(57)【要約】【課題】磁場調整用シムをシールド形傾斜磁場コイルのメインコイルとシールドコイルとの間に配置することにより傾斜磁場電源の負荷を低減し、かつ磁場調整用シムの位置ずれを防止しつつ傾斜磁場コイルの振動を抑制することが可能な磁気共鳴イメージング装置である。【解決手段】磁気共鳴イメージング装置１は、静磁場用磁石２と、メインコイル３ａをシールドコイル３ｂの内部に配置したシールド形傾斜磁場コイル３と、メインコイル３ａとシールドコイル３ｂとの間にシールド形傾斜磁場コイル３からの振動が絶縁あるいは緩和されるように設けられた磁場調整用シム４と、シールド形傾斜磁場コイル３を静磁場用磁石２または支持面に対して支持するシールド形傾斜磁場コイル支持体７と、磁場調整用シム４を静磁場用磁石２または支持面に対して支持する磁場調整用シム支持体８とを備える。磁場調整用シム支持体８の弾性係数がシールド形傾斜磁場コイル支持体７の弾性係数よりも大きくなるように構成した。【選択図】  図１
2007202900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場用磁石と、
メインコイルをシールドコイルの内部に配置したシールド形傾斜磁場コイルと、
前記メインコイルと前記シールドコイルとの間に前記シールド形傾斜磁場コイルからの振動が絶縁あるいは緩和されるように設けられた磁場調整用シムと、
前記シールド形傾斜磁場コイルを前記静磁場用磁石または支持面に対して支持するシールド形傾斜磁場コイル支持体と、
前記磁場調整用シムを前記静磁場用磁石または支持面に対して支持する磁場調整用シム支持体とを備え、
前記磁場調整用シム支持体の弾性係数が前記シールド形傾斜磁場コイル支持体の弾性係数よりも大きくなるように構成したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記シールドコイルのコイルパターンのない部分に穴を設け、前記磁場調整用シム支持体を前記シールドコイルの穴に挿入することにより、前記磁場調整用シムを前記静磁場用磁石に対して支持したことを特徴とする請求項１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、静磁場用磁石内部に傾斜磁場コイルで傾斜磁場を形成するとともにラーモア周波数の高周波信号を被検体内部に送信することにより生じた核磁気共鳴信号を利用して画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置に係り、特に傾斜磁場コイルの駆動に伴って発生する振動を抑制するとともに静磁場調整用シムによる静磁場の均一性を向上させた磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療現場におけるモニタリング装置として、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置が利用される（例えば特許文献１、特許文献２および特許文献３参照）。
【０００３】
磁気共鳴イメージング装置は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石内部にセットされた被検体の撮像領域に傾斜磁場コイルで時間的に変化する傾斜磁場を形成するとともに高周波（ＲＦ：Radio Frequency）コイルからラーモア周波数のＲＦ信号を送信することにより被検体内の原子核スピンを磁気的に共鳴させ、励起により生じた核磁気共鳴（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）信号を利用して被検体の断層画像を再構成する装置である。
【０００４】
この磁気共鳴イメージング装置に用いられる傾斜磁場コイルの１つとして、シールド形傾斜磁場コイル（ＡＳＧＣ：actively shielded gradient coil）がある。ＡＳＧＣは、傾斜磁場を形成させるための筒状のメインコイルを筒状のシールドコイルの内部に配置した２層構造をとるものであり、内側のメインコイルによる漏れ磁場を、外側のシールドコイルによりキャンセルするようにした傾斜磁場コイルである。このため、傾斜磁場コイルをＡＳＧＣとすれば、渦電流の発生を抑えて画質を改善することができる。
【０００５】
