(57)【要約】      （修正有）【課題】傾斜磁場コイルのインピーダンスの状態を確認することができる磁気共鳴イメージング装置及び傾斜磁場電源を提供する。【解決手段】磁気共鳴イメージング装置は、発生部と、電流検出部と、印加部と、測定部とを備える。発生部は、傾斜磁場コイル２に印加される電圧を発生する。電流検出部は、前記傾斜磁場コイル２に流れる電流を検出する。印加部は、前記発生部を制御して、前記傾斜磁場コイル２に所定の電圧を印加する。測定部は、前記傾斜磁場コイル２に前記所定の電圧が印加された際に前記電流検出部によって検出される電流に基づいて、前記傾斜磁場コイルのインピーダンスを測定する。【選択図】図１
2015198737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜磁場コイルに電力を供給する傾斜磁場電源を備え、
前記傾斜磁場電源は、
前記傾斜磁場コイルに印加される電圧を発生する発生部と、
前記傾斜磁場コイルに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記発生部を制御して、前記傾斜磁場コイルに所定の電圧を印加する印加部と、
前記傾斜磁場コイルに前記所定の電圧が印加された際に前記電流検出部によって検出される電流に基づいて、前記傾斜磁場コイルのインピーダンスを測定する測定部と
を有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２】
前記傾斜磁場電源は、前記電流検出部によって検出される電流に基づいて、撮像条件に応じた傾斜磁場を発生させる電流が流れるように前記傾斜磁場コイルに印加される電圧を制御する第１の動作モードと、前記所定の電圧を前記傾斜磁場コイルに印加して、前記インピーダンスを測定する第２のモードとで動作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３】
前記印加部は、前記発生部を制御して、所定の波高値及びパルス幅を有するパルス電圧を前記傾斜磁場コイルに印加し、
前記測定部は、前記傾斜磁場コイルに前記パルス電圧が印加された際に前記電流検出部によって検出される電流の大きさに基づいて、前記インピーダンスを測定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記測定部は、前記傾斜磁場コイルに前記パルス電圧が印加されている間又は印加された後に前記電流検出部によって検出される電流の変化の時定数にさらに基づいて、前記インピーダンスを測定す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】
前記傾斜磁場コイルに印加される電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記印加部は、前記発生部を制御して、所定の振幅値及び周波数を有する正弦波電圧を前記傾斜磁場コイルに印加し、
前記測定部は、前記傾斜磁場コイルに前記正弦波電圧が印加された際に前記電流検出部によって検出される電流の大きさ及び当該電流と前記電圧検出部によって検出される電圧との位相差に基づいて、前記インピーダンスを測定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記測定部は、前記インピーダンスの測定結果に基づいて、前記傾斜磁場コイルの良否判定をさらに行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記印加部は、装置が起動される際又は装置の品質をチェックする機能が実行される際に、前記所定の電圧を前記傾斜磁場コイルに印加することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場電源であって、
傾斜磁場コイルに印加される電圧を発生する発生部と、
前記傾斜磁場コイルに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記発生部を制御して、前記傾斜磁場コイルに所定の電圧を印加する印加部と、
前記傾斜磁場コイルに前記所定の電圧が印加された際に前記電流検出部によって検出される電流に基づいて、前記傾斜磁場コイルのインピーダンスを測定する測定部と
を備えたことを特徴とする傾斜磁場電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置及び傾斜磁場電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気共鳴イメージング装置は、被検体が置かれる撮像空間に傾斜磁場を印加するための傾斜磁場コイルを備える。この傾斜磁場コイルは、個品不良や性能劣化等によってインピーダンスが増加することが知られている。傾斜磁場コイルのインピーダンスが増加すると、撮像される画像が劣化したり、傾斜磁場コイルのユニットが損傷したりする場合もあり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５０４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、傾斜磁場コイルのインピーダンスの状態を確認することができる磁気共鳴イメージング装置及び傾斜磁場電源を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic  Resonance  Imaging）装置は、発生部と、電流検出部と、印加部と、測定部とを備える。