(57)【要約】【課題】被検体が搬入される開口部の形状が非円形であっても、シム６ｃを配置することによって、均一磁場空間３の磁場を高精度に均一に調整可能な磁気共鳴撮像装置１を提供する。【解決手段】筒状の外観形状を有しその筒状の内側に均一磁場空間３を生成する磁石装置２と、磁性材のシム６ｃを筒状の内側のシム配置曲面Ｃ１上に配置し均一磁場空間３の磁場をより均一にする磁場調整手段６とを備え、シム配置曲面Ｃ１の中心軸ｚに垂直な平面での断面上の形状は非円形であり、その平面上におけるシム配置曲面Ｃ１と中心軸ｚとの距離が、シム配置曲面Ｃ１上の箇所によって異なり、その距離が大きい箇所と前記大きい箇所より小さい箇所があり、その距離が大きい箇所での中心軸ｚの周方向に隣り合うシム６ｃ同士の間隔が、その距離が小さい箇所での間隔より広くなっている。【選択図】図１Ａ
2012217573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外観形状を有し、前記筒状の内側に均一磁場空間を生成する磁石装置と、
磁性材のシムを前記筒状の内側のシム配置曲面上に配置し、前記均一磁場空間の磁場をより均一にする磁場調整手段とを備え、
前記シム配置曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状は非円形であり、
前記平面上における前記シム配置曲面と前記中心軸との距離が、前記シム配置曲面上の箇所によって異なり、前記距離が大きい箇所と前記大きい箇所より小さい箇所があり、前記距離が前記大きい箇所での前記中心軸の周方向に隣り合う前記シム同士の間隔が、前記距離が前記小さい箇所での前記間隔よりも広いことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項２】
前記シム配置曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状は、楕円形又はレーストラック形であることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項３】
前記周方向に隣り合う前記シム同士の前記間隔の最大値は、前記間隔の最小値の略２倍であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項４】
前記平面上の前記中心軸から、前記周方向に並ぶ前記シムのピッチを見込む角度は、最大で略４０度であり、最小で略２０度であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項５】
前記筒状の前記中心軸が、水平方向になるように配置され、
前記シム配置曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状の最も長い径の方向が、水平方向になり、最も短い径の方向が、垂直方向になるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項６】
前記筒状の内側に、前記均一磁場空間に勾配磁場を重畳するための傾斜磁場コイルを備え、
前記傾斜磁場コイルは、
主曲面上に配置され、前記勾配磁場を発生させる主コイルと、
前記磁石装置の前記筒状に沿って副曲面上に配置され、前記主コイルが前記筒状に発生させる漏れ磁場をキャンセルさせる磁場を発生させる副コイルとを有し、
前記主曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状は、非円形であり、
前記副曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状は、円形であり、
前記シム配置曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状は、前記主曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状に沿うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項７】
前記シム配置曲面が、前記主曲面と前記副曲面とで挟まれていることを特徴とする請求項６に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項８】
前記シム配置曲面が、前記主曲面の前記中心軸側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項９】
前記シム配置曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状と、前記主曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状は、楕円形又はレーストラック形であることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項１０】
前記筒状の前記中心軸が、水平方向になるように配置され、
前記シム配置曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状の最も長い径の方向が、水平方向になり、最も短い径の方向が、垂直方向になり、
