(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の磁場が形成されている空間の外において外乱磁場を検出し、
外乱磁場検出信号に含まれる補償磁場の影響を補償磁場の関数である信号によって補正し、
補正された外乱磁場検出信号に基づいて前記外乱磁場による前記空間内の磁場変化を補償する補償磁場を生成することを特徴とする外乱磁場補償方法。
【請求項２】
所定の空間に磁場を形成する磁場形成手段と、
前記所定の空間の外において外乱磁場を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した外乱磁場検出信号に含まれる補償磁場の影響を補償磁場の関数である信号によって補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された外乱磁場検出信号に基づいて前記外乱磁場による前記所定の空間内の磁場変化を補償する補償磁場を生成する補償手段と、
前記所定の空間に勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、
前記所定の空間に高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、
前記所定の空間から磁気共鳴信号を測定する測定手段と、
前記測定手段が測定した前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段とを具備することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載された磁気共鳴撮像装置において、
前記磁場形成手段は、撮像空間を介して上下に対向配置された一対の磁気発生器を有し、
前記検出手段は、前記一対のうちの上に配置された磁気発生器の上方に所定の距離をおいて配置されたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載された磁気共鳴撮像装置において、
前記補償手段は、前記磁場形成手段が形成する磁場と同じ方向に補償磁場を形成する補償コイルを有することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載された磁気共鳴撮像装置において、
前記補正手段は、前記補償コイルへ出力する出力電流（Ｉ）、前記補償コイルにより定まる磁場発生係数（Ｇｈ）及び前記検出手段により定まる磁場漏洩係数（Ｇｃ）に基づいて補償磁場の漏洩磁場（Ｂｃｓ）を算出することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載された磁気共鳴撮像装置において、
前記補正手段は、補償磁場の影響を受けた外乱磁場から前記漏洩磁場（Ｂｃｓ）を引くことにより真の外乱磁場（Ｂｄｓ）を算出し、
前記補償手段は、真の外乱磁場（Ｂｄｓ）及び真の外乱磁場が撮像空間の中心であるマグネットセンタに及ぼす影響係数（Ｇｄ）に基づいて該マグネットセンタでの外乱磁場（Ｂｄｉ）を算出し、該外乱磁場（Ｂｄｉ）及び前記磁場発生係数（Ｇｈ）の逆数に基づいて前記補償コイルへ出力する出力電流（Ｉ）を算出することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外乱磁場補償方法および磁気共鳴撮像装置に関し、特に、所定の磁場が形成されている空間における外乱磁場を補償する外乱磁場補償方法、および外乱磁場補償手段を有する磁気共鳴撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮像(magnetic resonance imaging : ＭＲＩ）装置においては、静磁場空間に収容した撮像対象（被検体）に、勾配磁場および高周波磁場を印加して、被検体の原子のスピン(spin)が生じる磁気共鳴信号を測定し、測定信号に基づいて被検体の画像を生成（再構成）するようになっている。
【０００３】
適正な画像を得るために、静磁場は高度に安定なことが必要とされる。静磁場は磁気共鳴撮像装置が置かれている磁場環境の影響を受ける。例えば、磁気共鳴撮像装置の設置場所の近くを、車両等の磁気を帯びた移動物体が通過すると磁場環境が変動し、静磁場に外乱を与える。
【０００４】
静磁場が乱れると画像の歪み等が生じるので、それを防止するために外乱磁場補償が行われる。特に、永久磁石や常電導電磁石等による静磁場発生装置においては、外乱磁場の影響が大きいので補償が不可欠である。超電導電磁石による静磁場発生装置においても、必要に応じて外乱磁場補償が行われる。
【０００５】