発生部は、傾斜磁場コイルに印加される電圧を発生する。電流検出部は、前記傾斜磁場コイルに流れる電流を検出する。印加部は、前記発生部を制御して、前記傾斜磁場コイルに所定の電圧を印加する。測定部は、前記傾斜磁場コイルに前記所定の電圧が印加された際に前記電流検出部によって検出される電流に基づいて、前記傾斜磁場コイルのインピーダンスを測定する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本実施形態に係るＭＲＩ装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る傾斜磁場電源の通常モードにおける動作の概要を説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る傾斜磁場電源の通常モードにおける動作の詳細を説明するための図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る傾斜磁場電源の測定モードにおける動作の概要を説明するための図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る傾斜磁場電源の測定モードにおける動作の詳細を説明するための図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る発生部のインピーダンス測定時の設定を説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る測定部によるインピーダンスの測定を説明するための図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る傾斜磁場電源の測定モードにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る傾斜磁場電源の測定モードにおける動作の概要を説明するための図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る傾斜磁場電源の測定モードにおける動作の詳細を説明するための図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る測定部によるインピーダンスの測定を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、図面に基づいて、ＭＲＩ装置及び傾斜磁場電源の実施形態を説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成例を示す図である。例えば、図１に示すように、ＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、送信コイル６、送信部７、受信コイル８、受信部９、シーケンス制御部１０、及び計算機システム２０を備える。
【０００９】
静磁場磁石１は、中空の略円筒形状（円筒の中心軸に直交する断面が楕円状となるものを含む）に形成され、その内側に形成される撮像空間に一様な静磁場を発生させる。この静磁場磁石１には、例えば、永久磁石、超伝導磁石等が用いられる。
【００１０】
傾斜磁場コイル２は、中空の略円筒形状（円筒の中心軸に直交する断面が楕円状となるものを含む）に形成され、静磁場磁石１の内側に配置される。具体的には、傾斜磁場コイル２は、互いに直交するｘ，ｙ，ｚの各軸に対応する３つのコイルが組み合わされて形成される。これら３つのコイルは、後述する傾斜磁場電源３から個別に供給される電流により、ｘ，ｙ，ｚの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を撮像空間に発生させる。なお、ｚ軸方向は、静磁場と同方向とする。
【００１１】
ここで、傾斜磁場コイル２によって発生するｘ，ｙ，ｚの各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Ｇｓｓ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐｅ及びリードアウト用傾斜磁場Ｇｒｏにそれぞれ対応する。スライス選択用傾斜磁場Ｇｓｓは、任意に断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐｅは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇｒｏは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。
【００１２】
傾斜磁場電源３は、後述するシーケンス制御部１０による制御のもと、傾斜磁場コイル２に電力を供給する。
【００１３】
寝台４は、被検体Ｓが載置される天板４ａを備え、後述する寝台制御部５による制御のもと、天板４ａを傾斜磁場コイル２の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、この寝台４は、長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように設置される。
【００１４】
寝台制御部５は、後述する計算機システム２０による制御のもと、寝台４の動作を制御する。例えば、寝台制御部５は、寝台４を駆動して、天板４ａを長手方向、上下方向又は左右方向へ移動する。
