(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受動シム用のポケット（１４）とトレー（１２）とを備える磁気共鳴映像システム用のシムセット（３２）であり、患者の肩（４２）を収容するために一方の端に少なくとも一つのカットアウト部（３８；６０，６２）を有し、カットアウト部はシムを収容せず、カットアウト部の外側のシムがカットアウト部にシムが無いことを補償する、シムセット。
【請求項２】
直径方向で互いに対向位置に設けられた２つのカットアウト部（３８）を有している、請求項１に記載されたシムセット。
【請求項３】
グラディエントコイル（３４）が合同して、グラディエントコイル（３４）が少なくとも１つのカットアウト部（４０）を有し、該カットアウト部が、シムセット（３２）の前記少なくとも１つのカットアウト部（３８）に整合している、請求項１に記載されたシムセット。
【請求項４】
磁気共鳴映像システムであって、主磁場発生用の磁石（３０）と、主磁場均等化用のシムセット（３２）と、主磁場に線形に変化する磁場を重ねるためのグラディエントコイル（３４）と、映像の構成に使用する信号の送／受信システムのＲＦコイル（３４）形成部とを含む形式のものにおいて、
シムセットは請求項１に記載されるシムセットであることを特徴とする磁気共鳴映像システム。
【請求項５】
シムセット（３２）とグラディエントコイル（３４）とが、それぞれ少なくとも１つのカットアウト部（３８、４０）を有している、請求項４に記載されたシステム。
【請求項６】
シムセット（３２）とグラディエントコイル（３４）とが、それぞれ、直径方向で互いに対向位置にある２つのカットアウト部（３８、４０）を有しており、グラディエントコイル（３４）のカットアウト部（４０）がシムセット（３２）のカットアウト部（３８）と整列せしめられている、請求項５に記載されたシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）システムの改良装置または該システム関連の改良装置に関し、より具体的には、該システムと一緒に使用するシミング装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩシステムは、主磁場を発生させる磁石と、主磁場に線形に変化する磁場を重ねるグラディエントコイルと、映像の構成に使用する信号の受信に用いるＲＦコイル送／受信システムとから成っている。システム内の主磁場の良好な基本均等性は、良好な品質の映像を得るために不可欠であり、このため、シミング処理が、良好な基本均等性を得るために開発された。
【０００３】
シミングとは、ＭＲＩ磁石内の磁場を修正する処理である。シミングは不可欠な作業であり、この作業なくしてはシステムは機能しない。磁場の偏向修正は、磁場を発生させるどのような素材を用いても行ない得る。したがって、電流搬送導体、磁場のなかの軟鉄、永久磁石を使用することが知られている。ＭＲＩ磁石の場合、パッシブシミングが広く利用されている。パッシブシミングとは、磁場の修正のために磁性材料素材を使用することと定義され、それらの素材とは軟鉄または永久磁石である。パッシブシミングが広く利用されているのは、それが簡単かつ安価で、高水準の均等度を達成できるからである。
【０００４】
パッシブシミングでは、磁石のボアーの周囲に磁性材料を１つ以上の箇所に配置し、磁場の修正を行う必要がある。従来、この処置は、通常、球容積(sperical volume)と定義される関心領域の磁場マップ(field map)の形をとる。磁場の値は、その場合、この技術分野で周知のように、球調和関数に分解される。該関数は、球容積にわたる磁場の変化を表す。したがって、パッシブシミングを実施するには、２つの要素が必要となる。すなわち、磁場修正に要する複数個の磁性材料の位置予測に使用するソフトウエアと、シムセットと呼ばれ、磁場修正実施のために適切に位置決めされた複数個の磁性材料を含むハードウエアとである。
【０００５】
通常のコイル巻線の磁石（電磁石としても知られている）の場合、シムセットは、磁場内の不均等を修正するのに使用する磁性材料の正確な分布の配置に必要なハードウエア以上のものではない。実際には、１つ以上のトレーが、シムセットにわたって方位方向に分配され、各トレーが、シム鉄を配置できる一連のポケットを有している。各ポケット内のシム鉄の量は、磁場の不均等度に応じて決められる。従来、シムセットの設計では、軸対称および方位対称が利用され、そのような設計を変更する必要はなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、シミングにおいて軸対称および方位対称であることを要しないＭＲＩシステムを得ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、シムセットが軸対称性および方位対称性を有さないことを特徴とする磁気共鳴映像システム用のシムセットが得られる。