従来は、静磁場発生装置の近傍ないし静磁場空間内に磁気センサ(sensor)を配置して外乱磁場を検出し、その検出信号に基づいて、静磁場空間を囲むように設けたヘルムホルツコイル(Helmholtz coil)に電流を流し、外乱磁場を打ち消す磁場（補償磁場）を発生させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の外乱磁場補償装置においては、磁気センサが静磁場発生装置の近傍ないし静磁場空間内に配置されるので、磁気センサには外乱磁場に加えて静磁場や勾配磁場も作用する。むしろ、これらの磁場のほうが一般に外乱磁場よりも強力である。
【０００７】
したがって、磁気センサを配置する位置に関しては、静磁場や勾配磁場の影響に配慮した慎重な位置決定が必要になる。すなわち、磁気センサの位置についての制約が多く、必ずしも十分な補償が行えない。
【０００８】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、磁気センサ位置についての制約が少ない外乱磁場補償方法、および磁気センサ位置についての制約が少ない外乱磁場補償手段を備えた磁気共鳴撮像装置を実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の発明は、所定の磁場が形成されている空間の外において外乱磁場を検出し、外乱磁場検出信号に含まれる補償磁場の影響を補償磁場の関数である信号によって補正し、補正された外乱磁場検出信号に基づいて前記外乱磁場による前記空間内の磁場変化を補償する補償磁場を生成する、ことを特徴とする。
【００１０】
（２）上記の課題を解決する第２の発明は、所定の磁場が形成されている空間の外において外乱磁場を検出し、外乱磁場検出信号と補償磁場の関数で与えられる信号との差に基づいて前記外乱磁場による前記空間内の磁場変化を補償する補償磁場を生成する、ことを特徴とする。
【００１１】
（３）上記の課題を解決する第３の発明は、所定の磁場が形成されている空間の外の複数個所においてそれぞれ外乱磁場を検出し、それら外乱磁場検出信号に基づいて外乱磁場発生源の位置および磁気モーメントを求め、前記外乱磁場発生源の位置および磁気モーメントに基づいて前記空間内の外乱磁場強度を求め、前記空間内の外乱磁場強度に基づいて前記外乱磁場による前記空間内の磁場変化を補償する補償磁場を生成する、ことを特徴とする。
【００１２】
（４）上記の課題を解決する第４の発明は、所定の空間に磁場を形成する磁場形成手段と、前記所定の空間の外において外乱磁場を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した外乱磁場検出信号に含まれる補償磁場の影響を補償磁場の関数である信号によって補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された外乱磁場検出信号に基づいて前記外乱磁場による前記所定の空間内の磁場変化を補償する補償磁場を生成する補償手段と、前記所定の空間に勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、前記所定の空間に高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記所定の空間から磁気共鳴信号を測定する測定手段と、前記測定手段が測定した前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
（５）上記の課題を解決する第５の発明は、所定の空間に磁場を形成する磁場形成手段と、前記所定の空間の外において外乱磁場を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した外乱磁場検出信号と補償磁場の関数である信号との差に基づいて前記外乱磁場による前記所定の空間内の磁場変化を補償する補償磁場を生成する補償手段と、前記所定の空間に勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、前記所定の空間に高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記所定の空間から磁気共鳴信号を測定する測定手段と、前記測定手段が測定した前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１４】