【００１５】
送信コイル６は、中空の略円筒形状（円筒の中心軸に直交する断面が楕円状となるものを含む）に形成され、傾斜磁場コイル２の内側に配置される。また、送信コイル６は、後述する送信部７から供給される高周波パルス電流により、撮像空間に高周波磁場を印加する。
【００１６】
送信部７は、後述するシーケンス制御部１０による制御のもと、ラーモア周波数に対応する高周波パルス電流を送信コイル６に供給する。
【００１７】
受信コイル８は、撮像対象の部位ごとに用意され、被検体Ｓの各部位に装着される。また、受信コイル８は、送信コイル６によって撮像空間に高周波磁場が印加された際に、撮像空間に置かれた被検体Ｓから放射される磁気共鳴信号を受信し、受信した磁気共鳴信号を受信部９へ出力する。例えば、受信コイル８は、頭部用の受信コイル、脊椎用の受信コイル、腹部用の受信コイルなどである。
【００１８】
受信部９は、後述するシーケンス制御部１０による制御のもと、受信コイル８によって受信された磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴（Magnetic  Resonance：ＭＲ）信号データを生成する。具体的には、受信部９は、磁気共鳴信号をデジタル変換することでＭＲ信号データを生成し、生成したＭＲ信号データをシーケンス制御部１０へ送信する。ここで、ＭＲ信号データは、前述したスライス選択用傾斜磁場Ｇｓｓ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐｅ、及びリードアウト用傾斜磁場Ｇｒｏによって、位相エンコード（Phase  Encode：ＰＥ）方向、リードアウト（Read  Out：ＲＯ）方向、及びスライス選択（Slice  Selection：ＳＳ）方向の空間周波数の情報が対応付けられ、ｋ空間に配置される。
【００１９】
なお、ここでは、送信コイル６が高周波磁場を印加し、受信コイル８が磁気共鳴信号を受信する場合の例を説明するが、実施形態はこれに限られない。例えば、送信コイル６が、磁気共鳴信号を受信する受信機能をさらに有してもよいし、受信コイル８が、高周波磁場を印加する送信機能をさらに有していてもよい。送信コイル６が受信機能を有している場合は、受信部９は、送信コイル６によって受信された磁気共鳴信号からもＭＲ信号データを生成する。また、受信コイル８が送信機能を有している場合は、送信部７は、受信コイル８にも高周波パルス電流を供給する。
【００２０】
シーケンス制御部１０は、各種シーケンスを実行することで、被検体Ｓに関するＭＲ信号データを収集する。具体的には、シーケンス制御部１０は、計算機システム２０から送信されるシーケンス実行データに基づいて傾斜磁場電源３、送信部７及び受信部９を駆動することで、ＭＲ信号データを収集する。また、シーケンス制御部１０は、収集したＭＲ信号データを計算機システム２０へ送信する。
【００２１】
ここで、シーケンス実行データは、被検体Ｓに関するＭＲ信号データを収集するための手順を示すシーケンス（パルスシーケンスとも呼ばれる）を定義した情報である。具体的には、シーケンス実行データは、傾斜磁場電源３が傾斜磁場コイル２に供給する電源の強さや電源を供給するタイミング、送信部７が送信コイル６に送信するＲＦ信号の強さやＲＦ信号を送信するタイミング、受信部９が磁気共鳴信号を検出するタイミングなどを定義した情報である。
【００２２】
計算機システム２０は、ＭＲＩ装置１００の全体制御を行う。例えば、計算機システム２０は、ＭＲＩ装置１００が有する各部を駆動することで、被検体Ｓのデータ収集や画像再構成などを行う。この計算機システム２０は、インタフェース部２１、画像再構成部２２、記憶部２３、操作部２４、表示部２５及び制御部２６を有する。
【００２３】
インタフェース部２１は、シーケンス制御部１０との間で授受される各種信号の入出力を制御する。例えば、このインタフェース部２１は、シーケンス制御部１０に対してシーケンス実行データを送信し、シーケンス制御部１０からＭＲ信号データを受信する。ＭＲ信号データを受信すると、インタフェース部２１は、各ＭＲ信号データを被検体Ｓごとに記憶部２３に格納する。
【００２４】
画像再構成部２２は、記憶部２３によって記憶されたＭＲ信号データに対して後処理すなわちフーリエ変換等の再構成処理を施すことで、被検体Ｓの体内における所望核スピンのスペクトラムデータ又は画像データを生成する。また、画像再構成部２２は、生成したスペクトラムデータ又は画像データを被検体Ｓごとに記憶部２３に格納する。
【００２５】
記憶部２３は、制御部２６によって実行される処理に必要な各種データや各種プログラムなどを記憶する。例えば、記憶部２３は、インタフェース部２１によって受信されたＭＲ信号データや、画像再構成部２２によって生成されたスペクトラムデータや画像データなどを被検体Ｓごとに記憶する。この記憶部２３は、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ（flash  memory）などの半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスクなどの記憶装置である。
【００２６】
