JPH0446574B2

JPH0446574B2 -

Info

Publication number: JPH0446574B2
Application number: JP63166856A
Authority: JP
Inventors: Tadatoki Yoshida
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-06
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1992-07-30
Also published as: JPH0217038A; US5008624A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、核磁気共鳴（以下NMRという）現
象を利用して被検体の任意の断層面を撮像する磁
気共鳴イメージング（以下MRIという）装置に
関し、特に静磁場発生用磁石装置及び被検体載置
用架台装置の構造の改良に関する。

（従来の技術）周知のように、MRI装置は静磁場中に配置さ
れた被検体に対し励起用高周波磁場（以下RFパ
ルスという）を印加することによつて誘発される
微弱なNMR信号を、線形傾斜磁場の重畳印加の
下に検出して、対象核種の密度、縦緩和時間及び
横緩和時間の分布に関する情報を摘出し、これら
の情報を基に画像再構成処理を行うことによつて
被検体の任意の断層像を画像表示するものであ
る。

このようなMRI装置は、最も一般にに第１０
図に示すような構成からなる。被検体１０１は寝
台１０２上に載置されて、静磁場発生用磁石１０
３の常温ボアー１０４に形成される静磁場中に挿
入される。静磁場発生用磁石１０３としては超電
導磁石、常温電磁石又は永久磁石を使用する。こ
の静磁場発生用磁石１０３は励磁電源１０５によ
り電流リード１０６を介して励消磁される。な
お、永久磁石の場合この励磁電源よる励消磁は不
要であり、また超電導磁石の場合は、永久電流モ
ードで運転されるためと冷媒である液体ヘリウム
の消費量を低減させるために電流リード１０６は
励磁後に取りはずす。

静磁場発生用磁石１０３の常温ボアー１０４内
には、更にRFパルス発信及びNMR信号受信用
の送受信コイル１０７、磁場補正用のシムコイル
１０８、傾斜磁場発生用の傾斜磁場コイル１０９
が配置される。送受信コイル１０７は受信コイル
と送信コイルからなり、各々NMR受信装置１１
０とRF発信装置１１１に接続している。傾斜磁
場コイル１０９はＸ，Ｙ，Ｚの各方向別のコイル
からなり、各々励磁電源１１２，１１３，１１４
に接続している。これら各部は中央制御装置１１
５に接続され、これにより制御される。中央制御
装置１１５は表示・操作装置１１６に接続され、
これにより運転操作される。

係る構成からなるMRI装置では、Ｚ方向に形
成された静磁場中の磁場均一空間２００において
撮像を行うが、被検体１０１の全身断層像を得る
には、磁場均一空間２００は直径４０〜５０cm
球、５０ppm以下の高均一度が必要となるので、
静磁場発生用磁石１０３は、例えば超電導磁石の
場合長さ2.4m、幅2m、高さ2.4m、重量５〜6tと
巨大なものになる。しかし、磁石自身では直径40
〜50cm球内で数百ppm程の均一度しか達成されな
いので、シムコイル１０８を使つて磁場を補正す
ることによつて要請される50ppm以下の均一度を
得る。

撮像は、こうして得られた磁場均一空間２００
に被検体１０１の撮像対象部位を設置し、送受信
コイル１０７から静磁場と直角方向にRFパルス
を印加して、誘発されるNMR信号を、傾斜磁場
コイル１０９による傾斜磁場の重畳印加の下に送
受信コイル１０７で検出して行う。これら撮像作
業は中央制御装置１１５の制御下に行い、又検出
されたNMR信号は同じく中央制御装置１１５で
画像再構成処理されて、表示・操作装置１１６の
表示画面上に画像表示される。

（発明が解決しようとする課題）前記のような構成の従来のMRI装置では、被
検体を狭い常温ボアー内に挿入するため、臨床現
場で患者を扱う際、患者に無用な精神的動揺を与
えることになる。

また、患者は寝台上に横臥位で載置されねばな
らず、例えば立位状態において脊髄や脊髄にかか
るストレスを要因とする脊髄ヘルニアの患者等の
診断には立位状態での撮像が必要であるが、この
ような横臥位以外の状態での撮像は行えない。