一方、磁気共鳴イメージング装置において要求される静磁場の強度は非常に強く、通常数キロガウスから３０キロガウス（３テスラ）程度である。さらに、形成させる静磁場には数１０ｐｐｍ以下の、空間的均一性が要求される。そこで、従来から磁気共鳴イメージング装置には、静磁場調整用の筒状の鉄シム（磁場調整用シム）が設けられる。
【０００６】
そして、特にＡＳＧＣを傾斜磁場コイルとした磁気共鳴イメージング装置では、ＡＳＧＣに電力を供給するための傾斜磁場電源の負荷を小さくするために、より小さい電流で強力な傾斜磁場が形成されるようにＡＳＧＣのメインコイルとシールドコイルとの間における距離を長くし、メインコイルとシールドコイルとの間に磁場調整用シムを配置して一体化した構造が採用されている。
【０００７】
また、別の構造としてＡＳＧＣのメインコイルとシールドコイルとが同軸上に２層に一体化され、シールドコイルの外側に磁場調整用シムを配置したものも採用されている。
【０００８】
ところで、このような磁気共鳴イメージング装置では、近年、イメージング技術の高速化に伴って、傾斜磁場の高速スイッチングと高強度化が要求される。このため、ＡＳＧＣを始めとする傾斜磁場コイルに流れる電流と静磁場との相互作用により傾斜磁場コイルには磁気力が発生する。これに伴い傾斜磁場コイルの振動や騒音が大きくなるという問題がある。
【０００９】
そこで、患者である被検体には、耳栓やヘッドフォーン等の防音用品の着用が義務付けられている。さらに、傾斜磁場コイルの振動による騒音には、空気を媒体として伝播する空気伝播音と、傾斜磁場コイルと接触する部材を介して伝播する固体伝播音とがあることから、傾斜磁場コイルからの振動や騒音が静磁場用磁石に固体伝搬あるいは空気伝搬しないように、傾斜磁場コイルと静磁場用磁石との間に真空状態を形成するとともに、傾斜磁場コイルを静磁場用磁石ではなく、磁気共鳴イメージング装置の設置面に対して支持する静音型の構造が考案されている（例えば特許文献１参照）。
【００１０】
この磁気共鳴イメージング装置では、傾斜磁場コイルが、アルミニウム材、ステンレス材等の高い剛性を有する金属により磁気共鳴イメージング装置の設置面に支持されているため、傾斜磁場コイルにおいて生じた振動が設置面に効率的に伝達されるように構成されている。
【００１１】
さらに、真空状態を形成する密閉容器内に傾斜磁場コイルを収納した静音型の磁気共鳴イメージング装置において、密閉容器を静磁場用磁石に環状のフランジを介して固定することにより、真空状態を良好に維持した構造の磁気共鳴イメージング装置が考案される（例えば特許文献２参照）。
【００１２】
この構造の磁気共鳴イメージング装置では、傾斜磁場コイルが、磁気共鳴イメージング装置の設置面に設けられたコンクリート製の架台ベース上に支持されている。
【特許文献１】特開平１０−１１８０４３号公報
【特許文献２】特開２００２−２０００５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
近年、磁気共鳴イメージング装置では、被検体の居住性を向上させるために、静磁場用磁石の軸方向の長さを、より短くした短軸型の構造が求められている。しかし、静磁場用磁石の構造上、静磁場用磁石の軸方向の長さが短くなる程、静磁場用磁石の端部における静磁場強度が強くなるという関係がある。
【００１４】
特に傾斜磁場コイルをＡＳＧＣとし、メインコイルとシールドコイルとの間に磁場調整用シムを配置して一体化した構造の磁気共鳴イメージング装置では、静磁場用磁石を短くすると、静磁場用磁石の端部における磁場勾配の増加に伴って、より大きな力が磁場調整用シムに作用することになる。通常、静磁場用磁石の両端に均等な強度で静磁場が形成されることは稀であり、この結果、静磁場の勾配が強い部位において、磁場調整用シムには局所的に大きな力が働くことになる。
【００１５】
そこで、磁場調整用シムを静磁場磁石等の対象に対して、相対位置が変わらないように、より強固に固定することが重要となる。
【００１６】
ところが、ＡＳＧＣは、電流を流すことによって振動し、ＡＳＧＣにおいて発生した振動は、空気や固体を被検体や他の構成要素に伝搬し、騒音の原因となる。このため、ＡＳＧＣは、振動絶縁のために静磁場磁石等の対象に対して、磁場調整用シムと比較して柔らかく支持する必要がある。
【００１７】
そこで、仮に、ＡＳＧＣを防振ゴム等のバネ定数の小さい支持体で支持したとすると、ＡＳＧＣにおいて発生した振動を吸収できるものの、静磁場を発生させた際の位置ズレや防振ゴム等の支持体のクリープによりＡＳＧＣとともに磁場調整用シムの位置が変化し、静磁場の均一性が低下する恐れがある。
