(57)【要約】      （修正有）【課題】傾斜磁場コイルからの騒音を低減した磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】傾斜磁場コイル4の均一磁場領域25側に傾斜磁場コイル4からの音を遮蔽するために、ＲＦベース板６とその上に取り付ける高周波磁場コイル５との隙間にシート状の減衰材１０を設けゴムやウレタンフォームなどの材質の高分子材料を用いた遮蔽機構6を設け、傾斜磁場コイル4の均一磁場領域25に対して反対側に、消音器として音波を干渉で消音するリアクタンス形で、更に単純膨張形として分類される消音器の減衰機構１１を設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置され、間に均一磁場領域を形成する一対の静磁場発生源と、前記静磁場発生源の対向面側に均一磁場領域を挟んで対向配置された一対の傾斜磁場コイルと、前記均一磁場領域を挟んで対向配置され、前記均一磁場領域と前記傾斜磁場コイルとの間に配置された高周波磁場コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記傾斜磁場コイルの均一磁場領域側に傾斜磁場コイルからの音を遮蔽する遮蔽機構を設け、前記傾斜磁場コイルの均一磁場領域とは反対側に音の減衰機構を設けたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、MRI装置という。）に係り、特に、傾斜磁場コイルから発生する騒音を低減した磁気共鳴イメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
MRI装置は、均一な静磁場内に置かれた被検体に電磁波を照射したときに被検体を構成する原子の原子核に生じる核磁気共鳴現象を利用し、被検体からの核磁気共鳴信号（以下、NMR信号という。）を検出し、このNMR信号を使って画像再構成することにより、被検体の物理的性質をあらわす磁気共鳴画像（以下、MRI画像という。）を得るものである。このイメージングの位置情報を与えるために、静磁場に重畳して傾斜磁場が印加される。
【０００３】
この傾斜磁場は互いに直交する3軸方向について発生させるため、傾斜磁場コイルも3つ必要である。静磁場方向が被検体の体軸方向と直交する垂直磁場方式では、上下対向して配置される一対の静磁場発生源の内側（均一な静磁場側）に、傾斜磁場コイルが上下対向して配置される。
【０００４】
傾斜磁場コイルには傾斜磁場電源が接続され、MRI装置では撮影・検査の際の条件に応じて、適切なタイミング及び電圧でパルス状電流が印加される。傾斜磁場コイルにパルス状の電流が印加されると、ローレンツ力が作用し、傾斜磁場コイルが振動して騒音となっていた。
これを解決する先行技術として、傾斜磁場コイルをポールピースの凹部に収容し、遮音する構造を持つMRI装置がある（特許文献1参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平11-137535号公報
【０００６】
本先行技術では、傾斜磁場コイルをポールピースの凹部に収容し、ポースピースの環状突起部に取り付けられたカバーによって密閉空間を構成することによって、傾斜磁場コイルからの騒音を遮音していた。傾斜磁場コイルは、振動を吸収するため、ゴム等の柔らかい材質から成るDピースを介在させてポールピースに取りつけ、傾斜磁場コイルの周囲空間を減圧して騒音の空気中の伝達を減少させていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術ではポールピースの凹部とカバーで反射された音が、閉空間内で篭ってしまった場合、十分な騒音低減効果が得られなかった。また、傾斜磁場コイルからの振動を吸収するために、上記Dピースで柔支持していたが、傾斜磁場コイルの位置変動に伴う傾斜磁場の乱れが、撮像に影響を与えない範囲にとどめる必要があり、その効果に制約があった。
【０００８】