本発明は係る事情に鑑みてなされたもので、患
者に無用な精神的動揺を与えることなく、又横臥
位以外の状態においても撮像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してい
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は前記課題を解決するため、超電導材料
より成り永久電流が筒壁内を円周方向に環流して
筒軸方向に所要強度の磁場を発生している筒状超
電導体を磁場方向を一致させて複数個収納する一
対の超電導ブロツクが相対峙して平行配置される
静磁場発生用磁石装置と、前記超電導ブロツク間
に形成される静磁場中に被検体を床面に対し任意
の角度で配置する傾動機構が装備された被検体載
置用架台装置を具備する構成とした。

（作用）本発明を適用したMRI装置では、前記の構成
により静磁場中に被検体を床面に対し任意の角度
で配置できるため、被検体が横臥位以外の状態で
も撮像が可能となる。又、相対峙する超電導ブロ
ツク間で撮像を行うので、被検体を狭い空間に挿
入する必要がなくなる。

（実施例）第１図は本発明を適用したMRI装置の一実施
例における静磁場発生用磁石装置、被検体載置用
架台装置及び被検体の関係を示す正面図及び側面
図である。

この一実施例では、静磁場発生用磁石は一対の
超電導ブロツク１を平行に相対峙するよう各端部
に設置したＵ字型継鉄２と、このＵ字継鉄２をそ
の脚部の略中央部を中心に回動自在な状態で保持
する床面に固定された保持枠３と、Ｕ字型継鉄２
を回動駆動する回動機構４から構成される。な
お、超電導ブロツク１については詳細を後述す
る。

また、被検体載置用架台装置は、昇降機構とリ
クライニング機構とを備えた座椅子型で、各々ロ
ツク機構により連結されて任意の相互角で固定で
きる上体受け部５、座椅子部６、脚受け部７、脚
端受け部８と、リンク機構による昇降が可能な上
部アーム９、下部アーム１０と、床面に固定され
たベース１１から構成される。

このような静磁場発生用磁石と被検体載置用架
台装置は、上体受け部５の背面がＵ字継鉄２の両
端部間に臨むように配置され、第１図では被検体
Ｐの上体部や超電導ブロツク１間に形成されてい
る磁場Ｂ中に設置されて撮像可能な状態になつて
いる。

第２図は、この一実施例のブロツク図である。
超電導ブロツク１の間の静磁場中にには、Ｘ，
Ｙ，Ｚ各方向の傾斜磁場コイル１２と、送受信コ
イル１３が配置され、被検体Ｐはこの送受信コイ
ル１３内に配置される。送受信コイル１３は送受
信装置１４に接続し、傾斜磁場コイル１２は電源
１５に接続する。これら各部は中央制御装置１６
によつて制御され、この中央制御装置１６は操作
装置１７によつて操作される。また、NMR信号
は送受信コイル１３で受信された後送受信装置１
４を介して中央制御装置１６で画像再構成処理さ
れて表示器１８に画像表示される。

次に超電導ブロツク１について説明する。ま
ず、液体チツ素温度（77K）以上で超電導状態に
転位するセラミツクス（例えば、Ｙ−Ba−Cu−
Ｏ）系超電導材料を焼結させて第３図に示すよう
な筒状超電導体５０又は第４図に示すようなリン
グ状超電導体５１を作成する。この焼結の際、セ
ラミツクスのみを焼結すると粒界間に大きな空隙
が発生するが、セラミツクス粉末中Pb，Id，Cu，
Al等の高い電気伝導度を有する金属粉末を混合
すると、金属粉末が空隙をうめてより電気特性の
良好な超電導体が作成できる。