前記主曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状の最も長い径の方向が、水平方向になり、最も短い径の方向が、垂直方向になるように配置されていることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項１１】
筒状であり前記筒状の内側に均一磁場空間を生成する磁石装置の内側に設けられ、前記均一磁場空間に勾配磁場を重畳するための傾斜磁場コイルにおいて、
シム配置曲面上に配置され、磁性材のシムを収納することで、前記均一磁場空間の磁場をより均一にする収納穴を備え、
前記シム配置曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状は非円形であり、
前記平面上における前記シム配置曲面と前記中心軸との距離が、前記シム配置曲面上の箇所によって異なり、前記距離が大きい箇所と前記大きい箇所より小さい箇所があり、前記距離が前記大きい箇所での前記中心軸の周方向に隣り合う前記収納穴同士の間隔が、前記距離が前記小さい箇所での前記間隔よりも広いことを特徴とする傾斜磁場コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、均一磁場空間の磁場をより均一にするためにシムを配置している磁気共鳴撮像装置および傾斜磁場コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴撮像(MRI; Magnetic Resonance Imaging)装置は、静磁場の均一磁場空間に置かれた被検体に高周波パルスを照射したときに生じる核磁気共鳴現象を利用して被検体の物理的、化学的性質を表す画像を撮像することができ、特に、医療用として用いられている。磁気共鳴撮像装置は、被検体が搬入される撮像領域に均一磁場空間を生成させる磁場発生源(磁石装置)と、撮像領域（均一磁場空間）に向けて高周波パルスを照射するＲＦコイルと、撮像領域（均一磁場空間）からの応答を受信する受信コイルと、撮像領域（均一磁場空間）に共鳴現象の位置情報を与えるための勾配磁場を重畳する傾斜磁場コイルとを備えている。
【０００３】
磁気共鳴撮像装置で撮像される画像の画質を決める要件の一つが、撮像領域（均一磁場空間）内の静磁場の均一度である。静磁場の均一度は、例えば、撮像領域（均一磁場空間）内の最大の磁場強度と最小の磁場強度との差の、撮像領域（均一磁場空間）内の平均磁場強度に対する比として算出することができる。静磁場の均一度は、撮像対象によって要求される値が異なり、例えば、一般的な画像を得るためには、直径３０ｃｍの球状の撮像領域（均一磁場空間）で３０ｐｐｍ以下の均一度が要求され、脂肪部分の受信信号を除去するために直径１０ｃｍの球状の撮像領域（均一磁場空間）で３ｐｐｍ以下の均一度が要求される。
【０００４】
磁気共鳴撮像装置では、撮像領域（均一磁場空間）でこのような高度な均一度を達成するために、磁気共鳴撮像装置の製作段階あるいは据付段階においてシミングと呼ばれる磁場調整作業が行われる。シミングには、磁場発生源あるいは傾斜磁場コイルに均一度を向上させるための内蔵コイルに通電するアクティブシミング方式や、鉄や永久磁石などの磁性材のシムを撮像領域（均一磁場空間）の周囲に配置して磁束を制御することで均一磁場を実現するパッシブシミング方式がある。現在、多くの磁気共鳴撮像装置では、パッシブシミング方式を採用している。
【０００５】
このパッシブシミング方式を実現する方法としては、例えば、傾斜磁場コイルの主コイルと副コイル(シールドコイル)との間にシムを配置する方法が提案されている（特許文献１等参照）。さらに、この配置において、円筒形状の傾斜磁場コイルの軸方向および周方向に等間隔にシムを配置する方法が提案されている（特許文献２等参照）。特許文献２では、均一度を高めることを目的として、シムを軸方向に不等間隔に配置することも提案されている。さらに、シムを配置する軸方向間隔を任意に設定できる方法が提案されている（特許文献３等参照）。また、シムを傾斜磁場コイルの内周側に配置する方法も提案されている（特許文献４等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２９９３０４号公報
【特許文献２】特開２００９−２７３９３０号公報
【特許文献３】特許第４３６８９０９号公報
【特許文献４】特開平８−５３１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
磁気共鳴撮像装置の磁石装置は、二重円筒状の外観形状を有し、撮像領域（均一磁場空間）は、その磁石装置の外観形状の内筒の内側に生成する。このため、被検体は、撮像するために、内筒内に搬入されることになる。被検体である人の中には、内筒内に搬入されることについて圧迫感を受ける場合がある。そこで、圧迫感を緩和するために、さまざまな提案がなされている。例えば、被検体が搬入される開口部（ボア）の形状をできる限り人型に近づけ大きくするために、非円形、例えば、楕円状やレーストラック状にすることが提案されている。これに応じて、磁石装置の内筒内に配置される傾斜磁場コイルの内筒の断面形状を非円形にしている。