（６）上記の課題を解決する第６の発明は、所定の空間に磁場を形成する磁場形成手段と、前記所定の空間の外の複数個所においてそれぞれ外乱磁場を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した複数の外乱磁場検出信号に基づいて外乱磁場発生源の位置および磁気モーメントを求める第１の計算手段と、前記第１の計算手段が求めた前記外乱磁場発生源の位置および磁気モーメントに基づいて前記所定の空間内の外乱磁場強度を求める第２の計算手段と、前記第２の計算手段が求めた前記空間内の外乱磁場強度に基づいて前記外乱磁場による前記空間内の磁場変化を補償する補償磁場を生成する補償手段と、前記所定の空間に勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、前記所定の空間に高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記所定の空間から磁気共鳴信号を測定する測定手段と、前記測定手段が測定した前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
第４〜第６のいずれか１つの発明において、前記静磁場形成手段が空間を隔てて互いに対向する１対の磁石とこれら１対の磁石の対向磁極にそれぞれ取り付けられた１対の磁極片とを有し、前記勾配磁場形成手段が前記１対の磁極片の端面にぞれぞれ取り付けられた１対の勾配コイルを有し、前記補償手段が前記１対の勾配コイルの周囲に取り付けられた１対の補償コイルを有することが、撮像空間に最も近い位置で効率よく外乱磁場を補償し、かつ静磁場発生部やその周辺の景観を損なうことがない点で好ましい。
【００１６】
また、第４〜第６のいずれか１つの発明において、前記静磁場形成手段が空間を隔てて互いに対向する１対の磁石とこれら１対の磁石の対向磁極にそれぞれ取り付けられた１対の磁極片とを有し、前記勾配磁場形成手段が前記１対の磁極片の端面にぞれぞれ取り付けられた１対の勾配コイルを有し、前記補償手段が前記１対の磁極片の周囲に取り付けられた１対の補償コイルを有することが、勾配コイルと補償コイル間のカップリングが少なくなる点で好ましい。
【００１７】
また、第４〜第６のいずれか１つの発明において、前記静磁場形成手段が空間を隔てて互いに対向する１対の磁石とこれら１対の磁石の対向磁極にそれぞれ取り付けられた１対の磁極片とを有し、前記勾配磁場形成手段が前記１対の磁極片の端面にぞれぞれ取り付けられた１対の勾配コイルを有し、前記補償手段が前記１対の磁石の周囲に取り付けられた１対の補償コイルを有することが、勾配コイルと補償コイル間のカップリングがさらに少なくなる点で好ましい。
【００１８】
また、第４〜第６のいずれか１つの発明において、前記静磁場形成手段が空間を隔てて互いに対向する１対の磁石とこれら１対の磁石のための磁気回路を構成する枠体とを有し、前記補償手段が前記枠体の外面に前記１対の磁石を挟んで互いに対向するように取り付けられた１対の補償コイルを有することが、静磁場発生部の内部構造による制約を受けずに補償コイルを設けることができる点で好ましい。
【００１９】
また、第４〜第６のいずれか１つの発明において、前記静磁場形成手段が空間を隔てて互いに対向する１対の磁石とこれら１対の磁石のための磁気回路を構成する枠体とを有し、前記補償手段が前記枠体に巻回された補償コイルを有することが、補償コイルの設計が楽な点で好ましい。
【００２０】
（作用）
第１または第４の発明では、補償磁場の関数である信号で外乱磁場検出信号を補正し、補償磁場の影響を除いた外乱磁場検出信号を得て、それに基づいて補償磁場を生成する。
【００２１】
第２または第５の発明では、補償磁場の関数であるフィードバック信号が外乱磁場検出信号と平衡するように補償磁場を生成する。
第３または第６の発明では、複数個所で検出した外乱磁場検出信号に基づいて外乱磁場源の位置と磁気モーメントを求め、それが所定の空間の磁場に及ぼす影響を求め、この影響を補償する補償磁場を生成する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【００２３】
図１に磁気共鳴撮像装置のブロック(block) 図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。また、本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００２４】
（構成）
本装置においては、図１に示すように、静磁場発生部２がその内部空間に均一な静磁場を形成するようになっている。静磁場発生部２は、本発明における磁場形成手段の実施の形態の一例である。静磁場発生部２は図示しない例えば永久磁石等の１対の磁気発生器を備えており、それらが間隔を保って上下方向に対向し、その対向空間に静磁場（垂直磁場）を形成している。なお、磁気発生器は永久磁石に限らず、常電導電磁石や超電導電磁石等であって良い。
【００２５】
静磁場発生部２には送信コイル部４，４’、勾配コイル部６，６’および補償コイル部８，８’がそれぞれ設けられ、同様に間隔を保って上下方向に対向している。
【００２６】
