JPH1057343A

JPH1057343A - Ｍｒ装置

Info

Publication number: JPH1057343A
Application number: JP9185223A
Authority: JP
Inventors: Johannes A Dr Overweg; アーオーヴェルヴェークヨハンネス
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1996-07-13
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1998-03-03
Also published as: EP0818688A1; US5917395A; DE19628363A1; DE59711406D1; EP0818688B1

Abstract

(57)【要約】【課題】検査領域で定常な磁界を発生する主磁界シス
テムを有する磁気共鳴装置を提供する。【解決手段】主磁界磁石システムは２つのヨーク板か
らなるヨーク構造と、２つのヨーク板を相互接続するヨ
ーク壁と、ヨーク装置の内側の検査領域の下部に配置さ
れたポールブロックと、ヨークシステム内の検査領域の
上に配置されたコイルとからなる。検査領域内の患者が
また更なる処置をなされ、ＭＲ検査中に自由にアクセス
可能であるために本発明によりコイルの内部空間と同様
にコイルと検査空間との間の空間が磁石システムの部品
から開放されたままであり、コイルは環状になるように
構成され、患者が上及び側方から自由にアクセス可能で
あるように検査領域を囲う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はａ）検査領域の上に配置された磁化可能な上部ヨーク
板と、ｂ）検査領域の下に配置された磁化可能な下部ヨーク
板と、ｃ）２つのヨーク板を相互接続し、ヨーク板と共に内
部空間を囲む磁化可能なヨーク壁と、ｄ）検査領域と上部ヨーク板との間に配置されたコイ
ルと、ｅ）検査領域と下部ヨーク板との間に配置された磁化
可能なポールブロックとからなる検査領域内に定常磁界
を発生する主磁界磁石システムを含むＭＲ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ヨーク板、ヨーク壁、ポールブロック、
コイルは主磁界磁石システムを構成し、これは均一で定
常な磁界を発生する。ヨーク板、ヨーク壁、ポールブロ
ックは内部空間を囲い、該内部空間に配置されたコイル
により発生された磁束を伝導する。ヨーク板、ヨーク
壁、ポールブロックは例えば鉄又は鋼鉄のような磁化可
能な材料からなり、故にしばしば磁束に対してほとんど
磁気抵抗がない。

【０００３】上記の種類のＭＲ装置はＤＥ−Ａ４４１７
９４０から知られている。その中の超伝導コイルは上部
ヨーク板と検査領域との間に配置されるポールピース上
に配置される。更にまたコリメータ板はこのポールピー
スと検査領域との間に設けられる。検査中に患者は検査
領域の下に配置されるコリメータ板とポールピースとの
間の空隙にある患者テーブル上に配置される。コリメー
タ板は画像化される患者の一部分が存在する検査領域内
の定常的な主磁界の均一性を最適化するよう設けられ
る。コリメータ板は患者から少し距離を置き上方に配置
されるが、それ故に患者は例えばＭＲ検査と同時になさ
れる処置に対して側方からのみアクセス可能である。

【０００４】最近のＭＲ画像化方法はＭＲ画像の実時間
形成を可能にした。この可能性は例えば手術中に外科医
に連続的に現在のＭＲ画像を提供し、又は最小又は非侵
襲的な技術を実施中に連続的かつ瞬間的な処置の進行を
可視化するような介入的な応用に対して特に用いられ得
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記Ｍ
Ｒ装置を改善することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的はコイルは環状
であり、検査領域にある患者に側方及び上方から自由に
アクセス可能であるように検査領域を囲む構成を有する
本発明により達成される。本発明は磁束が検査領域の適
切な磁界均一性を達成するために画像化領域のすぐ上及
び下に配置された磁気構造部品により能動的に導かれる
必要はなく、必要な磁界の均一性はまたコイルの直径を
増加することにより達成されうるという認識に基づく。

【０００７】本発明によるＭＲ装置では適切な磁界の均
一性は知られたＭＲ装置と比べてコイルの実質的に大き
な直径及び検査領域の周りの環状の構造により本質的に
達成される。故に患者のすぐ上に配置されたコリメータ
板は不要である。更にまた本発明によるＭＲシステムで
の超伝導コイルは上部ヨーク板に接続されたポールピー
ス上に配置されない。斯くして主磁界磁石システムの更
なる構造部品はコイル内又はコイルと患者の間のいずれ
にも現れない。これは上方又は側方からの患者への実質
的に制限されないアクセスを許容し、それにより一人以
上の立ち会いのスタッフがＭＲ検査の途中で患者の処置
中にヨーク面及びヨーク壁により囲まれる内部空間及び
コイル直径内にはいることができる。