【０００８】
シムも、傾斜磁場コイルと同様に、磁石装置の内筒内に配置されるので、ボアの形状ができる限り人型に近づき大きくなり非円形になるように、配置されることが望ましい。ただ、このシムの配置によっても、撮像領域（均一磁場空間）の磁場を高精度に均一にできなければならない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、被検体が搬入される開口部（ボア）の形状が非円形であっても、シムを配置することによって、撮像領域（均一磁場空間）の磁場を高精度に均一に調整することが可能な磁気共鳴撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、
筒状の外観形状を有し、前記筒状の内側に均一磁場空間を生成する磁石装置と、
磁性材のシムを前記筒状の内側のシム配置曲面上に配置し、前記均一磁場空間の磁場をより均一にする磁場調整手段とを備え、
前記シム配置曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状は非円形であり、
前記平面上における前記シム配置曲面と前記中心軸との距離が、前記シム配置曲面上の箇所によって異なり、前記距離が大きい箇所と前記大きい箇所より小さい箇所があり、前記距離が前記大きい箇所での前記中心軸の周方向に隣り合う前記シム同士の間隔が、前記距離が前記小さい箇所での前記間隔よりも広いことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明は、
筒状であり前記筒状の内側に均一磁場空間を生成する磁石装置の内側に設けられ、前記均一磁場空間に勾配磁場を重畳するための傾斜磁場コイルにおいて、
シム配置曲面上に配置され、磁性材のシムを収納することで、前記均一磁場空間の磁場をより均一にする収納穴を備え、
前記シム配置曲面の前記筒状の中心軸に垂直な平面での断面上の形状は非円形であり、
前記平面上における前記シム配置曲面と前記中心軸との距離が、前記シム配置曲面上の箇所によって異なり、前記距離が大きい箇所と前記大きい箇所より小さい箇所があり、前記距離が前記大きい箇所での前記中心軸の周方向に隣り合う前記収納穴同士の間隔が、前記距離が前記小さい箇所での前記間隔よりも広いことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被検体が搬入される開口部（ボア）の形状が非円形であっても、シムを配置することによって、撮像領域（均一磁場空間）の磁場を高精度に均一に調整することが可能な磁気共鳴撮像装置および傾斜磁場コイルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置をｙｚ平面で切断した断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の傾斜磁場コイルをｘｙ平面で切断した断面図である。
【図３】シムトレイの斜視図である。
【図４】シム（シムトレイ）を周方向に配置すべき間隔を算出する際に用いた解析格子の一例を示す図である。
【図５Ａ】シム（シムトレイ）を周方向に配置すべき間隔を算出する際の計算法を用いて算出したｘ軸方向（長径方向）を中心とした磁気モーメントの分布の一例を示すグラフである。
【図５Ｂ】シム（シムトレイ）を周方向に配置すべき間隔を算出する際の計算法を用いて算出したｙ軸方向（短径方向）を中心とした磁気モーメントの分布の一例を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の傾斜磁場コイルをｘｙ平面で切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１Ａに、本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置１の斜視図を示す。磁気共鳴撮像装置１は、撮像領域（均一磁場空間）３に均一な静磁場を生成する磁石装置２と、撮像領域（均一磁場空間）３に位置情報を付与するために空間的に磁場強度が傾斜勾配した傾斜磁場をパルス状に発生させる傾斜磁場コイル４と、撮像領域（均一磁場空間）３に導入された被検体に高周波パルスを照射するＲＦコイル５と、被検体からの磁気共鳴信号を受信する受信コイル（図示省略）と、受信した磁気共鳴信号を処理して画像を表示するコンピュータシステム（図示省略）とを有している。そして、磁気共鳴撮像装置１によれば、均一な静磁場中に置かれた被検体に高周波パルスを照射したときに生じる核磁気共鳴現象を利用して、被検体の物理的、化学的性質を表す断層画像等の画像を得ることができ、その画像は、特に、医療用として用いられている。
【００１６】
磁石装置２は、二重円筒状の外観形状を有し、その内筒２ａと外筒２ｂの中心軸は互いに概ね一致し、さらに、それらはｚ軸に一致している。内筒２ａと外筒２ｂの中心軸（ｚ軸）に垂直な平面での断面上の形状は、略円形になっている。磁石装置２の内筒２ａの内側には、傾斜磁場コイル４が設けられている。