送信コイル部４，４’の間の静磁場空間には、概ね円筒形を成すボデイコイル(body coil) 部１０が配置されている。ボデイコイル部１０の中心軸は静磁場の方向と直交するようになっている。ボデイコイル部１０の内部に形成される概ね円柱状の空間に、被検体１２が図示しない搬入手段によって搬入されている。被検体１２の体軸は静磁場の方向と直交する。
【００２７】
静磁場発生部２の上方には、所定の距離を置いて磁気センサ１４が配置されている。磁気センサ１４は、図示しない支持手段により、例えば、本装置が設置されている検査室の天井等から懸垂されている。静磁場発生部２の上端からの距離は、例えば１．５ｍとされる。距離をこの程度以上にすることにより、勾配コイル部６，６’が発生する勾配磁場の影響をほとんど受けないようにすることができる。
【００２８】
磁気センサ１４としては、例えば、ホール(Hall)素子を利用したものが用いられる。ホール素子は、磁気検出の感度が高い点で好ましい。勿論、ホール素子に限らず、磁性体コア(core)を有するコイルもしくは空心のコイル等、適宜の磁気検出手段を用いることができる。磁気センサ１４は、１個とは限らず複数のものを適宜の個所に設置し、それらを選択的にあるいは同時に使用するようにしても良い。
【００２９】
送信コイル部４，４’には送信部１６が接続されている。送信コイル部４，４’と送信部１６は、本発明における高周波磁場形成手段の実施の形態の一例である。送信部１６は送信コイル部４，４’に駆動信号を与えてＲＦ(radio frequency) 磁場を発生させ、それによって、被検体１２の体内の特定の原子のスピンを励起するようになっている。
【００３０】
勾配コイル部６，６’には勾配駆動部１８が接続されている。勾配コイル部６，６’と勾配駆動部１８は、本発明における勾配磁場形成手段の実施の形態の一例である。勾配駆動部１８は勾配コイル部６，６’に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させるようになっている。発生する勾配磁場は、スライス(slice) 勾配磁場、読み出し勾配磁場および位相エンコード(encode)勾配磁場の３種である。
【００３１】
ボデイコイル部１０は、被検体１２内の励起されたスピンが発生する磁気共鳴信号を検出するようになっている。ボデイコイル部１０には受信部２０が接続されている。ボデイコイル部１０と受信部２０は、本発明における測定手段の実施の形態の一例である。受信部２０はボデイコイル部１０が検出した信号を受信するようになっている。
【００３２】
受信部２０にはアナログ・ディジタル(analog-to-digital) 変換部２２が接続されている。アナログ・ディジタル変換部２２は受信部２０の出力信号をディジタル信号に変換するようになっている。アナログ・ディジタル変換部２２はコンピュータ(computer)２２に接続されている。
【００３３】
コンピュータ２４はアナログ・ディジタル変換部２２からディジタル信号を入力し、図示しないメモリ(memory)に記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間は２次元フーリエ(Fourie)空間を構成する。コンピュータ２４は、この２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フーリエ変換して被検体１２の画像を生成（再構成）する。コンピュータ２４は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。
【００３４】
補償コイル８，８’には電流出力部２６が接続されている。補償コイル８，８’と電流出力部２６は、本発明における補償手段の一部の実施の形態の一例である。補償コイル８，８’は、例えばヘルムホルツコイル等によって構成される。電流出力部２６は補償コイル８，８’に電流を供給するようになっている。電流出力部２６は、また、コンピュータ２４に接続され、それを通じて出力電流値を示す信号をコンピュータ２４に入力するようになっている。補償コイル８，８’は、供給された電流に対応した磁場を生じる。磁場の方向は静磁場の方向と同じである。補償コイル８，８’が発生する磁場が補償磁場である。補償磁場については後にあらためて説明する。
【００３５】
磁気センサ１４には磁場測定部２８が接続されている。磁気センサ１４と磁場測定部２８は、本発明における検出手段の実施の形態の一例である。磁場測定部２８には磁気センサ１４の検出信号が入力される。磁場測定部２８は入力信号に基づいて磁場強度を求めるようになっている。
【００３６】
磁気センサ１４が複数個用いられるときは、磁気センサごとに磁場強度が求められる。磁場測定部２８はコンピュータ２４に接続されている。磁場測定部２８が求めた磁場強度信号がコンピュータ２４に入力される。
【００３７】