操作部２４は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。この操作部２４には、例えば、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが用いられる。
【００２７】
表示部２５は、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を表示する。この表示部２５には、例えば、液晶表示器などの表示デバイスが用いられる。
【００２８】
制御部２６は、図示していないＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やメモリ等を有し、ＭＲＩ装置１００の全体制御を行う。例えば、制御部２６は、操作部２４を介して入力された撮像条件に基づいて、シーケンス実行データを生成する。また、制御部２６は、シーケンス実行データをシーケンス制御部１０に送信することで、各種シーケンスを実行するようシーケンス制御部１０を制御する。また、制御部２６は、シーケンス制御部１０から送信されるＭＲ信号データに基づいて画像を再構成するよう画像再構成部２２を制御する。
【００２９】
以上、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成について説明した。このような構成のもと、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００では、傾斜磁場電源３が、傾斜磁場コイルのインピーダンスの状態を確認するための機能を有する。
【００３０】
一般的に、傾斜磁場コイルは、個品不良や性能劣化等によってインピーダンスが増加することが知られている。傾斜磁場コイルは、インピーダンスが増加すると、本来の機能を発揮することができなくなり、その結果、撮像される画像が劣化する場合があり得る。また、傾斜磁場コイルのインピーダンスが増加すると、インピーダンスが正常なときよりも大きな電圧が傾斜磁場コイルに印加されることになり、その結果、傾斜磁場電源が故障したり、傾斜磁場コイルの故障規模が拡大したりする場合もあり得る。
【００３１】
これに対し、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００では、傾斜磁場電源３が、傾斜磁場コイル２に所定の電圧を印加し、その際に傾斜磁場コイル２に流れる電流に基づいて、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する。これにより、インピーダンスの増加による傾斜磁場コイル２の異常を検出することができる。
【００３２】
以下、本実施形態に係る傾斜磁場電源３について詳細に説明する。なお、本実施形態に係る傾斜磁場電源３は、通常モードと、測定モードとで動作する。ここで、通常モードは、撮像が行われる際の動作モードであり、測定モードは、インピーダンスの測定が行われる際の動作モードである。例えば、傾斜磁場電源３は、操作者から傾斜磁場コイル２のインピーダンスの測定を開始する旨の指示を受け付けた場合に、測定モードで動作する。
【００３３】
図２は、第１の実施形態に係る傾斜磁場電源３の通常モードにおける動作の概要を説明するための図である。図２に示すように、通常モードでは、傾斜磁場電源３は、撮像条件に応じた入力信号をシーケンス制御部１０から受信する。ここでいう入力信号は、撮像空間の磁場波形を電流で模擬した信号である。そして、傾斜磁場電源３は、受信した入力信号の波形に対応する電流を出力信号として傾斜磁場コイル２に出力する。この出力信号を受信した傾斜磁場コイル２は、受信した出力信号の波形に合わせた傾斜磁場を撮像空間に生成する。
【００３４】
図３は、第１の実施形態に係る傾斜磁場電源３の通常モードにおける動作の詳細を説明するための図である。図３に示すように、傾斜磁場電源３は、エラーアンプ３ａ、発生部３ｂ、ローパスフィルタ３ｃ、及び電流検出部３ｄを備える。
【００３５】
エラーアンプ３ａは、入力信号と電流検出部３ｄからフィードバックされる信号とを比較して誤差信号を生成する。発生部３ｂは、エラーアンプ３ａから出力される誤差信号に基づいて、傾斜磁場コイル２に印加される電圧を発生する。ローパスフィルタ３ｃは、発生部３ｂによって生成される電圧によって生じる電流のリップルを抑制する。電流検出部３ｄは、傾斜磁場コイル２に流れる電流を検出する。
【００３６】
ここで、エラーアンプ３ａ、発生部３ｂ、ローパスフィルタ３ｃ、及び電流検出部３ｄは、それぞれ独立した回路でハードウェアとして実現される。
【００３７】
そして、通常モードでは、傾斜磁場電源３は、電流検出部３ｄによって検出される電流に基づいて、撮像条件に応じた傾斜磁場を発生させる電流が流れるように傾斜磁場コイル２に印加される電圧を制御する。
【００３８】
具体的には、エラーアンプ３ａは、シーケンス制御部１０から送信される入力信号と電流検出部３ｄからフィードバックされるフィードバック信号とを受信し、受信した入力信号とフィードバック信号との差分である誤差信号を生成する。また、発生部３ｂは、エラーアンプ３ａによって生成される誤差信号をＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）変調し、ＰＷＭ変調された信号をフルブリッジ回路に入力することで、誤差信号の大きさに合わせた電圧パルスを生成する。
【００３９】