【００１７】
傾斜磁場コイル４も、二重円筒状の外観形状を有し、その内筒と外筒の中心軸は互いに概ね一致し、さらに、それらはｚ軸に一致している。傾斜磁場コイル４の外筒の中心軸（ｚ軸）に垂直な平面での断面上の形状は、略円形になっている。傾斜磁場コイル４の内筒の中心軸（ｚ軸）に垂直な平面での断面上の形状は、非円形である楕円形になっている。なお、第１の実施形態では、非円形として、円形より人型（検査対象の断面形状）に似ている楕円形にしているが、これに限らず、人型に似ていれば、例えば、レーストラック形を採用してもよい。
【００１８】
傾斜磁場コイル４の非円形の内筒の内側には、その内筒に沿うようにＲＦコイル５が設けられている。ＲＦコイル５は、筒形状を有し、その筒形状の中心軸はｚ軸に一致している。ＲＦコイル５の中心軸（ｚ軸）に垂直な平面での断面上の形状は、非円形である楕円形になっている。そして、ＲＦコイル５の筒形状の内側の空間が、被検体が搬入される開口部（ボア）となる。このため、被検体が搬入される開口部（ボア）の形状も非円形である楕円形になっている。そして、この被検体が搬入される開口部（ボア）内に、撮像領域（均一磁場空間）３が生成されている。なお、本実施形態においては、ｙ軸方向は垂直方向上向きに設定されている。ｘ軸方向は、水平方向に設定され、さらに、ｙ軸方向からｚ軸方向にネジを回したときにネジの進む方向に設定されている。
【００１９】
傾斜磁場コイル４には、磁場調整手段６が設けられている。磁場調整手段６は、磁性材のシム６ｃを収めた複数のシムトレイ６ａを、傾斜磁場コイル４内に環状に配置し、撮像領域（均一磁場空間）３内の磁場をより均一にする。シム６ｃは、シムトレイ６ａのポケット６ｄに収められる。シムトレイ６ａは、傾斜磁場コイル４に設けられたトレイ収納穴（収納穴）６ｂに収められる。トレイ収納穴６ｂの深さ方向は、中心軸（ｚ軸）の方向と平行になっている。トレイ収納穴６ｂは、中心軸（ｚ軸）の周方向に複数配置されている。トレイ収納穴６ｂは、シム配置曲面Ｃ１上に配置されている。シム配置曲面Ｃ１は筒形状を有し、その筒形状の中心軸はｚ軸に一致している。シム配置曲面Ｃ１の中心軸（ｚ軸）に垂直な平面での断面上の形状は、非円形である楕円形になっている。そして、シム配置曲面Ｃ１の中心軸（ｚ軸）に垂直な平面での断面上におけるシム配置曲面Ｃ１と中心軸（ｚ軸）との距離が大きいほど、中心軸（ｚ軸）の周方向に隣り合うシムトレイ６ａ（シム６ｃ）同士の間隔が広くなっている。前記平面上におけるシム配置曲面Ｃ１と中心軸（ｚ軸）との距離が、シム配置曲面Ｃ１上の箇所によって異なり、前記距離が大きい箇所（例えば、ｘ軸上の箇所）と前記大きい箇所より小さい箇所（例えば、ｙ軸上の箇所）があり、前記距離が前記大きい箇所での中心軸（ｚ軸）の周方向に隣り合うトレイ収納穴（収納穴）６ｂ（シム６ｃ）同士の間隔が、前記距離が前記小さい箇所でのトレイ収納穴（収納穴）６ｂ（シム６ｃ）同士の間隔よりも広くなっている。
【００２０】
図１Ｂに、本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置１をｙｚ平面で切断した断面図を示す。磁石装置２には、撮像領域（均一磁場空間）３に均一な静磁場を発生させる超電導コイル群２ｆが設けられている。超電導コイル群２ｆは、ｚ軸を共通の中心軸とする円環形状をしている。超電導コイル群２ｆは、３層構造の容器内に収納されている。超電導コイル群２ｆは、冷媒の液体ヘリウム（Ｈｅ）と共にヘリウム容器２ｅ内に収容されている。ヘリウム容器２ｅは内部への熱輻射を遮断する輻射シールド２ｄに内包されている。そして、二重円筒状の真空容器２ｃは、ヘリウム容器２ｅ及び輻射シールド２ｄを収容しつつ、内部を真空に保持している。真空容器２ｃは、普通の室温の室内に配置されても、真空容器２ｃ内が真空になっているので、室内の熱が伝導や対流で、ヘリウム容器２ｅに伝わることはない。また、輻射シールド２ｄは、室内の熱が輻射によって真空容器２ｃからヘリウム容器２ｅに伝わることを抑制している。このため、超電導コイル群２ｆは、液体ヘリウムの温度である極低温に安定して設定することができ、超伝導電磁石として機能させることができる。これにより、超電導コイル群２ｆは電気抵抗ゼロの状態で大電流を維持し、撮像領域（均一磁場空間）３に強力かつ均一な磁場を生成することができる。
【００２１】
図２に、本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置１の傾斜磁場コイル４をｘｙ平面で切断した断面図を示す。傾斜磁場コイル４は、撮像領域（均一磁場空間）３に任意の傾斜磁場を生成するためのコイルであり、直交する三軸(ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸)それぞれに任意の強度の傾斜磁場をつくることができる独立した主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚが内蔵されている。
【００２２】