コンピュータ２４には、また、制御部３０が接続されている。制御部３０は送信部１６、勾配駆動部１８、受信部２０、アナログ・ディジタル変換部２２および電流出力部２８に接続されている。
【００３８】
制御部３０はコンピュータ２４から指令が与えられ、それに基づいて送信部１６、勾配駆動部１８、受信部２０、アナログ・ディジタル変換部２２および電流出力部２８にそれぞれ制御信号を与えるようになっている。
【００３９】
コンピュータ２４には、また、表示部３２と操作部３４が接続されている。表示部３２はコンピュータ２４から出力される再構成画像を含む各種の情報を表示するようになっている。操作部３４は操作者によって操作され、各種の指令や情報等をコンピュータ２４に入力するようになっている。
【００４０】
図２に、静磁場形成部２における補償コイル８，８’の具体的配置の一例を示す。同図に示すように、静磁場発生部２は、磁気回路２００を有する。磁気回路２００は、例えば軟鉄等の磁性材料により、枠体をなすように構成されている。磁気回路２００は、上板部２０２、下板部２０４、右側柱部２０６および左側柱部２０８を有する。
【００４１】
上板部２０２の下面と下板部２０４の上面には、永久磁石２１０，２１０’が互いに対向してそれぞれ取り付けられている。永久磁石２１０，２１０’は同じ方向に磁化され、それらが対向する空間内に垂直磁場を形成している。
【００４２】
永久磁石２１０，２１０’の互いに対向する磁極面には磁極片２１２，２１２’がそれぞれ取り付けられている。磁極片２１２，２１２’は、例えば軟鉄等の磁性材料で構成され、その厚みのプロファイル(profile) は、磁場強度の分布を均一化するように構成されている。磁極片２１２，２１２’の端面には、勾配コイル部６，６’と送信コイル部４，４’がそれぞれ取り付けられている。
【００４３】
補償コイル８，８’は、磁極片２１２，２１２’の端面において、勾配コイル６，６’の周囲にそれぞれ取り付けられている。補償コイル８，８’はヘルムホルツコイルである。この配置は、撮像空間に最も近い位置で効率よく外乱磁場を補償する点で好ましい。また、静磁場発生部２やその周辺の景観が補償コイル８，８’によって損なわれない点で好ましい。
【００４４】
図３〜図６に、補償コイル８，８’の具体的配置の他の例をぞれぞれを示す。各図において、図２と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。
図３は、補償コイル８，８’を磁極片２１２，２１２’の周囲にぞれぞれ取付るようにした例である。この配置は、図２の場合と比較すると、勾配コイル６，６’等の磁束が磁極片２１２，２１２’に吸収されて補償コイル８，８’との鎖交磁束が少なくなり、両コイル間のカップリング(coupling)が少なくなる点で好ましい。
【００４５】
図４は、補償コイル８，８’を永久磁石２１０，２１０’の周囲にぞれぞれ取付るようにした例である。この配置は、図３の場合に比べて、勾配コイル６，６’等とのカップリングがさらに減じる点で好ましい。
【００４６】
図５は、補償コイル８，８’を磁気回路２００の上板部２０２の上面と下板部２０４の下面にそれぞれ取付るようにした例である。補償コイル８，８’の磁束を磁気回路２００に通すので、この配置でも効率良く補償磁場を生成することができる。また、この配置は、上記の各配置に比べて、静磁場発生部２の内部構造による制約を受けずに補償コイル８，８’を設けることができる点で好ましい。また、静磁場発生部２の景観もさほど損なわれない。
【００４７】
図６は、補償コイル８，８’を磁気回路２００の右側柱部２０６の周囲と左側柱部２０８の周囲にそれぞれ取付るようにした例である。この配置によっても、補償コイル８，８’の磁束を磁気回路２００に通すので、効率良く補償磁場を生成することができる。
【００４８】
なお、この場合、補償コイル８，８’はヘルムホルツコイルではなく、例えばソレノイドコイル等である。この配置は、補償コイル８，８’がヘルムホルツコイルの条件を満たす必要がなく設計が楽な点で好ましい。また、静磁場発生部２の景観もさほど損なわれない。
【００４９】
本装置において、磁気センサ１４、磁場測定部２８、補償コイル８，８’、電流出力部２６、コンピュータ２４および制御部３０は、補償磁場生成系を構成する。このうち、補償コイル８，８’、電流出力部２６、コンピュータ２４および制御部３０は、本発明における補償手段の実施の形態の一例である。補償磁場生成系の信号処理に着目したブロック図を図７に示す。
【００５０】
図７において、磁場測定部４０により、磁気センサ１４の設置場所での磁場が測定される。磁場測定部４０は、磁気センサ１４と磁場測定部２８とで構成されるものである。
【００５１】
