び音響ノイズが代替的な方法で減少する磁気共鳴イメージング装置を提供することである。
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明による磁気共鳴イメージング装置は、渦電流シールドシステムが少なくとも１つの穿孔された渦電流スクリーンを有し、前記又は各穿孔された渦電流スクリーンは主磁石システムに割り当てられ、好ましくは可撓的に接続されることを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記又は各穿孔された渦電流スクリーンは、穿孔の程度が０．１％から９５％の範囲にあり、最も好ましくは１０％から５０％の範囲にある。
【００１２】
本発明の好ましい実施例によれば、前記又は各穿孔された渦電流スクリーンは、制約層構造として構成され、この制約層構造は特に銅から作られた好ましくは２つの穿孔されたプレート状の層と、粘弾材料から作られた１つの穿孔された粘弾性層を有する。この粘弾性層は２つプレート状の層の間に挟まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明による磁気共鳴イメージング装置の実施例は、図を参照し以下に詳細に説明されるであろう。
【００１４】
図１は、定常磁場を発生させる主磁石システム２と、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に勾配を持つ追加の磁場を発生させる勾配システム３を設ける複数の勾配コイルとを含む従来技術により知られる磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置１を示す。示される座標系のＺ方向は、慣例として主磁石システム２における定常磁場の方向に一致している。Ｚ軸は主磁石システム２のボアホール(bore hole)の軸と同軸であり、Ｘ軸は磁場の中心から延在する垂直軸であり、Ｙ軸はＺ軸及びＸ軸と直交する対応する水平軸である。
【００１５】
勾配システム３の勾配コイルは電源ユニット４により給電される。ＲＦ送信コイル５はＲＦ磁場を発生させるのに利用すると共に、ＲＦ送信機及び変調器６に接続されている。受信コイルは、検査されるべきオブジェクト７、例えば人間又は動物の身体におけるＲＦ場により発生する磁気共鳴信号を入力するのに使用される。このコイルはＲＦ送信コイル５と同じコイルでもよい。その上、主磁石システム２は、検査されるべき身体７の一部を収容するのに十分な大きさである検査空間を囲んでいる。ＲＦコイル５はこの検査空間において検査されるべき身体７の一部の周り又はその上に配される。ＲＦ送信コイル５は、送信／受信回路９を介して信号増幅器及び復調ユニット１０に接続されている。
【００１６】
制御ユニット１１は、ＲＦパルス及び勾配を含む特別なパルスシーケンスを発生させるために、ＲＦ送信機及び変調器６並びに電源ユニット４を制御する。復調ユニット１０から得られる位相及び振幅は処理ユニット１２に供給される。この処理ユニット１２は変換により画像を形成するように、与えられる信号値を処理する。この画像は例えばモニタ８を用いて映像化されることができる。
【００１７】
本発明は、主磁石システムの壁部に渦電流を生じさせる可変勾配磁場による主磁石システムの磁気励起のために磁気共鳴イメージング装置により発生する音響ノイズレベルを減少させるための受動型のシールドを提供する。本発明によれば、磁気共鳴イメージング装置は、渦電流シールドシステムを有し、この渦電流シールドシステムは少なくとも１つの穿孔された渦電流スクリーンを有し、その又は各穿孔された渦電流スクリーンは前記主磁石システムに好ましくは可撓的に接続されている。
【００１８】
図２及び図３に示される実施例において、磁気共鳴イメージング装置１は、２つの渦電流スクリーン１３、１４を有し、主磁石システム２の側面フランジ１５、１６各々において、前記渦電流スクリーン１３、１４の一方が位置決めされている。
【００１９】
既に上述したように、渦電流スクリーン１３、１４は穿孔された渦電流スクリーンとして構成される。これら渦電流スクリーン１３、１４の良好なシールド特性を提供するために、穿孔の程度はできるだけ低くすべきである。しかしながら、良好な音響特性を提供するためには、穿孔の程度はできるだけ高くすべきである。高い穿孔の程度は、振動する渦電流スクリーン１３、１４の音響放射を減少させる。渦電流スクリーン１３、１４の振動は、渦電流スクリーン１３、１４に作用するローレンツ力を引き起こす渦電流スクリーン１３、１４における渦電流により生じる。
【００２０】
本発明によれば、前記穿孔された渦電流スクリーン１３、１４は、前記穿孔の程度が０．１％から９５％の範囲内、好ましくは１０％から９０％の範囲内にあるように構成される。特に１０％から５０％の範囲は、渦電流スクリーン１３、１４の必要とされるシールド特性と、音響特性との間に良好な妥協点を提供する。
【００２１】
図５は、図２による拡大した細部Ｖを示し、渦電流スクリーン１３、１４の穿孔構造を説明している。渦電流１３、１４はプレート状の要素として構成され、渦電流スクリーン１３、１４の前記プレート状の要素に複数のホール１７が形成される。最も好ましい実施例は、穿孔の程度が約３０％である。これは渦電流スクリーン１３、１４のホール領域が渦電流スクリーン１３、１４の総領域の約３０％であることを意味している。
【００２２】
これら渦電流スクリーン１３、１４は、音響ノイズの放射を最小にするために、十分な薄さ又は十分な小ささであると共に、勾配システム３の勾配コイルにより効果的に放射された磁場をシールドするために十分な厚さである厚みにより特徴付けされる。渦電流スクリーン１３、１４により音響ノイズの放射を最小にするために、渦電流スクリーン１３、１４の臨界周波数ｆｃは、磁気イメージング装置１により発生する音響ノイズの周波数よりも高くすべきである。磁気共鳴イメージング装置は通常、５００Ｈｚから２０００Ｈｚに広がり１０００Ｈｚ辺りを中心とする音響ノイズを発生させる。この臨界周波数ｆｃは、