本発明の目的は、傾斜磁場コイルからの騒音を更に低減した磁気共鳴イメージング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、対向配置され、間に均一磁場領域を形成する一対の静磁場発生源と、前記静磁場発生源の対向面側に均一磁場領域を挟んで対向配置された一対の傾斜磁場コイルと、前記均一磁場領域を挟んで対向配置され、前記均一磁場領域と前記傾斜磁場コイルとの間に配置された高周波磁場コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記傾斜磁場コイルの均一磁場領域側に傾斜磁場コイルからの音を遮蔽する遮蔽機構を設け、前記傾斜磁場コイルの均一磁場領域とは反対側に音の減衰機構を設けたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置によって達成される。
【００１０】
また上記目的は、前記傾斜磁場コイルを支持する傾斜磁場コイル支持手段と、前記高周波磁場コイルを支持する高周波磁場コイル支持手段と、前記傾斜磁場コイル支持手段と前記高周波磁場コイル支持手段を接続する接続部を備えた磁気共鳴イメージング装置によって達成される。
【００１１】
また上記目的は、前記接続部が、前記傾斜磁場コイルより発生され伝達される振動を吸収する材質であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置によって達成される。
【００１２】
また上記目的は、前記接続部に、前記高周波磁場コイル支持手段の振動を抑制する手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置によって達成される。
【００１３】
また上記目的は、前記高周波磁場コイルが、前記傾斜磁場コイルより発生され伝達される振動を吸収する手段を介して、前記高周波磁場コイル支持手段に取りつけ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によって達成される。
【００１４】
また上記目的は、前記音の減衰機構が、前記傾斜磁場コイルより発生された音波から前記音波の反射波あるいは前記音波の逆位相の音波を生成する手段を備え、前記反射波と前記逆位相の音波を用いて前記音波を減衰させることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置によって達成される。
【００１５】
また上記目的は、前記音の減衰機構が、前記傾斜磁場コイルより発生された音波の漏洩する通路に吸音材を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置によって達成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に沿って具体的に説明する。
図1に、本発明に係る垂直磁場方式のMRI装置の、超電導コイルを採用した静磁場発生源、傾斜磁場コイル、高周波磁場コイル等を配置した断面図を示す。MRI装置は、均一磁場領域25を挟んで上下方向に対向して配置された一対の超電導コイル1と、超電導コイル1の内側に対向して配置された一対の傾斜磁場コイル4と、傾斜磁場コイル4の内側に対向して配置された一対の高周波磁場コイル5と、傾斜磁場コイル4に駆動電流を供給するための傾斜磁場電源30と、高周波磁場コイル5に高周波パルスを送る送信器31と、高周波磁場コイル5で受信した被検体からのMRI信号を受信する受信器32と、前記受信したMRI信号より画像再構成をするためのデータ処理器33と、傾斜磁場電源30と送信器31と受信器32等を、適切なタイミングで制御するための制御器34を具備する。
【００１７】
更に、本発明に係るMRI装置の第1の実施形態の遮音構造及び消音構造を図1を用い詳細に説明する。ポールピース2は傾斜磁場コイル4に対して空隙を介して、外側から覆うような凹形状になっている。ポールピース2の底面2aは、傾斜磁場コイル2に対してほぼ平行であり、突起部2bは、傾斜磁場コイル4に対してほぼ垂直である。傾斜磁場コイル4は、底面2aに、傾斜磁場コイル固定スタッド7を介して、剛に固定されている。
【００１８】
先ず、ポールピース2の突起部2bに、高周波磁場コイル5を取りつけるためのRFベース板6を、傾斜磁場コイル2に対してほぼ平行に固定する。RFべース板6の材質としては、密度が高く、非磁性で、かつ非導電性のものが良く、例えばガラス繊維強化プラスチックやエンジニアリングプラスチックなどの材料で構成する。これにより、傾斜磁場コイル4から、均一磁場領域25方向へ、騒音が漏洩するのを低減できる。
【００１９】
第一の実施形態では更に、傾斜磁場コイル4の均一磁場領域25に対して反対側に、消音器として、音波を干渉で消音するリアクタンス形で、更に単純膨張形として分類される消音器11を設置する。
【００２０】