補償コイル８，８’は、電流出力部２６から供給される電流Ｉに応じた補償磁場Ｂｃｉを静磁場空間の中心（マグネットセンタ(magnet center））に生じる。この補償磁場Ｂｃｉの漏洩磁場Ｂｃｓが、磁気センサ１４の設置場所に生じる。このため、外乱磁場が到来したときに磁場測定部４０が測定する磁場は、外乱磁場Ｂｄｓと漏洩補償磁場Ｂｃｓとの代数和になる。
【００５２】
電流出力部２６の出力電流Ｉは電流調節部４２により外乱磁場に応じて調節される。電流調節部４２は、コンピュータ２４と制御部３０とで構成されるものである。電流調節部４２においては、漏洩磁場算出部４４により、電流出力部２６の出力電流Ｉに基づいて磁気センサ１４の設置場所での漏洩磁場Ｂｃｓが算出される。
【００５３】
漏洩磁場Ｂｃｓの算出は、例えば、先ず出力電流Ｉに応じて補償コイル８，８’がマグネットセンタに生じる補償磁場Ｂｃｉを求め、次に、この補償磁場Ｂｃｉの、磁気センサ１４の位置における漏洩磁場Ｂｃｓを求めるという手順で行われる。
【００５４】
補償磁場Ｂｃｉの算出には、補償コイル８，８’の磁場発生係数Ｇｈが用いられる。漏洩磁場Ｂｃｓの算出には、磁気センサ１４の位置での磁場漏洩係数Ｇｃが用いられる。磁場発生係数Ｇｈは補償コイル８，８’の設計によって定まる既知の値である。磁場漏洩係数Ｇｃは、例えば  本装置を検査室に設置したとき等に実測等によって求められる。
【００５５】
引算部４６によって磁場測定部４０の測定値から漏洩磁場算出部４４の漏洩磁場算出値が引き算されて、補償磁場算出部４８に入力される。漏洩磁場算出部４４と引算部４６は、本発明における補正手段の実施の形態の一例である。引き算によって、磁場測定部４０の測定値Ｂｄｓ＋Ｂｃｓから漏洩磁場Ｂｃｓが消去され、外乱磁場Ｂｄｓのみの測定値が補償磁場算出部４８に入力される。
【００５６】
補償磁場算出部４８は、入力信号に基づいて静磁場空間のマグネットセンタでの外乱磁場Ｂｄｉを算出する。外乱磁場Ｂｄｉの算出には、磁気センサ１４の位置における外乱磁場Ｂｄｓがマグネットセンタに及ぼす影響係数Ｇｄが用いられる。影響係数Ｇｄは、本装置の検査室への設置時等に実測等によって求められる。
【００５７】
外乱磁場Ｂｄｉの算出値は、符号反転部５０を経て出力電流算出部５２に入力される。出力電流算出部５２は入力信号に基づいて出力電流値Ｉを算出する。出力電流値Ｉの算出には、補償コイル８，８’の磁場発生係数Ｇｈの逆数が用いられる。これによって、補償コイル８，８’に外乱磁場Ｂｄｉと強度が同じで方向が反対な磁場を生じさせる出力電流値Ｉが得られる。
【００５８】
算出された出力電流値Ｉが電流出力部２６に入力される。電流出力部２６は入力信号に対応した出力電流Ｉを補償コイル８，８’に流す。この電流Ｉによって、補償コイル８，８’は、静磁場空間のマグネットセンタに、外乱磁場Ｂｄｉと強度が同じで方向が反対な補償磁場Ｂｃｉを生じる。これによってマグネットセンタにおける外乱磁場Ｂｄｉが打ち消される。すなわち、静磁場空間における外乱磁場補償が行われる。
【００５９】
図８に、補償磁場生成系の他の構成例のブロック図を示す。図８において図７と同様に部分は同一の符号を付して説明を省略する。電流調節部５４は、帰還磁場算出部５６により、電流出力部２６の出力電流Ｉに基づいて帰還磁場Ｂｆｂを算出するようになっている。
【００６０】
帰還磁場Ｂｆｂの算出は、静磁場空間のマグネットセンタで、外乱磁場Ｂｄｉを打ち消す補償磁場Ｂｃｉが得られたとき、それを生成する電流値Ｉに基づき、磁場測定部４０の測定値と平衡する帰還磁場値Ｂｆｂが得られるようにして行われる。電流値Ｉからそのような帰還磁場値Ｂｆｂを求める算出係数Ｇｆは、例えば、本装置を検査室に設置したとき等に実測等によって求められる。
【００６１】
このような帰還磁場値Ｂｆｂと磁場測定部４０の磁場測定値Ｂｄｓ＋Ｂｃｓとの差が引算部５８によって求められ、引算部６０に入力される。引算部６０には、基準値０が与えられている。引算部６０は、基準値０と入力信号との差を電流制御部６２に入力する。電流制御部６２は入力信号に基づいて、例えば、ＰＩＤ（比例、積分、微分）制御信号等のフィードバック制御信号を出力して電流出力部２６を制御する。
【００６２】
基準値が０に設定されていることにより、電流制御部６２は、帰還磁場値Ｂｆｂが磁場測定値Ｂｄｓ＋Ｂｃｓと平衡するように出力電流Ｉを制御する。これによって、静磁場空間のマグネットセンタでは外乱磁場Ｂｄｉを打ち消す補償磁場Ｂｃｉが生成される。すなわち、外乱磁場補償が行われる。
【００６３】
図９に、磁気センサを２つ用いたときの補償磁場生成系の構成例のブロック図を示す。図９において図７と同様に部分は同一の符号を付して説明を省略する。図９に示すように、２系統の磁場測定部４０，４０’の測定信号が、電流調節部６４の外乱磁場源同定部６６に入力される。
【００６４】