【００１８】
すなわち、ＡＳＧＣおよび磁場調整用シムを支持する際に要求される剛性が互いに背反し、結果的には、ＡＳＧＣを柔らかく支持できずに、ＡＳＧＣにおいて発生した振動を絶縁することが困難となっている。
【００１９】
一方、磁場調整用シムをＡＳＧＣのシールドコイルの外側に配置した構造では、傾斜磁場電源の負荷が大きくなり、傾斜磁場の早期形成や強い静磁場強度の形成が困難となってしまう。
【００２０】
また、従来の真空技術を利用した傾斜磁場コイルの振動ないし騒音の抑制技術は、傾斜磁場コイルと静磁場用磁石との間における振動の伝搬に着目して、その防止を図ったものであり、上記のような磁場調整用シムの位置ずれを考慮した振動の防止を行なうことは困難である。
【００２１】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、磁場調整用シムをシールド形傾斜磁場コイルのメインコイルとシールドコイルとの間に配置することにより傾斜磁場電源の負荷を低減し、かつ磁場調整用シムの位置ずれを防止しつつ傾斜磁場コイルの振動を抑制することが可能な磁気共鳴イメージング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】
【００２２】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、静磁場用磁石と、メインコイルをシールドコイルの内部に配置したシールド形傾斜磁場コイルと、前記メインコイルと前記シールドコイルとの間に前記シールド形傾斜磁場コイルからの振動が絶縁あるいは緩和されるように設けられた磁場調整用シムと、前記シールド形傾斜磁場コイルを前記静磁場用磁石または支持面に対して支持するシールド形傾斜磁場コイル支持体と、前記磁場調整用シムを前記静磁場用磁石または支持面に対して支持する磁場調整用シム支持体とを備え、前記磁場調整用シム支持体の弾性係数が前記シールド形傾斜磁場コイル支持体の弾性係数よりも大きくなるように構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置においては、磁場調整用シムをシールド形傾斜磁場コイルのメインコイルとシールドコイルとの間に配置することにより傾斜磁場電源の負荷を低減し、かつ磁場調整用シムの位置ずれを防止しつつ傾斜磁場コイルの振動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の第１の実施形態を示す正面図であり、図２は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【００２６】
磁気共鳴イメージング装置１は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２を備え、この静磁場用磁石２の内部に、筒状のシールド形傾斜磁場コイル（ＡＳＧＣ）３および筒状の磁場調整用シム４を設けて構成される。そして、ＡＳＧＣ３および磁場調整用シム４の内部は、撮影領域Ｓとされ、寝台５が設けられて被検体Ｐがセットされる。また、撮影領域Ｓには、目的に応じた形状の、例えば筒状のＲＦコイル６が設けられる。
【００２７】
そして、ＡＳＧＣ３およびＲＦコイル６は図示しない制御装置と接続され、所定のシーケンスに従って撮影領域Ｓに時間的に変化する傾斜磁場を形成するとともに被検体Ｐに向けてラーモア周波数のＲＦ信号を送信し、ＭＲ信号を受信できるように構成される。
【００２８】
ＡＳＧＣ３は、図示しない傾斜磁場電源と接続され、傾斜磁場電源から供給された電流により、ＡＳＧＣ３の内部の撮影領域Ｓに傾斜磁場を形成する機能を有する。また、ＡＳＧＣ３は、傾斜磁場を形成させるための筒状のメインコイル３ａを筒状のシールドコイル３ｂの内部に配置した２層構造をとるものである。このため、メインコイル３ａとシールドコイル３ｂとは、メインコイル３ａ外表面とシールドコイル３ｂの内面とを繋ぐ支柱状のＡＳＧＣ接続部品３ｃにより互いに同軸状に一体化せしめられる。
【００２９】
このような構造のＡＳＧＣ３は、内側のメインコイル３ａによる漏れ磁場を、外側のシールドコイル３ｂによりキャンセルするようにした傾斜磁場コイルである。このため、傾斜磁場コイルをＡＳＧＣ３とすれば、渦電流の発生を抑えて画質を改善することができる。
【００３０】