まず、ポールピース2の底面2aの中央部に管路3が空けられており、傾斜磁場コイル4で発生された騒音は管路3を通して、均一磁場領域25と反対側に漏洩する。そして管路3の出口に音反射筒22が設けられていて、音反射筒22は中空の空洞12と、空洞12内の管路3と反対側に管路13を備えている。これにより図の太線で示した部分が矢印の方向に、小径→大径→小径の管が連結された構造となっており、これによりリアクタンス形で単純膨張形として分類される消音器11が構成される。すなわち、傾斜磁場コイル4で発生した騒音は、管路3を通過し空洞12に入射すると、この入射波14は、空洞12内で発生した反射波15とで干渉し合い、打ち消し合う。これにより、傾斜磁場コイル4で発生する騒音の内、均一磁場領域25と反対側へ向かう方向のものが、低減できる。ここで、リアクタンス形で、単純膨張形として分類される消音器の消音特性は、入力音の周波数に対して図2のようであることが、一般に知られている。これによれば、リアクタンス形で、単純膨張形の消音器の消音特性は、周波数に対して周期的に変化することがわかり、上記管路や空洞の寸法によっても変化する。管路や空洞の寸法は、消音したい騒音の周波数特性等をもとに、公知の消音器の設計と同様にして、決定することができる。
【００２１】
第一の実施形態では更に、RFベース板6が、傾斜磁場コイル4からの音の伝達あるいは振動の伝達により共鳴した場合には、次の構造を設ける。先ず、ポールピース2の底面2aとRFベース板6の間に、ダンパ機構を備えたRFベース固定スタッド9を設ける。また、ポールピース2の突起部2bにRFベース板6を固定する際に、ゴム等から成るシーリング材8を介する。これにより、振動源である傾斜磁場コイル4とRFべース板6を、質量の大きいポールピース2と、振動絶縁性の良いシーリング材8、ダンパ機構を備えたRFベース固定スタッド9を介して接続したので、傾斜磁場コイル4の振動がRFべース板6へ伝わりにくくなる。従って、RFベース板6が共鳴することによって、付加的な騒音が発生するのを防げる。
【００２２】
第一の実施形態では更に、RFベース板6とその上に取り付ける高周波磁場コイル5との隙間にシート形状の減衰材10を設ける。減衰材10の材質としては、ゴムやウレタンフォームなどの高分子材料を用いる。これにより、RFベース板の振動エネルギーを摩擦熱エネルギーに変換するので、高周波磁場コイル5に振動が伝わりにくくなり、高周波磁場コイル5が共鳴することによって、付加的な騒音が発生するのを防げる。
【００２３】
本発明に係るMRI装置の第二の実施形態は、ポールピース2の内部の空間を利用してRFベース板6の一部を配置するものである。本実施形態では、RFベース板6aをポールピース2側に凸の形状にし、凹形状のポールピース2の内部にはめ込んでいる。これにより、RFベース板6aや高周波磁場コイル5等を均一磁場領域25から離れた位置に配置できるので、被検体を設置するスペースを広くすることができる。
【００２４】
本発明に係るMRI装置の第三の実施形態は、RFベース板を完全にポールピース2の内部に配置するものである。本実施形態では、RFベース板6bをポールピース2の内側面に取り付け、高周波磁場コイル5とRFベース板6bとポールピース2の均一磁場領域25側を一致させる。これにより、被検体の設置するスペースを更に広くすることができる。
【００２５】
本発明に係るMRI装置の第四の実施形態は、ポールピースの突起部に角状の部材を用いた場合の遮音構造を示すものである。図5（a）は、ポールピース2cの断面図、図5（b）は、図5（a）においてA方向から見たポールピース2cの突起部の断面構造である。第四の実施形態では、ポールピースの突起部に角状の部材（2d）を円周方向に並べて用いている。この場合には、シールド材16を内側に設けることによって、ポールピース2内部の気密性を高め、騒音の漏洩を防止することができる。
【００２６】
本発明に係るMRI装置の第五の実施形態は、消音器として、リアクタンス形で挿入管形として分類されるものを用いるものである。図6のように、管路3と管路13の空洞12側に、挿入管17a、17bを突起させている。これにより、傾斜磁場コイル4で発生する騒音の内、均一磁場領域25と反対側へ向かう方向のものが、低減できる。ここで、リアクタンス形で、挿入管形として分類される消音器の消音特性は、入力音の周波数に対して、例えば図7のようになることが、一般に知られている。この場合においても消音特性は、上記管路や空洞、挿入管の寸法に依存して変化するので、それらの寸法は、消音したい騒音の周波数特性等をもとに、公知の消音器の設計と同様にして、決定することができる。