また、ローパスフィルタ３ｃは、発生部３ｂによって生成される電圧パルスによって生じる電流のリップルを抑制し、リップルを抑制した電流を出力信号として出力する。また、電流検出部３ｄは、ローパスフィルタ３ｃから出力される電流を検出し、検出した電流をフィードバック信号としてエラーアンプ３ａにフィードバックする。
【００４０】
通常モードでは、上述したように各部が動作することによって、傾斜磁場電源３は、電流検出部３ｄによって検出される電流に基づいて、撮像条件に応じた傾斜磁場を発生させる電流が流れるように、傾斜磁場電源３に印加される電圧を制御する。具体的には、傾斜磁場電源３は、シーケンス制御部１０から入力される入力信号と一致した電流が傾斜磁場コイル２に流れるように、傾斜磁場コイル２に印加される電圧を制御する。
【００４１】
ここで、例えば、個品不良や性能劣化等によって傾斜磁場コイル２のインピーダンスが増加していた場合には、傾斜磁場コイル２には電流が流れにくい状態となっている。この場合に、通常モードでは、傾斜磁場電源３が、入力信号と一致した電流が傾斜磁場コイル２に流れるように傾斜磁場コイル２に印加される電圧を制御するため、傾斜磁場コイル２に印加される電圧が増加することになる。この結果、傾斜磁場コイル２に印加されるエネルギーが増加することになり、傾斜磁場コイルの故障規模が拡大する場合があり得る。
【００４２】
図４は、第１の実施形態に係る傾斜磁場電源３の測定モードにおける動作の概要を説明するための図である。図４に示すように、測定モードでは、傾斜磁場電源３は、所定の波高値及びパルス幅を有するパルス電圧を傾斜磁場コイル２に印加する。そして、傾斜磁場電源３は、パルス電圧が印加された際に傾斜磁場コイル２に流れる電流の大きさに基づいて、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する。
【００４３】
図５は、第１の実施形態に係る傾斜磁場電源３の測定モードにおける動作の詳細を説明するための図である。図５に示すように、傾斜磁場電源３は、図３に示したエラーアンプ３ａ、発生部３ｂ、ローパスフィルタ３ｃ、及び電流検出部３ｄに加えて、印加部３ｅ及び測定部３ｆを備える。
【００４４】
ここで、印加部３ｅ及び測定部３ｆは、それぞれ独立した回路でハードウェアとして実現されてもよいし、各部が行う処理の処理手順を定義したプログラムをプロセッサやメモリで実行することで、ソフトウェアとして実現されてもよい。例えば、印加部３ｅ及び測定部３ｆは、エラーアンプ３ａが有するプロセッサ及びメモリによって実現される。
【００４５】
そして、測定モードでは、傾斜磁場電源３は、所定の電圧を傾斜磁場コイル２に印加して、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する。なお、ここでは、通常モードと同じ動作を行う機能部については説明を省略する。
【００４６】
具体的には、エラーアンプ３ａは、シーケンス制御部１０から送信される入力信号と電流検出部３ｄからフィードバックされるフィードバック信号とをオフにする。これにより、エラーアンプ３ａは、誤差信号を生成しない状態となる。
【００４７】
また、印加部３ｅは、発生部３ｂを制御して、傾斜磁場コイル２に所定の電圧を印加する。具体的には、印加部３ｅは、発生部３ｂを制御して、所定の波高値及びパルス幅を有するパルス電圧を傾斜磁場コイル２に印加する。
【００４８】
図６は、第１の実施形態に係る発生部３ｂのインピーダンス測定時の設定を説明するための図である。例えば、図６に示すように、発生部３ｂは、多段にカスケード接続されたフルブリッジ回路３１1〜３１nを備える。ここで、各フルブリッジ回路は、４つのスイッチング素子Ｔｒ０１〜Ｔｒ０４を有する。
【００４９】
この場合に、例えば、印加部３ｅは、発生部３ｂが有する複数のフルブリッジ回路３１1〜３１nのうち、１つのフルブリッジ回路のみが電圧を出力する状態に設定し、他のフルブリッジ回路は回生モードにして電圧を発生しない状態に設定する。
【００５０】
例えば、印加部３ｅは、フルブリッジ回路３１1〜３１nのうちの１つのフルブリッジ回路について、スイッチング素子を以下のように設定する。
【００５１】
Ｔｒ０１：オン、Ｔｒ０２：オフ、Ｔｒ０３：オン、Ｔｒ０４：オフ（電圧出力）
【００５２】
また、例えば、印加部３ｅは、他のフルブリッジ回路それぞれについて、スイッチング素子を以下のように設定する。
【００５３】
Ｔｒ０１：オン、Ｔｒ０２：オン、Ｔｒ０３：オフ、Ｔｒ０４：オフ（回生モード）
【００５４】
これにより、発生部３ｂでは、フルブリッジ回路３１1〜３１nのうち、１つのフルブリッジ回路のみが電圧を出力する状態となり、他のフルブリッジ回路は電圧を出力しない状態となる。この状態が保持されている間は、発生部３ｂは、一定の電圧を出力し続けることになる。印加部３ｅは、あらかじめ決められた所定の時間の間だけ、１つのフルブリッジ回路のみが電圧を出力する状態とすることで、所定の波高値及びパルス幅を有するパルス電圧を発生させることができる。
【００５５】
図５に戻って、測定部３ｆは、傾斜磁場コイル２に所定の電圧が印加された際に電流検出部３ｄによって検出される電流に基づいて、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する。具体的には、測定部３ｆは、傾斜磁場コイル２にパルス電圧が印加された際に電流検出部３ｄによって検出される電流の大きさに基づいて、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する。