そして、ＡＳＧＣ３は、静磁場用磁石２あるいは磁気共鳴イメージング装置１を設置する床や壁面等の支持面に対して、ＡＳＧＣ支持体７により支持される。図１および図２は、ＡＳＧＣ３を静磁場用磁石２にＡＳＧＣ支持体７を介して支持した例を示す図である。
【００３１】
ＡＳＧＣ３にＡＳＧＣ支持体７を結合する位置やＡＳＧＣ支持体７の形状は任意であるが、例えば図１および図２に示すように、支柱状のＡＳＧＣ支持体７の一端がシールドコイル３ｂの両端面に結合され、ＡＳＧＣ支持体７の他端が静磁場用磁石２の両端面に結合される。
【００３２】
ＡＳＧＣ支持体７は、例えば防振ゴム等の弾性係数の小さい材料で構成される。このため、ＡＳＧＣ３は、静磁場用磁石２あるいは磁気共鳴イメージング装置１を設置する床や壁面等の支持面に柔に支持される。そして、ＡＳＧＣ３に生じた振動がＡＳＧＣ支持体７により絶縁あるいは少なくとも緩和され、静磁場用磁石２あるいは磁気共鳴イメージング装置１を設置する床や壁面等の支持面への振動の伝搬を抑制することができるように構成される。
【００３３】
また、磁場調整用シム４は、静磁場用磁石２により形成された静磁場の空間的な均一性を向上させる機能を有する。そして、磁場調整用シム４は、ＡＳＧＣ３のメインコイル３ａとシールドコイル３ｂとの間に設けられたシムトレイ４ａの内部に収納され、磁場調整用シム４とシムトレイ４ａとでシムトレイユニットが形成される。
【００３４】
すなわち、磁場調整用シム４を収納したシムトレイ４ａは、ＡＳＧＣ３のメインコイル３ａとシールドコイル３ｂとの間に配置され、メインコイル３ａとシールドコイル３ｂとの間における距離は長くなるような構造とされる。この結果、ＡＳＧＣ３に供給される電流が小さくても強力な傾斜磁場を形成することが可能となり、傾斜磁場電源の負荷を低減することができる。
【００３５】
また、シムトレイ４ａは、メインコイル３ａとシールドコイル３ｂとの間に設けられるが、メインコイル３ａとシールドコイル３ｂとの間には、図示しない配線やＡＳＧＣ接続部品３ｃが存在するため、製造を可能とするために、複数個に分割して設けられる。シムトレイ４ａは、概ね４分割〜１２分割されるが、図１および図２は、４分割した例である。従って、シムトレイ４ａおよびシムトレイ４ａに収納される磁場調整用シム４は、横断面が弧状となっている。さらに、各シムトレイ４ａは、互いにシムトレイ接続部品４ｂにより接続され、剛性の向上が図られている。
【００３６】
そして、シムトレイ接続部品４ｂにより接続され、一体化した各シムトレイ４ａは、ＡＳＧＣ３とは機械的に分離される一方、静磁場用磁石２あるいは磁気共鳴イメージング装置１を設置する床や壁面等の支持面に磁場調整用シム支持体８により支持される。図１および図２は、各シムトレイ４ａを静磁場用磁石２に磁場調整用シム支持体８を介して支持した例を示す図である。
【００３７】
シムトレイ４ａに磁場調整用シム支持体８を結合する位置や磁場調整用シム支持体８の形状は任意であるが、例えば図１および図２に示すように、支柱状の磁場調整用シム支持体８の一端がシムトレイ４ａの両端面に結合され、磁場調整用シム支持体８の他端が静磁場用磁石２の両端面に結合される。
【００３８】
磁場調整用シム支持体８は、例えば樹脂等の弾性係数の大きい材料で構成される。このため、シムトレイ４ａおよび磁場調整用シム４は、静磁場用磁石２あるいは磁気共鳴イメージング装置１を設置する床や壁面等の支持面に剛に支持される。すなわち、シムトレイ４ａの位置ずれが低減され、磁場調整用シム４が力を受けたとしても、シムトレイ４ａおよび磁場調整用シム４の静磁場磁石等の対象に対する相対位置が変わらないようにシムトレイ４ａおよび磁場調整用シム４が強固に固定される。
【００３９】
また、シムトレイ４ａおよび磁場調整用シム４は、ＡＳＧＣ３とは機械的に分離されるため、磁場調整用シム４が受けた力を、ＡＳＧＣ３に伝搬させないようにすることができる。ただし、シムトレイ４ａとＡＳＧＣ３とが必ずしも機械的に完全に分離されている必要はなく、シムトレイ４ａとＡＳＧＣ３との間で振動が絶縁あるいは少なくとも緩和されるようにされていれば、互いに結合されていてもよい。例えば、シムトレイ４ａとＡＳＧＣ３とを可撓性の材料により結合してもよい。
【００４０】
すなわち、以上のような磁気共鳴イメージング装置１は、磁場調整用シム４とＡＳＧＣ３とを機械的に分離するとともに、磁場調整用シム４を剛に支持する一方、ＡＳＧＣ３を柔に支持したものである。