次いでこのように作成された超電導体５０又は
５１を超電導状態で（即ち、臨界温度以下に保た
れた状態で）第５図に示す如く外部磁場Ｈ中に置
いた後、外部磁場Ｈを取り去ると、電磁誘導によ
り取り去られた磁場Ｈと等価の磁場ｂを生じるよ
うに筒壁内の円周方向に電流Ｉが発生するが、超
電導状態ではこの電流Ｉは永久電流となり（即ち
減衰しない）、超電導体５０又は５１は一定の磁
場ｂが軸方向に発生した状態を維持する。なお、
リング状超電導体５１の場合は複数個を軸方向に
同軸状に積層するが、このような構成にすると磁
場ｂの均一度、強度精度及び方向精度を向上する
ことができる。

このように一定磁場ｂを軸方向に発生している
超電導体５０又は５１は、第６図に示す如く液体
チツ素Ｎで満たされた液体チツ素容器５２内に磁
場方向を揃えて収納される。液体チツ素容器５２
は断熱材５３で包囲され、更に真空層Ｖで包囲さ
れるように真空容器５４内に設置される。以上の
構成による保冷容器（クライオスタツト）を超電
導ブロツクＩとする。なお、液体チツ素容器５２
はギフオードマクマホン方式等の小型冷凍機で直
接冷却してもよい。また、超電導体５０又は５１
の磁化は、超電導ブロツク１作成後に行つてもよ
い。

以上のようにして作成された超電導ブロツク１
は第７図に示す如く平行に相対峙すようにＵ字継
鉄の各端部に設置されて、両ブロツク間の空間に
静磁場Ｂを形成する。

ところで、静磁場Ｂの均一度は超電導ブロツク
１の断面積に対して超電導体５０又は５１の断面
積を十分に小さくすることで向上できるが、上記
のような対構成の場合は、第８図に示す如くエツ
ジ効果によつて磁場が乱され均一度が制限されて
しまう。このため、超電導ブロツク１に各超電導
体５０又は５１を個別に軸方向へ微調移動させる
機構を装備して、第９図に示す如く状況に応じて
この微調整を行うことで均一度が向上できるよう
にする。

以上説明したようなこの一実施例では、静磁場
発生用磁石の回動機構と、被検体載置用架台装置
のリクライニング機構及び昇降機構の働きによ
り、静磁場Ｂと被検体Ｐの相対関係を様々に変え
て設定できる。また、被検体載置用架台装置のロ
ツク機構の働きで、被検体Ｐを様々な体位で載置
できる。これにより、横臥位以外の姿勢の被検体
Ｐの任意の部位を撮像することが可能となる。勿
論従来同様の横臥位での撮像も可能である。

更に、解放されたＵ字継鉄２の両端間で撮像を
行うので、被検体Ｐを狭い空間に挿入する場合の
ような無用な精神的動揺を与えることはなくな
る。

また、超電導ブロツク１はスペクトロコピー診
断や高速イメージングに必要な高磁場を発生でき
るほか、液体チツ素Ｎの使用によりメインテナン
スの煩雑さ及びコストが低いこと、上記のような
超電導体５０又は５１の使用により製造コストも
低いこと、セラミツクス系材料の使用により重量
も大きくないこと、Ｕ字継鉄２によつて漏洩磁場
を低減できること、超電導体５０又は５１の微調
整機構により磁場Ｂの均一度の向上が達成される
ので磁場補正用シムコイルが不要なこと、超電導
体５０又は５１内の永久電流で磁場Ｂが形成され
ること及びクライオスタツト構造をもつことから
運転コストが不要なこと等、極めて高い性能をも
つ。

なお、上記被検体載置用架台装置の具体的構成
等本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変化して
実施できるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明を適用したMRI
装置では、静磁場と被検体の相対関係を様々に変
えて設定できることと、被検体を様々な体位で載
置できることにより、横臥位や立位を含めたあら
ゆる姿勢の被検体の任意の部位を撮像することが
可能となる。