【００５６】
図７は、第１の実施形態に係る測定部３ｆによるインピーダンスの測定を説明するための図である。傾斜磁場コイル２は、誘導性リアクタンスの成分を大きく含んでいるため、パルス電圧が印加されると、印加電圧及び印加時間に比例して電流が上昇してゆく。
【００５７】
例えば、図７に示すように、波高値がＶ、パルス幅がｔ0のパルス電圧が傾斜磁場コイル２に印加された場合に、電流検出部３ｄによって検出される電流がＩ0まで上昇したとする。この場合に、例えば、測定部３ｆは、以下の式（１）により、傾斜磁場コイル２のインピーダンスとして、インピーダンスの抵抗成分Ｒを求める。
【００５８】
【数１】
2015198737.tif 000003
【００５９】
なお、ここでは、傾斜磁場コイル２のインピーダンスとして抵抗成分Ｒを求める場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、測定部３ｆは、傾斜磁場コイル２にパルス電圧が印加されている間又は印加された後に電流検出部３ｄによって検出される電流の変化の時定数にさらに基づいて、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定してもよい。これにより、インピーダンスの測定の精度を向上させることができる。
【００６０】
例えば、傾斜磁場コイル２にパルス電圧が印加されている間に電流検出部３ｄによって検出される電流をＩ0、傾斜磁場コイル２のインピーダンスの抵抗成分をＲ、リアクタンス成分をＬとすると、以下の式（２）が成り立つ。
【００６１】
【数２】
2015198737.tif 000004
【００６２】
また、例えば、パルス電圧が印加されている間又は印加された後に電流検出部３ｄによって検出される電流の変化の時定数をτとすると、以下の式（３）が成り立つ。
【００６３】
【数３】
2015198737.tif 000005
【００６４】
測定部３ｆは、式（２）及び（３）に、実際に傾斜磁場コイル２に印加されたパルス電圧の波高値Ｖ及びパルス幅ｔ0、電流検出部３ｄによって検出された電流Ｉ0、電流の変化の時定数τをそれぞれ代入することにより、傾斜磁場コイル２のインピーダンスとして、インピーダンスの抵抗成分Ｒ及びリアクタンス成分Ｌを求める。
【００６５】
図８は、第１の実施形態に係る傾斜磁場電源３の測定モードにおける処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、傾斜磁場電源３において、測定部３ｆが、インピーダンスの測定結果に基づいて、傾斜磁場コイル２の良否判定をさらに行う場合の例を説明する。
【００６６】
図８に示すように、測定モードでは、印加部３ｅが、操作者から傾斜磁場コイル２のインピーダンスの測定を開始する旨の指示を受け付けた場合に（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、発生部３ｂを制御して、傾斜磁場コイル２に所定の電圧を印加する（ステップＳ１０２）。
【００６７】
続いて、測定部３ｆが、傾斜磁場コイル２に所定の電圧が印加された際に電流検出部３ｄによって検出される電流に基づいて、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する（ステップＳ１０３）。
【００６８】
その後、測定部３ｆは、測定したインピーダンスに基づいて、傾斜磁場コイル２のインピーダンスの初期値からの変化を算出する（ステップＳ１０４）。なお、ここでいうインピーダンスの初期値とは、傾斜磁場コイル２に異常がないときに測定されたインピーダンスの値である。
【００６９】
そして、測定部３ｆは、算出した変化が第１の閾値未満であった場合には（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、傾斜磁場コイル２に問題がないことを示す制御信号を、シーケンス制御部１０を介して計算機システム２０に送信する（ステップＳ１０６）。この制御信号を受信すると、計算機システム２０では、例えば、表示部２５が、傾斜磁場コイル２に問題がない旨のメッセージを表示する。
【００７０】
また、測定部３ｆは、算出した変化が第１の閾値以上であり（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、かつ、第１の閾値より大きい第２の閾値未満であった場合には（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、シーケンスを制限することを示す制御信号を、シーケンス制御部１０を介して計算機システム２０に送信する（ステップＳ１０８）。この制御信号を受信すると、計算機システム２０では、例えば、制御部２６が、傾斜磁場コイル２への出力が小さい撮像条件のみを操作者から受け付けるように制御する。
【００７１】
また、測定部３ｆは、算出した変化が第２の閾値以上であった場合には（ステップＳ１０７，Ｎｏ）、ＭＲＩ装置１００のシステムをシャットダウンすることを示す制御信号を、シーケンス制御部１０を介して計算機システム２０に送信する（ステップＳ１０９）。この制御信号を受信すると、計算機システム２０では、例えば、制御部２６が、ＭＲＩ装置１００のシステムをシャットダウンする。
【００７２】