【数１】
2007529259.tif 000003
から計算されることができる。ここでｃａは空気中の音速であり、ρは渦電流スクリーン１３、１４の材料の密度であり、Ｅは渦電流スクリーン１３、１４の材料のヤング率であり、ｈは渦電流スクリーン１３、１４の厚さである。
【００２３】
渦電流スクリーン１３、１４の良好な磁気シールド特性を提供するために、渦電流スクリーン１３、１４の表皮深さ(skin depth)は、５００Ｈｚ及びそれより上の周波数に対する磁場が十分にシールドされる範囲にあるべきである。この表皮深さは、
【数２】
2007529259.tif 000004
を用いて計算されることができ、ここでδは表皮深さであり、μは比透磁率であり、μ０は、渦電流スクリーン１３、１４を作る材料の透磁率であり、σは渦電流スクリーン１３、１４を作る材料の導電率であり、ｆはシールドされるべき磁場の周波数である。渦電流スクリーン１３、１４の厚さは、十分な磁気シールドを提供するために、表皮深さの範囲内又はそれよりも大きくすべきである。
【００２４】
上述した条件を考慮すると、穿孔された渦電流スクリーン１３、１４は好ましくは、ρ＝８９６０ｋｇ／ｍ３の密度、Ｅ＝１２３×１０９Ｎ／ｍ２のヤング率及びσ＝５．８×１０７１／Ω×ｍの導電率を持つ銅から作られる。アルミニウムから作られた渦電流スクリーン１３、１４を設けることも可能である。
【００２５】
銅から作られた穿孔された渦電流スクリーン１３、１４の厚さは、０．０１ｍｍから１０ｍｍの範囲、好ましくは１ｍｍから５ｍｍの範囲内の厚さにより特徴付けされる。最も好ましくは、渦電流スクリーン１３、１４が３ｍｍの厚さを持っている。
【００２６】
図４に示されるように、渦電流スクリーン１３、１４の厚さは、これら渦電流スクリーン１３、１４が主磁気システム２に取り付けられている領域において増大している。これら位置において、渦電流スクリーン１３、１４は好ましくは約８ｍｍの厚さを持っている。前記取り付け位置において渦電流スクリーン１３、１４の厚さが増大している場合、これら渦電流スクリーン１３、１４の主磁気システム２からの絶縁を改善することが可能である。前記絶縁を改善する代わりの方法は、取り付け位置の領域における渦電流スクリーン１３、１４上に追加の塊体を使用することである。
【００２７】
渦電流スクリーン１３、１４は、弾性的取り付け手段１８により、主磁石システム２と可撓的に接続される。この弾性的取り付け手段１８は好ましくは軟質ゴム手段として構成される。
【００２８】
本発明の他の改善された実施例によれば、渦電流スクリーン１３、１４は、制約層構造(constraining layer structure)として構成される。図４は、好ましくは銅から作られる２つのプレート状の層１９、２０と、これら２つのプレート状の層１９、２０の間に挟まれる１つの粘弾性層２１とを有する渦電流スクリーン１３の制約層構造を示す。２つのプレート状の層１９、２０及び粘弾性層２１は本発明に従って全て穿孔されている。このような制約層構造は、大きな構造減衰を提供、従って穿孔された渦電流スクリーンの減少した振動レベルを提供する。
【００２９】
図２及び図３に示される実施例において、渦電流スクリーン１３、１４は、主磁石システム２の２つの側面フランジ１５、１６の領域に位置決めされる。このような構造の場合、主磁石システム２の前記フランジ１５、１６における渦電流を減少させることが可能である。
【００３０】
図６は、渦電流スクリーン１３、１４が主磁石システム２のボアホールに延在する本発明の改良例を示す。図６の実施例において、渦電流スクリーン１３、１４は、主磁石システム２の側面フランジ１５、１６、及び加えてボアホールの外端をシールドする。
【００３１】
図７に示される実施例において、渦電流スクリーン１３、１４は、主磁石システム２の側面フランジ１５、１６の両方及び全ボアホールをシールドする。図７の実施例において、渦電流スクリーン１３、１４は主磁石システム２の２つの側面フランジの領域、及び加えてボアホールの領域に位置決めされ、このボアホール内において、渦電流スクリーンは、主磁石システム２と勾配システム３との間に位置決めされる。
【００３２】
渦電流スクリーンを主磁石システムのボアホールの領域のみに位置決めすることも可能である。
【００３３】
本発明は、少なくとも１つの穿孔された渦電流スクリーンを有する渦電流シールドシステムを磁気共鳴イメージング装置に提供する。このような穿孔された渦電流スクリーンの場合、可変勾配磁場による主磁石システムの磁気励起により生じる音響ノイズが効果的にシールドされることができる。穿孔された渦電流スクリーンは受動型のシールド機構を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来技術によるＭＲＩ装置を示す。
【図２】本発明の第１の実施例によるＭＲＩ装置の横方向の縁の図。
【図３】本発明の第１の実施例によるＭＲＩ装置を通る図２における交点III-IIIの線分に沿った断面図を示す。
【図４】図３によるＩＶの細部を示す。
【図５】図２によるＶの細部を示す。
【図６】本発明の第２の実施例によるＭＲＩ装置を通る部分的な断面図を示す。
【図７】本発明の第３の実施例によるＭＲＩ装置を通る部分的な断面図を示す。
【図１】
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【図２】
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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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【国際調査報告】
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