【００２７】
本発明に係るMRI装置の第六の実施形態は、消音器として、リアクタンス形でクインケ管として分類されるものを用いるものである。図8のように、空洞12を仕切り18a、18bで3つの空間12a、12b、12cに仕切る。更に、空間12aと12b、空間12bと12c、空間12aと12cを接続する管を設ける。これによって、図中矢印のように12aから12b、12bから12cへ行く進路と、12aから12cへ行く2つの音の進路が設けられる。そして、2つの音の進路による伝播距離を半波長ずらして逆位相とすることにより、両者を打ち消し合うことができる。これにより、傾斜磁場コイル4で発生する騒音の内、均一磁場領域25と反対側へ向かう方向のものが、低減できる。ここで、リアクタンス形で、クインケ管として分類される消音器の消音特性は、入力音の周波数に対して、例えば図9のようになることが、一般に知られている。この場合において、消音特性は、上記2つの音の進路による伝播距離に依存して変化するので、それらの寸法は、消音したい騒音の周波数特性等をもとに、公知の消音器の設計と同様にして、決定することができる。
【００２８】
本発明に係るMRI装置の第七の実施形態は、消音器として、リアクタンス形で共鳴形として分類されるものを用いるものである。図10のように、管路3と管路13を内管23で接合し、その途中に空孔19を集中させている。これにより、傾斜磁場コイル4で発生する騒音の内、均一磁場領域25と反対側へ向かう方向のものが、低減できる。ここで、リアクタンス形で、共鳴形として分類される消音器の消音特性は、入力される音の周波数に対して、例えば図11のようになることが、一般に知られている。この場合において、消音特性は、空孔19の径等に依存して変化するので、それらの寸法は、消音したい騒音の周波数特性等をもとに、公知の消音器の設計と同様にして、決定することができる。
【００２９】
本発明に係るMRI装置の第八の実施形態は、消音機構として、図12のように、空洞12のみの音反射筒22aを設けるものである。これにより、傾斜磁場コイル4で発生する騒音の内、均一磁場領域25と反対側へ向かう方向のものが、低減できる。この場合において、消音特性は、管路3、空洞12の寸法等に依存するので、それらは、消音したい騒音の周波数特性等をもとに、決定することができる。
【００３０】
本発明に係るMRI装置の第九の実施形態は、第一の実施形態に示したリアクタンス形で、単純膨張形の消音器を、図13のように、複数個並列に並べたものである。複数個並列に並べた消音器は、管路、空洞の寸法はすべて同じでも良いし、異ならせてもよい。寸法がすべて同じ場合には、各消音器の消音特性は同じであるので、全体としての消音効果はそれぞれの消音器の消音特性が強調されたものとなる。一方、寸法を異ならせた場合には、それぞれの消音器の消音特性が合成されたものとなる。この設計は、消音したい騒音の周波数特性等をもとに、最適なものに決定することができる。また、管路13aを吸音材20で覆い、漏洩する音を低減することもできる。吸音材20の材質としては、例えばロックウール、フェルト、ウレタンフォーム等の多孔質材料が用いられる。
【００３１】
本発明に係るMRI装置の第十の実施形態は、消音器として、抵抗形で吸音材内張ダクトとして分類されるものを用いるものである。図14のように、消音器としてダクト21が設けられ、その内面に吸音材20aが設けられている。これにより、傾斜磁場コイル4で発生した騒音が、均一磁場領域25と反対側へ向かう方向において、音エネルギーから吸音材20aにより熱エネルギーに変換され、吸音することができる。ここで、抵抗形の吸音材内張ダクトとして分類される消音器の消音特性は、入力音の周波数に対して、図15のようになることが、一般に知られている。この場合において、消音特性は、吸音材20aの材質、厚さ等に依存して変化するので、それらは、消音したい騒音の周波数特性等をもとに、公知の消音器の設計と同様にして、決定することができる。
【００３２】
本発明に係るMRI装置の第十一の実施形態は、ダクト21内を完全に吸音材20bで塞いだものである。これにより、傾斜磁場コイル4で発生する騒音の内、均一磁場領域25と反対側へ向かう方向のものが、低減できる。
【００３３】