このように、インピーダンスの測定結果に応じてメッセージを表示することによって、操作者が、傾斜磁場コイル２の異常を容易に認識することができる。また、インピーダンスの測定結果に応じて、シーケンスを制限したり、システムをシャットダウンしたりすることによって、傾斜磁場コイル２に異常が発生していた場合でも、ＭＲＩ装置１００の動作を適切に制御することができる。
【００７３】
上述したように、第１の実施形態では、傾斜磁場電源３が、傾斜磁場コイル２に所定のパルス電圧を印加し、その際に傾斜磁場コイル２に流れる電流の大きさに基づいて、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する。したがって、第１の実施形態によれば、傾斜磁場コイル２のインピーダンスの状態を確認することができる。
【００７４】
このように、インピーダンスの状態を確認することで、インピーダンスの増加による傾斜磁場コイル２の異常を検出することができる。また、操作者からの指示に応じてインピーダンスを測定することで、画質の劣化や傾斜磁場電源３の出力エラー等によって傾斜磁場コイル２の異常が検出される前に、傾斜磁場コイル２の異常を早期に検出することができる。また、ＭＲＩ装置１００を病院等に据え付ける際に、作業者が据付ツールとして傾斜磁場電源３を測定モードで動作させることで、傾斜磁場コイル２の良否判定を行うことができる。
【００７５】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、所定の波高値及びパルス幅を有するパルス電圧を傾斜磁場コイル２に印加して、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。
【００７６】
第２の実施形態では、所定の振幅値及び周波数を有する正弦波電圧を傾斜磁場コイル２に印加して、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する場合の例を説明する。なお、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成は、基本的には図１に示したものと同じであるが、傾斜磁場電源の構成が異なる。そこで、以下では、第２の実施形態に係る傾斜磁場電源について説明する。
【００７７】
図９は、第２の実施形態に係る傾斜磁場電源３３の測定モードにおける動作の概要を説明するための図である。図９に示すように、本実施形態に係る傾斜磁場電源３３は、測定モードでは、所定の振幅値及び周波数を有する正弦波電圧を傾斜磁場コイル２に印加する。そして、傾斜磁場電源３３は、正弦波電圧が印加された際に傾斜磁場コイル２に流れる電流の大きさ及び当該電流と傾斜磁場コイルに印加された電圧との位相差に基づいて、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する。
【００７８】
図１０は、第２の実施形態に係る傾斜磁場電源３３の測定モードにおける動作の詳細を説明するための図である。図１０に示すように、傾斜磁場電源３３は、エラーアンプ３３ａ、発生部３３ｂ、ローパスフィルタ３３ｃ、及び電流検出部３３ｄ、印加部３３ｅ、測定部３３ｆ、電圧検出部３３ｇ、及び正弦波発生部３３ｈを備える。
【００７９】
ここで、印加部３３ｅ、測定部３３ｆ、電圧検出部３３ｇ、及び正弦波発生部３３ｈは、それぞれ独立した回路でハードウェアとして実現されてもよいし、各部が行う処理の処理手順を定義したプログラムをプロセッサやメモリで実行することで、ソフトウェアとして実現されてもよい。例えば、印加部３３ｅ及び測定部３３ｆは、エラーアンプ３ａが有するプロセッサ及びメモリによって実現されてもよい。
【００８０】
なお、エラーアンプ３３ａ、発生部３３ｂ、ローパスフィルタ３３ｃ、及び電流検出部３３ｄの通常モードにおける動作は、第１の実施形態で説明したエラーアンプ３ａ、発生部３ｂ、ローパスフィルタ３ｃ、及び電流検出部３ｄの通常モードにおける動作と同じである。
【００８１】
そして、測定モードでは、傾斜磁場電源３３は、所定の電圧を傾斜磁場コイル２に印加して、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する。なお、ここでは、通常モードと同じ動作を行う機能部については説明を省略する。
【００８２】
具体的には、エラーアンプ３３ａは、シーケンス制御部１０から送信される入力信号と電流検出部３３ｄからフィードバックされるフィードバック信号とをオフにする（図示は省略）。これにより、エラーアンプ３３ａは、誤差信号を生成しない状態となる。
【００８３】
また、電圧検出部３３ｇは、傾斜磁場コイル２に印加される電圧を検出する。具体的には、電圧検出部３３ｇは、ローパスフィルタ３３ｃから出力される電圧を検出し、検出した電圧を測定部３３ｆに入力する。さらに、電圧検出部３３ｇは、検出した電圧をフィードバック信号としてエラーアンプ３３ａにフィードバックする。
【００８４】
また、正弦波発生部３３ｈは、所定の振幅及び周波数を有する正弦波電圧を発生し、発生した正弦波電圧を正弦波信号として印加部３３ｅに入力する。
【００８５】
また、印加部３３ｅは、発生部３３ｂを制御して、所定の振幅値及び周波数を有する正弦波電圧を傾斜磁場コイル２に印加する。具体的には、印加部３３ｅは、正弦波発生部３３ｈから入力される正弦波信号に合わせた電圧を発生するように、発生部３３ｂを制御する。
【００８６】