傾斜磁場コイル４は、内側（中心軸（ｚ軸）側）に配置される主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚと、外側（磁石装置２側）に配置される副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚを有している。主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚは、撮像領域（均一磁場空間）３に傾斜磁場を発生させるが、磁石装置２の内筒２ａ（図１Ａ参照）の配置される空間にも、いわゆる漏れ磁場を発生させる。そこで、副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚには、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚとは反対方向の電流を流し、その漏れ磁場をキャンセル（抑制）する磁場を発生させている。主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚは、主に撮像領域（均一磁場空間）３に勾配磁場を生成するように、副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚは主に主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚが作る磁場が磁石装置２（内筒２ａ）へ漏洩するのを防ぐように、それぞれ配線パターンを決めてある。
【００２３】
主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚは、ｚ軸方向に線形に変化する傾斜磁場を発生させるｚ主コイル７ｚと、ｘ軸方向に線形に変化する傾斜磁場を発生させるｘ主コイル７ｘと、ｙ軸方向に線形に変化する傾斜磁場を発生させるｙ主コイル７ｙとからなっている。ｚ主コイル７ｚとｘ主コイル７ｘとｙ主コイル７ｙのそれぞれに、パルス状の電流を印加することで、対応するそれぞれの方向に傾斜した傾斜磁場を発生させ、磁気共鳴信号に被検体内の位置情報を付与している。ｚ主コイル７ｚは、ｚ主曲面Ｃ７ｚ上に配置されている。ｘ主コイル７ｘは、ｘ主曲面Ｃ７ｘ上に配置されている。ｙ主コイル７ｙは、ｙ主曲面Ｃ７ｙ上に配置されている。
【００２４】
副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚは、ｚ主コイル７ｚが発生させる漏れ磁場を抑制するｚ副コイル８ｚと、ｘ主コイル７ｘが発生させる漏れ磁場を抑制するｘ副コイル８ｘと、ｙ主コイル７ｙが発生させる漏れ磁場を抑制するｙ副コイル８ｙとからなっている。ｚ副コイル８ｚは、ｚ副曲面Ｃ８ｚ上に配置されている。ｘ副コイル８ｘは、ｘ副曲面Ｃ８ｘ上に配置されている。ｙ副コイル８ｙは、ｙ副曲面Ｃ８ｙ上に配置されている。
【００２５】
ｘ主コイル７ｘとｙ主コイル７ｙとｚ主コイル７ｚとｘ副コイル８ｘとｙ副コイル８ｙとｚ副コイル８ｚは、図示を省略した絶縁材に埋め込まれ積層されている。
【００２６】
主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚは、被検体が搬入される開口部（ボア）の空間を人型に大きく確保するために、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚが配置される主曲面Ｃ７ｘ、Ｃ７ｙ、Ｃ７ｚの中心軸（ｚ軸）に垂直な平面での断面上の形状が、互いに略相似であり、非円形の楕円形状になっている。楕円形状の長軸方向が、水平方向(ｘ軸方向)となり、短軸方向が、垂直方向（ｙ軸方向）となっている。
【００２７】
一方、副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚは、傾斜磁場コイル４の全体としてのインダクタンスを低下させるために、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚから空間的に離し、磁石装置２の内筒２ａに沿わせている。これにより、副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚが配置される副曲面Ｃ８ｘ、Ｃ８ｙ、Ｃ８ｚの中心軸（ｚ軸）に垂直な平面での断面上の形状は、円形になっている。
【００２８】
主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚと、副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚとの間に挟まれるように、シム６ｃを収めたシムトレイ６ａを１つずつ収納したトレイ収納穴６ｂが、中心軸（ｚ軸）の周方向に一重に複数配置されている。トレイ収納穴６ｂは、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚに近接し、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚに沿うように配置されている。これは、シム６ｃ（シムトレイ６ａ）を、撮像領域（均一磁場空間）３のなるべく近くに配置することで、均一磁場を得るための調整に必要なシム６ｃの体積を減らすことができるからである。トレイ収納穴６ｂは、シム配置曲面Ｃ１上に配置されている。シム配置曲面Ｃ１の中心軸（ｚ軸）に垂直な平面での断面上の形状は、主曲面Ｃ７ｘ、Ｃ７ｙ、Ｃ７ｚのそれと略相似の非円形の楕円形状になっている。シム配置曲面Ｃ１の中心軸（ｚ軸）に垂直な平面での断面上の形状である楕円形状は、主曲面Ｃ７ｘ、Ｃ７ｙ、Ｃ７ｚの場合と同様に、最も長い径（長径）の方向が、水平方向（ｘ軸方向）になり、最も短い径（短径）の方向が、垂直方向（ｙ軸方向）になるように配置されている。なお、第１の実施形態では、非円形として、円形より人型（検査対象の断面形状）に似ている楕円形にしているが、これに限らず、人型に似ていれば、例えば、レーストラック形を採用してもよい。