本発明に係るMRI装置の第十二の実施形態は、第十の実施形態の変形であり、図17のように、ダクト21の形状を屈曲させるものである。これにより、吸音材20cの面積を増加させ、更に吸音効果を高めることができ、傾斜磁場コイル4で発生する騒音の内、均一磁場領域25と反対側へ向かう方向のものが、低減できる。
【００３４】
本発明に係るMRI装置の第十三の実施形態は、第八の実施形態の変形であり、図18のように、空洞12の内面に沿って吸音材20dを設けるものである。これにより、傾斜磁場コイル４で発生する騒音の内、均一磁場領域25と反対側へ向かう方向のものが、更に低減できる。
【００３５】
以上より、傾斜磁場コイル4に対して均一磁場領域25側は、RFベース板6により遮蔽構造としたので、騒音の均一磁場領域25側への伝達を低減できた。また、傾斜磁場コイル4に対して均一磁場領域25側と反対側には各種消音器を設けたので、騒音の均一磁場領域25側と反対側への伝達を低減できた。更にRFベース板6や高周波磁場コイル5が共鳴する場合には、RFベース固定スタッド9、シーリング材8、減衰材10を設けて、それらを低減できた。
【００３６】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できるものである。例えば、上記実施形態ではMRI装置としてポールピース2を用いた場合について説明したが、図19に示したように、ポールピース2がないMRI装置にも本発明は適用可能である。また、上記実施形態では超電導コイル1の径がポールピース2の外径より大きいMRI装置について説明したが、図20のように、上下方向に対向して配置した超電導コイル1の間に、傾斜磁場コイル4を配置するMRI装置にも本発明は適用可能である。また、上記実施形態では静磁場発生源としては、超電導コイルを採用した例について説明したが、常電導磁石や永久磁石を用いたMRI装置にも本発明は適用可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上、本発明によるMRI装置によれば、傾斜磁場コイルからの騒音を更に低減できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態における垂直磁場方式のMRI装置の基本的構成の断面図。
【図２】リアクタンス形で、単純膨張形として分類される消音器の消音特性。
【図３】本発明の第二の実施形態におけるRFベース板6の断面図。
【図４】本発明の第三の実施形態におけるRFベース板6の断面図。
【図５】本発明の第四の実施形態におけるポールピース2cの断面図（a）、及び（a）でA方向から見たポールピース2cの断面構造。
【図６】本発明の第五の実施形態におけるポールピース2及び音反射筒22の断面図。
【図７】リアクタンス形で、挿入管形として分類される消音器の消音特性。
【図８】本発明の第六の実施形態におけるポールピース2及び音反射筒22の断面図。
【図９】リアクタンス形で、クインケ管として分類される消音器の消音特性。
【図１０】本発明の第七の実施形態におけるポールピース2及び音反射筒22の断面図。
【図１１】リアクタンス形で、共鳴形として分類される消音器の消音特性。
【図１２】本発明の第八の実施形態におけるポールピース2及び音反射筒22aの断面図。
【図１３】本発明の第九の実施形態におけるポールピース2d及び音反射筒22bと吸音材20の断面図。
【図１４】本発明の第十の実施形態におけるポールピース2及びダクト21と吸音材20aの断面図。
【図１５】抵抗形の吸音材内張ダクトとして分類される消音器の消音特性。
【図１６】本発明の第十一の実施形態におけるポールピース2及びダクト21と吸音材20bの断面図。
【図１７】本発明の第十二の実施形態におけるポールピース2及びダクト21と吸音材20cの断面図。
【図１８】本発明の第十三の実施形態におけるポールピース2及び音反射筒22aと吸音材20dの断面図。
【図１９】ポールピースがないMRI装置の断面図。
【図２０】超電導コイル1が傾斜磁場コイル2を挟んで均一磁場領域25と反対側に配置されている構造のMRI装置の断面図。
【符号の説明】
６…RFベース板
８…シーリング材
９…RFベース板固定スタッド
１０…減衰材
１１…消音器
２０…吸音材
２２…音反射筒
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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