【００４１】
このため、磁気共鳴イメージング装置１によれば、磁場調整用シム４に大きな力が作用しても、磁場調整用シム４が弾性係数の大きい磁場調整用シム支持体８で剛に支持されているため位置ずれを抑制することができる。この結果、常に安定し静磁場が形成され、静磁場用磁石２の短軸化に繋げることが可能となる。
【００４２】
一方、ＡＳＧＣ３に振動が生じても、ＡＳＧＣ３が弾性係数の小さいＡＳＧＣ支持体７で柔に支持されているため、振動を吸収して被検体Ｐ等への振動の伝播や固体振動伝搬による騒音を抑制ないし低減することができる。また、磁場調整用シム４とＡＳＧＣ３とが機械的に分離しているため、磁場調整用シム４はＡＳＧＣ３を支持するＡＳＧＣ支持体７のクリープの影響を受けることがないというのみならず、磁場調整用シム４に作用する力がＡＳＧＣ３に伝搬せず、ＡＳＧＣ３の位置がシフトする恐れを回避することができる。
【００４３】
尚、磁場調整用シム支持体８とＡＳＧＣ支持体７の弾性係数は、少なくとも磁場調整用シム支持体８の弾性係数がＡＳＧＣ支持体７の弾性係数よりも大きく設定されていれば任意である。また、磁場調整用シム支持体８とＡＳＧＣ支持体７の材質は、少なくともこのような弾性係数を満たす材料であれば任意であるが、防振ゴムや樹脂等の不導体で構成すれば、渦電流の発生を防止することができる。
【００４４】
次に、磁気共鳴イメージング装置１の変形例について説明する。
【００４５】
図１および図２には、磁場調整用シム支持体８をシムトレイ４ａの両端に接続する例を示したが、ＡＳＧＣ３のコイルパターンのない部分に穴を設け、磁場調整用シム支持体８をＡＳＧＣ３の穴に挿入することにより、シムトレイ４ａと静磁場用磁石２とを接続してもよい。
【００４６】
図３は、ＡＳＧＣ３のコイルパターンのない部分に穴を開け、磁場調整用シム支持体８をＡＳＧＣ３の穴に挿入することにより、シムトレイ４ａと静磁場用磁石２とを接続した例を示す断面図であり、図４は、図３に示すシールドコイル３ｂに穴を設ける位置の例を示す図である。
【００４７】
尚、図３は図１のＡ−Ａ断面と同様な断面における断面図である。
【００４８】
図４に示すように、ＡＳＧＣ３のシールドコイル３ｂには、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の３方向のコイルパターン３ｘ、３ｙ、３ｚを備えたものがしばしば用いられる。そこで、これらコイルパターン３ｘ、３ｙ、３ｚのない任意の部分に磁場調整用シム支持体８を通すための穴１０が任意数設けられる。
【００４９】
そして図３に示すように、ＡＳＧＣ３のシールドコイル３ｂに設けられた穴１０を通して支柱状の磁場調整用シム支持体８を設けることによりシムトレイ４ａと静磁場用磁石２とを剛に接続してもよい。
【００５０】
図３および図４に示すような構造とすれば、力学的に、より適切な位置でシムトレイ４ａを支持することが可能となる。また、スペースを有効に活用することができる。
【００５１】
尚、図３に示すようにＡＳＧＣ３に設けた穴１０とシムトレイ４ａの両端部にそれぞれ磁場調整用シム支持体８を設けてシムトレイ４ａと静磁場用磁石２とを剛に接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示す正面図。
【図２】図１に示す磁気共鳴イメージング装置のＡ−Ａ断面を示す断面図。
【図３】ＡＳＧＣのコイルパターンのない部分に穴を開け、磁場調整用シム支持体をＡＳＧＣの穴に挿入することにより、シムトレイと静磁場用磁石とを接続した例を示す断面図。
【図４】図３に示すシールドコイルに穴を設ける位置の例を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１  磁気共鳴イメージング装置
２  静磁場用磁石
３  シールド形傾斜磁場コイル（ＡＳＧＣ）
３ａ  メインコイル
３ｂ  シールドコイル
３ｃ  ＡＳＧＣ接続部品
３ｘ、３ｙ、３ｚ  コイルパターン
４  磁場調整用シム
４ａ  シムトレイ
４ｂ  シムトレイ接続部品
５  寝台
６  ＲＦコイル
７  ＡＳＧＣ支持体
８  磁場調整用シム支持体
１０  穴
Ｓ  撮影領域
Ｐ  被検体
【図１】
2007202900.tif 000003
【図２】
2007202900.tif 000004
【図３】
2007202900.tif 000005
【図４】
2007202900.tif 000006