外乱磁場源同定部６６は、２つの磁場測定部４０，４０’からの入力信号に基づいて、外乱磁場発生源の位置とその位置における磁気モーメント(magnetic moment) を計算するようになっている。外乱磁場源同定部６６は、本発明における第１の計算手段の実施の形態の一例である。
【００６５】
その計算は、例えば、磁場測定部４０，４０’の磁気センサ１４，１４’でそれぞれ検出した３軸方向の磁場成分（Ｂｘ１，Ｂｙ１，Ｂｚ１），（Ｂｘ２，Ｂｙ２，Ｂｚ２）と、磁気センサ１４，１４’の位置の３次元座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１），（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を既知の値として、外乱磁場発生源の位置の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）と、その位置での磁気モーメントの３軸方向成分（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）を未知数とする６元連立方程式を解くこと等によって行われる。
【００６６】
算出された外乱磁場発生源の位置と磁気モーメントは、補償磁場算出部６８に入力される。補償磁場算出部６８は、外乱磁場発生源の位置と磁気モーメントに基づいて、静磁場空間のマグネットセンタにおける外乱磁場Ｂｄｉを算出する。補償磁場算出部６８は、本発明における第２の計算手段の実施の形態の一例である。外乱磁場発生源の位置と磁気モーメントが分かれば、それによってマグネットセンタに生じる磁場は計算によって求めることができる。
【００６７】
あるいは、いちいち計算する代わりに、予め、静磁場発生部２の周囲に想定した格子状空間の各点における単位磁気モーメントによる、マグネットセンタでの磁場強度を計算し、それを数表化してメモリに記憶しておき、外乱磁場の算出に利用するようにしても良い。これは、算出時間を短縮する点で好ましい。
【００６８】
外乱磁場Ｂｄｉの算出値は、図７の場合と同様に、符号反転部５０を経て出力電流算出部５２に入力される。以下、図７の場合と同様に、電流算出部５２、電流出力部２６および補償コイル８，８’により、静磁場空間のマグネットセンタに外乱磁場Ｂｄｉと強度が同じで方向が反対な補償磁場Ｂｃｉが生成される。すなわち、外乱磁場補償が行われる。
【００６９】
なお、磁場測定点は２点に限らない。磁場測定点を３箇所以上とすると、さらに正確な外乱磁場源の同定あるいは複数の外乱磁場源の同定を行うことができる。磁場測定点は、静磁場形成部２から十分離して補償磁場の漏洩分の影響を受けないようにすることが望ましい。勿論、図７の場合と同様にして漏洩補償磁場の影響を除去し、除去後の測定信号を外乱磁場源の同定に利用するときは、その限りでない。
【００７０】
以上のようにして、静磁場発生部２から離れた位置に配置した磁気センサ１４を用いながらも、効果的に外乱磁場を補償することができる。磁気センサ１４は、静磁場発生部２からある程度以上離せば適宜の場所に配置することができ、位置に対する制約が少ない。
【００７１】
〔動作〕
本装置の動作を説明する。磁気共鳴撮像の具体例の１つとして、スピンエコー(spin echo) 法による撮像を行う場合について説明する。スピンエコー法には、例えば図１０に示すようなパルスシーケンス(pulse sequence)が利用される。
【００７２】
図１０は、１ビュー(view)分の磁気共鳴信号（スピンエコー信号）を収集するときのパルスシーケンスの模式図である。このようなパルスシーケンスが例えば２５６回繰り返されて、２５６ビューのスピンエコー信号が収集される。
【００７３】
このパルスシーケンスの実行とスピンエコー信号の収集は制御部３０によって制御される。なお、本装置はスピンエコー法に限らず、その他の各種の技法による磁気共鳴撮像を行うことができる。
【００７４】
図１０の（６）に示すように、パルスシーケンスは時間軸に沿って（ａ）〜（ｄ）の４つの期間に分けられる。先ず、期間（ａ）において、（１）に示すように９０°パルスＰ９０によってＲＦ励起が行われる。ＲＦ励起は送信部１６によって駆動される送信コイル部４，４’によって行われる。
【００７５】
このとき、（２）に示すようにスライス勾配磁場Ｇｓが印加される。スライス勾配磁場Ｇｓの印加は、勾配駆動部１８によって駆動される勾配コイル部６，６’により行われる。これによって、被検体１２の体内の所定のスライスのスピンが励起（選択励起）される。
【００７６】
次に、期間（ｂ）において、（３）に示すように位相エンコード勾配磁場Ｇｐが印加される。位相エンコード勾配磁場Ｇｐの印加も勾配駆動部１８によって駆動される勾配コイル部６，６’により行われる。これによってスピンの位相エンコードが行われる。