【００２９】
トレイ収納穴６ｂは、周方向に等間隔に配置されておらず、不等間隔で配置されている。特に、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚと、副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚとの間隔（径方向の間隔）が最も狭くなる、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚの長軸（ｘ軸、最も長い径ｄ５）付近では、隣り合うトレイ収納穴６ｂ同士の周方向の間隔ｓ５が最も広く、逆に、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚと、副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚとの間隔（径方向の間隔）が最も広くなる、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚの短軸（ｙ軸、最も短い径ｄ１）付近では、隣り合うトレイ収納穴６ｂ同士の周方向の間隔ｓ１が最も狭くなるように配置されている。そして、シム配置曲面Ｃ１と中心軸（ｚ軸）との距離（径）が大きいほど、隣り合うトレイ収納穴６ｂ（シム６ｃ）同士の間隔が広くなっている。具体的には、隣り合うトレイ収納穴６ｂ同士の間隔ｓ１が生じている箇所のシム配置曲面Ｃ１と、中心軸（ｚ軸）との距離（径）が距離ｄ１であり、同様に、間隔ｓ２が生じている箇所の距離が距離ｄ２であり、間隔ｓ３が生じている箇所の距離が距離ｄ３であり、間隔ｓ４が生じている箇所の距離が距離ｄ４であり、間隔ｓ５が生じている箇所の距離が距離ｄ５であり、それらの距離ｄ１〜ｄ５に、距離ｄ１は距離ｄ２より小さく、距離ｄ２は距離ｄ３より小さく、距離ｄ３は距離ｄ４より小さく、距離ｄ４は距離ｄ５より小さいという大小関係があれば（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４＜ｄ５）、間隔ｓ１は間隔ｓ２より小さく、間隔ｓ２は間隔ｓ３より小さく、間隔ｓ３は間隔ｓ４より小さく、間隔ｓ４は間隔ｓ５より小さなっている（ｓ１＜ｓ２＜ｓ３＜ｓ４＜ｓ５）。すなわち、距離ｄ１〜ｄ５は、互いに等しくなく、トレイ収納穴６ｂは、周方向に不等間隔で配置されている。
【００３０】
また、トレイ収納穴６ｂの周方向の幅と、それに隣り合うトレイ収納穴６ｂとの周方向の間隔との両方、すなわち、トレイ収納穴６ｂ（シム６ｃ）のピッチを中心軸（ｚ軸）から見込む角度θ１〜θ５も、短軸側より長軸側で大きくなるように（θ１＜θ２＜θ３＜θ４＜θ５）、互いに大きさが異なっている。
【００３１】
図３に、シムトレイ６ａの斜視図を示す。シムトレイ６ａは、例えばプラスチックなど、非磁性の材料で作られている。シムトレイ６ａには、一列に複数のポケット６ｄが形成されている。ポケット６ｄには、平板状に加工された、たとえば鉄や鉄基の合金製の磁性材のシム６ｃを、撮像領域（均一磁場空間）３の磁場の均一性の向上のための必要に応じて、収容できるようになっている。なお、隣り合うポケット６ｄの間隔は、等間隔であっても不等間隔であってもよい。
【００３２】
次に、図２で示した隣り合うトレイ収納穴６ｂ（シム６ｃ）同士の周方向の間隔ｓ１〜ｓ５や、トレイ収納穴６ｂのピッチを見込む角度θ１〜θ５を決定（算出）する方法を、数式を用いて説明する。この第１の実施形態では、逆問題解法による方法を示すが、これに限らず、例えば、線形計画法などの数理計画法や、その他の最適化手法であってもよい。
【００３３】
図４に、トレイ収納穴６ｂ（シム６ｃ）を周方向に配置すべき間隔ｓ１〜ｓ５等を算出する際に用いた解析格子の一例を示す。シム配置曲面Ｃ１上と、撮像領域（均一磁場空間）３の表面上とに、計算格子（解析格子）を形成する。
【００３４】
シム配置曲面Ｃ１上の計算格子上のある節点ｉに、体積Ｖｉ、磁化Ｍのシム６ｃ（磁気双極子モーメントｍｉ（ｍａ、ｍｂ））を配置するとき、このシム６ｃが撮像領域（均一磁場空間）３上の計算格子上のある節点ｊにつくる磁場強度Ｂ（ｉ，ｊ）は、式（１）に示すように、体積Ｖｉおよび磁化Ｍに比例する。
【数１】
2012217573.tif 000003
【００３５】
ここで、磁化Ｍは一定としている。ゆえに、撮像領域（均一磁場空間）３の計算格子上の各節点ｉに配置されたシム６ｃの磁気モーメントｍｉの分布（ベクトルｍ）は、式（２）のように表現することができる。