また、測定部３３ｆは、傾斜磁場コイル２に正弦波電圧が印加された際に電流検出部３３ｄによって検出される電流の大きさ及び当該電流と電圧検出部３３ｇによって検出される電圧との位相差に基づいて、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する。
【００８７】
図１１は、第２の実施形態に係る測定部３３ｆによるインピーダンスの測定を説明するための図である。例えば、図１１に示すように、振幅値がＶ0、周波数がｆ0である正弦波電圧が傾斜磁場コイル２に印加された場合に、電流検出部３３ｄによって検出される電流の大きさをＩ0、正弦波の角周波数をωとすると、以下の式（４）が成り立つ。
【００８８】
【数４】
2015198737.tif 000006
【００８９】
また、電流検出部３３ｄによって検出される電流と電圧検出部３３ｇによって検出される電圧との位相差をθとすると、以下の式（５）が成り立つ。
【００９０】
【数５】
2015198737.tif 000007
【００９１】
また、ωは、以下の式（６）で表される。
【００９２】
【数６】
2015198737.tif 000008
【００９３】
測定部３３ｆは、式（６）にｆ0を代入してωを求める。そして、測定部３３ｆは、式（４）及び（５）に、Ｖ0、ｆ0、ωを代入することにより、傾斜磁場コイル２のインピーダンスとして、インピーダンスの抵抗成分Ｒ及びリアクタンス成分Ｌを求める。
【００９４】
なお、測定部３３ｆは、図８に示したステップＳ１０４〜Ｓ１０８の処理をさらに行うことで、第１の実施形態と同様に、インピーダンスの測定結果に基づいて、傾斜磁場コイル２の良否判定を行ってもよい。
【００９５】
上述したように、第２の実施形態では、傾斜磁場電源３３が、傾斜磁場コイル２に所定の正弦波電圧を印加し、その際に傾斜磁場コイル２に流れる電流及び印加される電圧に基づいて、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する。これにより、傾斜磁場コイル２のインピーダンスの状態を確認することができる。
【００９６】
なお、上述した各実施形態では、操作者からインピーダンスの測定を開始する旨の指示を受け付けた場合に、傾斜磁場電源が測定モードで動作してインピーダンスを測定する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、傾斜磁場電源が、ＭＲＩ装置が起動される際や、ＭＲＩ装置の品質をチェックする機能が実行される際に、自動的に測定モードを開始するようにしてもよい。
【００９７】
具体的には、傾斜磁場電源において、印加部が、ＭＲＩ装置が起動される際又はＭＲＩ装置の品質をチェックする機能が実行される際に、所定の電圧を傾斜磁場コイルに印加する。例えば、印加部は、品質をチェックするためのプリスキャンが実行される前に、所定の電圧を傾斜磁場コイルに印加する。また、測定部が、傾斜磁場コイルに所定の電圧が印加された際に電流検出部によって検出される電流に基づいて、傾斜磁場コイルのインピーダンスを測定する。
【００９８】
このように、ＭＲＩ装置が起動される際やＭＲＩ装置の品質をチェックする機能が実行される際に、自動的に傾斜磁場コイルのインピーダンスを測定することで、傾斜磁場コイルの良否判定を定期的に行うことができる。なお、インピーダンスを測定する際に傾斜磁場コイルに電圧が印加される時間は１秒以内で十分であるので、インピーダンスを測定することによってＭＲＩ装置全体の動作を大きく遅延させることはなく、操作者にストレスを与えることもない。
【００９９】
また、上述した各実施形態では、印加部及び測定部が傾斜磁場電源に設けられる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、印加部及び測定部の一方又は両方が、シーケンス制御部１０又は計算機システム２０に設けられてもよい。その場合には、シーケンス制御部１０又は計算機システム２０に設けられた印加部が、傾斜磁場電源に設けられた発生部を制御して、傾斜磁場コイル２に所定の電圧を印加する。また、シーケンス制御部１０又は計算機システム２０に設けられた測定部が、傾斜磁場コイル２に当該所定の電圧が印加された際に電流検出部によって検出された電流や電圧検出部によって検出された電圧を傾斜磁場電源から取得して、傾斜磁場コイル２のインピーダンスを測定する。
【０１００】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、傾斜磁場コイル２のインピーダンスの状態を確認することができる。
【０１０１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０２】
１００  ＭＲＩ装置
３  傾斜磁場電源
３ｂ  発生部
３ｄ  電流検出部
３ｅ  印加部
３ｆ  測定部
【図１】
2015198737.tif 000009
【図２】
2015198737.tif 000010
【図３】
2015198737.tif 000011
【図４】
2015198737.tif 000012
【図５】
2015198737.tif 000013
【図６】
2015198737.tif 000014
【図７】
2015198737.tif 000015
【図８】
2015198737.tif 000016
【図９】
2015198737.tif 000017
【図１０】
2015198737.tif 000018
【図１１】
2015198737.tif 000019