また、解放された空間で撮像を行い、被検体を
狭い空間に挿入する必要がないので、無用な精神
的動揺を与えることはなくなる。

更に、高磁場発生可能、低製造コスト、低メイ
ンテナンスコスト、低運転コスト、軽量、低漏洩
磁場、磁場均一度微調整可能等極めて高性能な超
電導ブロツクの使用より、従来に較べて著しく実
用性の高いMRI装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したMRI装置の一実施
例における構成を示す図、第２図は同例のブロツ
ク図、第３図，第４図，第５図，第６図，第７
図，第８図，第９図は同例の超電導ブロツクの構
成を説明する図、第１０図は従来のMRI装置の
構成を示す図である。１…超電導ブロツク、２…Ｕ字型継鉄、３…保
持枠、４…回動機構、５…上体受け部、６…座椅
子部、７…脚受け部、８…脚端受け部、９…上部
アーム、１０…下部アーム、１１…ベース、１２
……傾斜磁場コイル、１３…送受信コイル、１４
…送受信装置、１５…傾斜磁場コイル電源、１６
…中央制御装置、１７…操作装置、１８…表示
器。

Claims

【特許請求の範囲】１超電導材料より成り永久電流が筒壁内を円周
方向に環流して筒軸方向に所要強度の磁場を発生
している筒状超電導体を磁場方向を一致させて複
数個収納する一対の超電導ブロツクが相対峙して
平行配置される静磁場発生用磁石装置と、前記超
電導ブロツク間に形成される静磁場中に被検体を
床面に対し任意の角度で配置する傾動機構が装備
された被検体載置用架台装置とを具備することを
特徴とする磁気共鳴イメージング装置。２前記超電導ブロツクは、液体チツ素で満たさ
れた液体チツ素容器内に前記筒状超電導体が収納
され、前記液体チツ素容器の周囲を熱断材及び真
空層で包囲し、これら全体を真空容器に収納した
クライオスタツト構造を有することを特徴とする
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。３前記液体チツ素容器はギフオードマクマホン
方式等の小型冷凍機で直接冷却する構造としたこ
とを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴イメージ
ング装置。４前記筒状超電導体はリング状超電導体を複数
個軸方向に同軸状に積層して形成したことを特徴
とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装
置。５前記筒状超電導体は、液体チツ素温度以上で
超電導状態に転位するセラミツクス系超電導材料
を、筒状又はリング状に焼結させて形成される超
電導体より構成される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。６前記筒状超電材は前記セラミツクス系超電導
材料の粉末にPb、Id、Cu、Al等の高い電気伝導
度を有する金属の粉末を混合して焼結させ、セラ
ミツクス粒界の空隙を金属母材でうめた超電導体
よりなることを特徴とする請求項５記載の磁気共
鳴イメージング装置。７前記筒状超電導体は、外部磁場の印加による
電磁誘導に基づく永久電流が筒壁内を円周方向に
環流した状態で前記超電導ブロツク内に収納され
る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。８前記筒状超電導体は、前記超電導ブロツク内
に収納された後、外部磁場の印加による電磁誘導
に基づく永久電流が筒壁内を円周方向に環流する
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。９前記静磁場発生用磁石装置は、前記超電導ブ
ロツク内の前記筒状超電導体を軸方向に微調移動
することにより、前記超電導ブロツク間に形成さ
れる静磁場の磁場均一度を調整することを特徴と
する請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。１０前記静磁場発生用磁石装置は、前記超電導
ブロツクをＵ字型継鉄の両端に設置してなること
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。１１前記静磁場発生用磁石装置は、前記Ｕ字型
継鉄をその脚部の略中央部を中心に回動自在な状
態で保持する保持枠と、前記Ｕ字型継鉄を前記略
中央部を回動中心として回動駆動する回動機構と
を具備することを特徴とする請求項１０記載の磁
気共鳴イメージング装置。１２前記被検体載置用架台装置は、上体受け部
及び下体受け部の少くとも一方を傾斜させる機構
を具備する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。１３前記被検体載置用架台装置は、リクライニ
ング機構を装備した座椅子型構成であることを特
徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装
置。１４前記被検体載置用架台装置は、被検体載置
部を昇降させる機構を具備することを特徴とする
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。１５前記被検体載置用架台装置は、その頭載置
側が前記Ｕ字型継鉄の両端部間に臨ませてなるこ
とを特徴とする請求項１０記載の磁気共鳴イメー
ジング装置。