【数２】
2012217573.tif 000004
【００３６】
また、これらの磁気モーメントｍｉによって、撮像領域（均一磁場空間）３の計算格子上の各節点ｊに生じる磁場強度ｂｊの分布（ベクトルｂ）は、式（３）のように表現することができる。
【数３】
2012217573.tif 000005
【００３７】
これより、磁場分布（ベクトルｂ）と磁気モーメント分布（ベクトルｍ）との関係は、係数行列Ａを用いて、式（４）のように表現することができる。
【数４】
2012217573.tif 000006
【００３８】
行列Ａに特異値分解法を適用すると、行列Ａの一般化逆行列Ａ'を求めることができる。これにより、磁気モーメント分布（ベクトルｍ）を、式（５）に示すように、一般化逆行列Ａ'と磁場分布（ベクトルｂ）とから算出することができる。
【数５】
2012217573.tif 000007
【００３９】
なお、特異値分解法については、例えば、柳井春夫ほか著の「射影行列  一般行列  特異値分解」、ＵＰ応用数学選書１０（1983年発行）に詳しい。式（５）により得られる磁気モーメント分布（ベクトルｍ）は近似解であるが、特異値分解法によれば、近似の精度は任意に設定することができる。つまり、目標とする(生成すべき)磁場分布（ベクトルｂ）が決まれば、式（５）により行列Ａ'との行列積を取ることで、必要な磁気モーメント分布（ベクトルｍ）を、任意の精度で計算できる。第１の実施形態においては、精度とは、撮像領域（均一磁場空間）３での磁場調整の精度であり、所望の均一度に対して十分な精度が確保されればよい。
【００４０】
具体的に、図４に示すように、シム配置曲面Ｃ１上に、磁気モーメントｍａとｍｂ（シム６ｃ）を配置した場合を考える。磁気モーメントｍａを有するシム６ｃは、図２に示すように、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚと、副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚとの間隔が最も狭くなる、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚの長軸（ｘ軸、最も長い径ｄ５）付近に配置されたシムトレイ６ａａに収められている。一方、磁気モーメントｍｂを有するシム６ｃは、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚと、副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚとの間隔が最も広くなる、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚの短軸（ｙ軸、最も短い径ｄ１）付近に配置されたシムトレイ６ａｂに収められている。
【００４１】
配置した磁気モーメントｍａに基づいて、式（２）のように磁気モーメント分布（ベクトルｍ）を生成し、この磁気モーメント分布（ベクトルｍ）に式（４）を用いて磁場分布（ベクトルｂ）を算出する。この磁場分布（ベクトルｂ）に式（５）を用いてある精度での磁気モーメント分布（ベクトルｍ）を算出する。
【００４２】
図５Ａに、磁気モーメントｍａを、ある精度で算出した磁気モーメント分布（ベクトルｍ）を示す。磁気モーメントｍａは、周方向位置のｍａ位置（ゼロ度）に配置しているのであるが、磁気モーメント分布（ベクトルｍ）のピークは、周方向に半値幅ｈａを有している。
【００４３】
同様に、配置した磁気モーメントｍｂに基づいて、式（２）のように磁気モーメント分布（ベクトルｍ）を生成し、この磁気モーメント分布（ベクトルｍ）に式（４）を用いて磁場分布（ベクトルｂ）を算出する。この磁場分布（ベクトルｂ）に式（５）を用いて、磁気モーメントｍａの場合と同じある精度での磁気モーメント分布（ベクトルｍ）を算出する。
【００４４】
図５Ｂに、磁気モーメントｍｂを、ある精度で算出した磁気モーメント分布（ベクトルｍ）を示す。磁気モーメントｍｂは、周方向位置のｍｂ位置（ゼロ度）に配置しているのであるが、磁気モーメント分布（ベクトルｍ）のピークは、周方向に半値幅ｈｂを有している。
【００４５】
これらのことは、撮像領域（均一磁場空間）３の磁場の均一性を向上させる磁場調整に際し、ある精度を確保すればよいのであれば、シムトレイ６ａ（シム６ｃ）を配置するためのトレイ収納穴６ｂは、シム配置曲面Ｃ１上で周方向に半値幅ｈａ、ｈｂだけ、任意に配置可能であることを示している。すなわち、半値幅ｈａ、ｈｂ程度ずれた位置に磁気モーメントｍａ、ｍｂ（シム６ｃ）を配置しても、所望の磁場調整の精度には影響がない。したがって、磁気モーメントｍａ、ｍｂ（シム６ｃ）を配置するためのトレイ収納穴６ｂは、半値幅ｈａ、ｈｂだけの間隔をもって周方向に配置されれば十分である。
【００４６】