好ましくは、このシムセットは、関連する軸対称性および方位対称性を有さないグラディエントコイルを有している。
このシムセットには、少なくとも１つのカットアウト部が形成されている。しかし、通常は、直径方向で互いに対向位置にある２つのカットアウト部を有している。
言うまでもなく、グラディエントコイルは、シムセット内の前記少なくとも１つのカットアウト部に対応する少なくとも１つのカットアウト部を含んでいる。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、主磁場を発生させる磁石と、主磁場を均等化するためのシムセットと、主磁場に線形に変化する磁場を重ねるためのグラディエントコイルと、映像の構成に使用する信号の送／受信システムのＲＦコイル形成部とを含む磁気共鳴映像システムであって、シムセットとグラディエントコイルとが、軸対称性および方位対称性を有さないように構成されていることを特徴とするシステムが得られる。
【０００９】
このシステムでは、シムセットとグラディエントコイルとが、それぞれ少なくとも１つのカットアウト部を有している。好ましくは、シムセットとグラディエントコイルとが、それぞれ直径方向で互いに対向位置にある２つのカットアウト部を有し、グラディエントコイルのカットアウト部がシムセットのカットアウト部と整列せしめられている。
【００１０】
本発明によるＭＲＩシステムは、磁石のボアー寸法を増す必要なしに、従来より大柄な患者を収容できる利点を有している。なぜなら、カットアウト部を設けたことで、大柄な患者の肩を収容できるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明をより良く理解するために、以下で添付図面を参照して実施例を説明する。
図１は、磁石（図示せず）用のシムセット１０を示し、磁石の周囲には、複数シムトレー１２が、方位にしたがって分配配置されている。図２にはシムトレー１２が示されている。図示のように、各トレーは、一連のポケット１４を有し、ポケット内にはシム鉄が配置される。各ポケット１４内に配置されるシム鉄の量は、磁場の不均等度に応じて決められる。
【００１２】
図３には、公知ＭＲＩ磁石２０の通常の構造が示されている。磁石２０は、図示のようにシムセット２２とグラディエント（gradient）コイル２４とを有している。シムセット２２は、図１および図２に示したような形状を有している。使用時には、患者は、ＭＲＩシステムのボアー２６の内部と磁石２０の内部とに横たえられる。したがって、患者の肩幅をボアー２６に適合させねばならないので、ボアー２６の寸法で、磁石２０内に収容できる患者の最大寸法が決まる。
【００１３】
ＭＲＩシステムの費用は、システムの物理的寸法によって決まる。比較的大きいボアーを設けることにより大柄な患者を収容しようとすれば、ＭＲＩシステムの物理的寸法を増すことになり、したがって出費も増大する。
この問題は、図４に示したようなＭＲＩシステムを得ることにより解決された。このＭＲＩシステムは、磁石２０と、シムセット３２と、グラディエントコイル３４と、ボアー３６とを含んでいる。シムセット３２は、直径方向に対向する１対のカットアウト部３８を有している。同じようなカットアウト部４０が、グラディエントコイル３４内に設けられており、これらのカットアウト部４０がシムセット３２内のカットアウト部３８と整列せしめられている。このことは、患者の肩をカットアウト部３８，４０に収容することで、大柄な患者４２をもボアー３６内へ収容できることを意味している。
【００１４】
したがって、シムセット３２とグラディエントコイル３４とは、軸対称性および方位対称性を有さない構成にされている。
図５には、本発明によるＭＲＩシステムの一部分５０が等測図で示されている。部分５０は、シムセット５２とグラディエントコイル５８とを含み、シムセット５２は、周囲に複数のシムトレーが配置されており、説明用に２つだけシムトレー５４，５６を示してある。本発明により、シムセット５２とグラディエントコイル５８のそれぞれが、互いに整列された同じようなカットアウト部６０，６２を有している。
【００１５】
カットアウト部を利用することで、またカットアウト部を設けてパッシブシミングを実施し得ることで、磁石のボアー寸法を増す必要がなくなる。このことによって、本発明によるＭＲＩシステムには、価格と寸法のいずれの点でも競争力のある利点が得られる。なぜなら、寸法の増大は、より長い磁石およびより多くの電線を必要とし、それによってシステムの費用も増大するからである。