【００７７】
位相エンコード期間中に、（２）に示すようにスライス勾配磁場Ｇｓによってスピンのリフェーズ(rephase) が行われる。また、（４）に示すように読み出し勾配磁場Ｇｒが印加され、スピンのディフェーズ(dephase) が行われる。読み出し勾配磁場Ｇｒの印加も勾配駆動部１８によって駆動される勾配コイル部６，６’により行われる。
【００７８】
次に、期間（ｃ）において、（１）に示すように１８０°パルスＰ１８０が印加され、これによってスピンの反転が行われる。スピンの反転は、送信部１６でＲＦ駆動される送信コイル部４，４’によって行われる。
【００７９】
次に、期間（ｄ）において、（４）に示すように読み出し勾配磁場Ｇｒが印加される。これによって、（５）に示すように、スピンエコー信号が被検体１２から発生する。
【００８０】
このスピンエコー信号がボデイコイル部１０で検出され、検出信号が受信部２０に入力される。受信部２０の出力信号はアナログ・ディジタル変換部２２によりディジタル信号に変換されてコンピュータ２４に入力される。コンピュータ２４は入力データをメモリに記憶する。
【００８１】
このような動作を例えば２５６個のビューについて順次行う。位相エンコード勾配磁場Ｇｐの強度はビューごとに変更され、ビューごとに異なる位相エンコードが行われる。これによって、メモリに２次元フーリエ空間を満たすスピンエコーデータが収集される。以上のデータ収集動作をスキャン(scan)と呼ぶ。
【００８２】
スキャン中に外乱磁場が発生しても、磁気センサ１４、磁場測定部２８、補償コイル部８，８’、電流出力部２６、制御部３０およびコンピュータ２４からなる補償磁場生成系により、前述のような外乱磁場補償が行われる。したがって、外乱磁場の影響を受けないスピンエコーデータが収集される。
【００８３】
メモリに収集された２次元フーリエ空間を満たすスピンエコーデータに基づいて、コンピュータ２４により画像再構成が行われる。再構成された画像は表示部３２に可視像として表示される。スピンエコーデータが外乱磁場の影響を受けないので、再構成画像の歪み等不都合な現象は生じない。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明では、所定の磁場空間の外で外乱磁場を検出し、その検出信号を処理して得られる信号に基づいて所定の磁場空間に外乱補償磁場を生成するようにしたので、磁気センサ位置についての制約が少ない外乱磁場補償方法、および磁気センサ位置についての制約が少ない外乱磁場補償手段を備えた磁気共鳴撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】  本発明の実施の形態の一例の装置における静磁場発生部の構成例を示す図である。
【図３】  本発明の実施の形態の一例の装置における静磁場発生部の構成例を示す図である。
【図４】  本発明の実施の形態の一例の装置における静磁場発生部の構成例を示す図である。
【図５】  本発明の実施の形態の一例の装置における静磁場発生部の構成例を示す図である。
【図６】  本発明の実施の形態の一例の装置における静磁場発生部の構成例を示す図である。
【図７】  本発明の実施の形態の一例の装置における補償磁場生成系のブロック図である。
【図８】  本発明の実施の形態の一例の装置における補償磁場生成系のブロック図である。
【図９】  本発明の実施の形態の一例の装置における補償磁場生成系のブロック図である。
【図１０】  本発明の実施の形態の一例の装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
２  静磁場発生部
４，４’  送信コイル部
６，６’  勾配コイル部
８，８’  補償コイル部
１０  ボデイコイル部
１２  被検体
１４  磁気センサ
１６  勾配駆動部
１８  送信部
２０  受信部
２２  アナログ・ディジタル変換部
３０  制御部
２４  コンピュータ
２６  電流出力部
２８  磁場測定部
３０  制御部
３２  表示部
３４  操作部
２００  磁気回路
２０２  上板部
２０４  下板部
２０６  右側柱部
２０８  左側柱部
２１０，２１０’  永久磁石
２１２，２１２’  磁極片
４０  磁場測定部
４２，５４，６４  電流調節部
４４  漏洩磁場算出部
４６，５８，６０  引算部
４８，６８  補償磁場算出部
５０  符号反転部
５２  出力電流算出部
５６  帰還磁場算出部
６２  電流制御部
６６  外乱磁場源同定部
【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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