次に、半値幅ｈａ、ｈｂに注目すると、図５Ａに示された半値幅ｈａは、略−２０度から略＋２０度までを範囲とする略４０度であり、図５Ｂに示された半値幅ｈｂは、略−１０度から略＋１０度までを範囲とする略２０度である。これより、半値幅ｈａは、半値幅ｈｂより略２倍程度大きくなっていることがわかる。なお、この算出では、ボアの寸法として、短径よりも長径を約１５％長い寸法としている。そこで、半値幅ｈａ、ｈｂに対応するように、磁気モーメントｍａ、ｍｂ（シム６ｃ）を配置するためのトレイ収納穴６ｂの間隔ｓ５（θ５）、ｓ１（θ１）を決定することができる。そして、間隔ｓ５（θ５）は、間隔ｓ１（θ１）の略２倍程度に、間隔ｓ１（θ１）より大きくなるように、設定されている。主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚと、副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚとの間隔が最も狭くなる、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚの長軸（ｘ軸、最も長い径ｄ５）付近に、最も間隔が広くなる間隔ｓ５（θ５）を設定できるので、磁場調整の精度を落とすことなく、シムトレイ６ａ（シム６ｃ）と、主コイル７ｘ、７ｙ、７ｚと、副コイル８ｘ、８ｙ、８ｚとを容易に配置することができる。なお、前記では、間隔ｓ１（θ１）と、間隔ｓ５（θ５）について検討したが、間隔ｓ２〜ｓ４（θ２〜θ４）についても同様に間隔を決定できる。そして、図２に示すように、シム配置曲面Ｃ１と中心軸（ｚ軸）との距離が大きいほど（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４＜ｄ５）、隣り合うトレイ収納穴６ｂ（シム６ｃ）同士の間隔が連続的に滑らかに広くなっている（ｓ１＜ｓ２＜ｓ３＜ｓ４＜ｓ５、θ１＜θ２＜θ３＜θ４＜θ５）。以上述べたように、第１の実施形態によれば、シム配置曲面Ｃ１の断面形状が、非円形である楕円形であっても、円形の場合と同様に、磁場調整の精度(能力)を維持し、撮像領域（均一磁場空間）３の磁場を高精度に均一に調整することができる。
【００４７】
（第２の実施形態）
図６に、本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の傾斜磁場コイル４をｘｙ平面で切断した断面図を示す。第２の実施形態の磁気共鳴撮像装置と、第１の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置とでは、傾斜磁場コイル４が異なっている。傾斜磁場コイル４について、第２の実施形態と第１の実施形態とで、異なっている点は、シムトレイ６ａが収められるトレイ収納穴（溝）６ｂが配置されるシム配置曲面Ｃ１が、主曲面Ｃ７ｘ、Ｃ７ｙ、Ｃ７ｚの中心軸（ｚ軸）側に配置されている点である。第２の実施形態では、第１の実施形態より、シムトレイ６ａ（シム６ｃ）を、中心軸（ｚ軸）（撮像領域（均一磁場空間）３）に近く配置できるので、シム６ｃの体積を減らすことができる。また、トレイ収納穴（溝）６ｂは、傾斜磁場コイル４の内筒に接し、穴形状ではなく、溝形状になっている。
【００４８】
そして、第１の実施形態と同様に、シム配置曲面Ｃ１と中心軸（ｚ軸）との距離が大きいほど（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４）、隣り合うトレイ収納穴（溝）６ｂ（シム６ｃ）同士の間隔が連続的に滑らかに広くなっている（ｓ１＜ｓ２＜ｓ３＜ｓ４、θ１＜θ２＜θ３＜θ４）。第２の実施形態によっても、シム配置曲面Ｃ１の断面形状が、非円形である楕円形であっても、円形の場合と同様に、磁場調整の精度(能力)を維持し、撮像領域（均一磁場空間）３の磁場を高精度に均一に調整することができる。
【００４９】
また、間隔ｓ４のように、広いスペースが確保できるので、この間隔ｓ４に、シムトレイ６ａ以外の構成要素、例えば、ＲＦコイル５や傾斜磁場コイル４のための冷却配管(図示省略)などを配置することができ、より広いボア空間を実現することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１      磁気共鳴撮像装置
２      磁石装置
２ａ    内筒
２ｂ    外筒
３      均一磁場空間（撮像領域）
４      傾斜磁場コイル
６      磁場調整手段
６ａ    シムトレイ
６ｂ    トレイ収納穴（溝）
６ｃ    シム
６ｄ    ポケット
７ｘ    ｘ主コイル
７ｙ    ｙ主コイル
７ｚ    ｚ主コイル
８ｘ    ｘ副コイル
８ｙ    ｙ副コイル
８ｚ    ｚ副コイル
Ｃ１    シム配置曲面
Ｃ７ｘ  ｘ主曲面
Ｃ７ｙ  ｙ主曲面
Ｃ７ｚ  ｚ主曲面
Ｃ８ｘ  ｘ副曲面
Ｃ８ｙ  ｙ副曲面
Ｃ８ｚ  ｚ副曲面
【図１Ａ】
2012217573.tif 000008
【図１Ｂ】
2012217573.tif 000009
【図２】
2012217573.tif 000010
【図３】
2012217573.tif 000011
【図４】
2012217573.tif 000012
【図５Ａ】
2012217573.tif 000013
【図５Ｂ】
2012217573.tif 000014
【図６】
2012217573.tif 000015