【００１６】
図５に示したように、カットアウト部６０，６２を設けるために、磁石全長を延長する必要はない。カットアウト部は、その実際の長さが特定の用途に応じて決められ、磁石長さのかなりの部分にわたって、もしくは磁石の全長にわたって延在している。
【００１７】
以上に説明した実施例では、２つのカットアウト部が使用されている。しかし、異なる数のカットアウト部が必要な用途の場合には、カットアウト部を２つに制限して設計する理由はない。例えば、単一のカットアウト部を設けて、ボアーの縦軸線に対し患者をずらせて収容するようにすることもできる。
【００１８】
図４に関連して説明した磁石と共に使用されるシムセットは、次のように決められる：
完備したシムセットがカットアウト部なしで設計される。したがって、軸対称性および方位対称性を有している。これにより固有の、または誤差発生による調波(harmonics)のシミングのための最適設計が可能になることで、既述のトレーおよびポケットの最適配分が得られる。
【００１９】
次の段階は、カットアウト部がシミングされた均等度を低下させるかどうかを決定することである。これを可能にするには、カットアウト部の結果として利用不能になるポケットを決定し、かつ最適化過程から除かれるこれらの特定のポケットについて前述のような分析を行う。こうすることで、カットアウト部の効果を算定できる。
【００２０】
最適化過程では、磁場の均等度を示すメリット関数（ф）の最小化が要求される。使用されるメリット関数（ф）は、調和関数の加重平方和であり、次のように表わされる：
【数１】
0004191319.tif 000002
この式において、Ｗijは加重値であり、ＡijとＢijとは調和関数である。
【００２１】
重要な調和関数は重要でない調和関数より加重値が大となるように、加重値は適宜に選択される。調和関数の利用が重要なのは、シムの設計の不適当な点が残りの調和関数に反映されるからである。シミング能は、磁石の典型的および非典型的な多数の調和関数から発生せしめられる理論データプロットのシミングによって評価される。
【００２２】
本発明の特定の適用例の場合、シムセットが、それぞれ１７のポケットを備えた２４のトレーから成っている。各トレーのポケットは、約６ｍｍの深さを有しており、各ポケット内には最大積重ね高さ６ｍｍの鉄を配置可能にされている。トレーは、約５９０ｍｍの直径上に配置され、シムセットの全長は８９０ｍｍである。また、カットアウト部の深さは３５５ｍｍである。非対称であることが重要な点は、容易に理解できよう。シムセットは、直径２２ｃｍの球形体積上で磁石を約３４６ｐｐｍ(parts per million)から、１ｐｐｍ未満へシミングするために使用される。
【００２３】
前記例の場合、調和的な組合わせ（harmonic combination)により、磁石のシミングに要する鉄の量では、カットアウト部がない場合より約１０％高くなるようにされた。しかし、最大積重ね高さは、約２５％だけ高められた。
カットアウト部の区域には鉄を配置できないので、最適化は、他のポケット内の素材および積重ね高さが増す結果となる。したがって、カットアウト部を採用する結果として支払われる代償は、ポケット内の鉄の増量と積重ね高さの増大である。
前述のように、設計過程は、いかなる数のカットアウト部にも適用できるが、シミングされ得る調和関数が制限されることは言うまでもない。また、設計過程では、異なる長さのカットアウト部や全長にわたるカットアウト部を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭＲＩシステム内のシムトレーの分配を示す図。
【図２】シムトレーを示す図。
【図３】公知ＭＲＩシステムの断面図。
【図４】本発明によるＭＲＩシステムの横断面図。
【図５】本発明によるＭＲＩシステムの部品の等測図。
【符号の説明】
１０  シムセット
１２  シムトレー
１４  ポケット
２０  磁石
２２  シムセット
２４  グラディエントコイル
２６  ボアー
３０  磁石
３２  シムセット
３６  ボアー
３８  カットアウト部
４０  カットアウト部
４２  患者
５０  部品
５２  シムセット
５４，５６  シムトレー
５８  グラジェントコイル
６０，６２  カットアウト部
【図１】
0004191319.tif 000003
【図２】
0004191319.tif 000004
【図３】
0004191319.tif 000005
【図４】
0004191319.tif 000006
【図５】
0004191319.tif 000007