【０００８】本発明の他の実施例ではコイルの直径は少
なくとも２メートルである。コイルの直径が大きいほど
検査領域はより大きく、即ちＭＲ画像の形成に対して充
分である均一性を有する磁界がより大きい。より大きな
コイル直径の場合には更により多くの人が患者にアクセ
スでき、より自由に動きうる。他方でコストを考慮する
とコイルの最大直径は制限される。一方で適切な磁界均
一性と、患者に立ち会っている人の動きの高い自由度と
患者へのアクセス性と他方でコストとの間の妥協が２か
ら４メートルの範囲の直径を有するコイルに対して見い
だされる。

【０００９】本発明の更なる実施例ではコイルの水平中
心面とポールブロックの上側との間の距離はコイルの半
径の約半分に対応する。検査領域の下にポールブロック
の上面が位置される水平面に関して超伝導コイルにより
検査領域の上に発生された磁界の鏡像である磁界が確立
され、それにより更なるコイルが検査領域の下にあたか
も存在するかのようである。故に検査領域内でヘルムホ
ルツコイルの対の磁界が近似的に得られ、この対はコイ
ル間の距離がコイル半径に概略等しい場合に最も高い磁
界均一性を得る。故にコイルの水平中心面と本発明によ
るポールブロックの上側との間の距離の選択は検査領域
内の磁界の均一性を増強するのに付加的に貢献する。

【００１０】本発明の好ましい実施例ではポールブロッ
クの直径は検査領域の直径の約３倍である。例えば患者
の頭が完全に画像化される場合には約３０ｃｍの直径を
有する検査領域内で適切な均一性が約９０ｃｍの直径を
有するポールブロックにより達成される。本発明による
ＭＲ装置の更なる実施例では上部ヨーク板は更なる装置
を内部空間内に導入する中心開口を設けられる。更なる
装置は例えば放射線治療用の装置であり、この場合には
放射線治療の進行を本発明によるＭＲ装置により実時間
でモニターしうる。例えば内部空間の外で可動の腕に天
井から取り付けられたＸ線装置は中心開口を介して内部
空間に導入されえ、該Ｘ線装置はＸ線画像がＭＲ画像と
同時に形成されることを可能にする。中心開口はまた照
明の目的で用いられえ、例えば天井に取り付けられた照
明手段が内部空間内に導入され、又は中心開口を介して
内部空間を少なくとも照明することが可能である。

【００１１】好ましい実施例ではヨーク壁は相互に距離
を置いて検査領域から等距離に配置される多数の鉄の柱
からなる。鉄の柱の構成が可能な限り等距離であり、同
一であることは磁界が検査領域が置かれている内部空間
の中心領域で最も高い均一性を示すことを確実にするた
めに要求される。鉄の柱の間の距離は患者が内部空間に
搬送され得るよう、立ち会う人が簡単に内部空間に入れ
るような大きさに選択される。

【００１２】本発明の更なる実施例ではポールブロック
の中心に垂直方向に延在する孔が設けられる。ポールブ
ロックにより導かれた磁束の量は孔の直径を介して調節
される。究極的には検査領域での磁界の均一性はまたこ
のように影響される。本発明の好ましい実施例ではコイ
ルは超伝導特性を有し、それにより特に強く、均一な磁
界が発生する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明を以下に図を参照して詳細
に説明する。図１の符号１は本発明によるＭＲ装置の内
部空間１３内の患者テーブル６上に配置された患者を示
す。この場合には患者１は検査領域２のＭＲ装置の垂直
対称軸１８上に配置された頭の検査に適した位置に配置
されている。患者１の頭の下に検査領域２内にＲＦ磁界
を発生させうる送信コイルシステム３が設けられる。そ
の下に複数の傾斜磁界コイルからなる傾斜磁界コイルシ
ステム４が設けられ、垂直軸１８の方向に延在し、３つ
の空間的な方向の一つに重畳される傾斜磁界を発生す
る。受信コイルシステムはこの場合には２つの環状コイ
ル５１、５２からなる環状コイルシステムにより形成さ
れ、環状コイル５１は患者１の頭の上に、他方で環状コ
イル５２は頭の下に配置される。環状コイル５１、５２
は対称軸１８に関して対称に配置され、検査領域２で発
生されたＭＲ信号を検出し、それから検査領域２内の核
磁化の分布が決定される。

【００１４】検査領域２は主磁界磁石システム７により
発生される均一で定常な磁界に曝されている。このシス
テムは就中クリオスタット９に収納された環状の超伝導
コイル８からなる。コイル８はコアのない空心コイルと
して形成され、検査領域２の上方に配置され、コイル８
内の磁界が垂直軸１８に平行に向けられるように軸１８
に関して対称である。主磁界磁石システム７はまたコイ
ル８の上に配置され、いわばＭＲ装置の天井として設け
られる上部の磁化されうるヨーク板１０をまた含み、検
査領域２から隔てられ、その下に配置される下部の磁化
されうるヨーク板１１もまた含む。主磁界磁石システム
７はまたヨーク板１０と１１を相互接続し磁化されうる
材料で作られた垂直に延在するヨーク壁１２を含む。ヨ
ーク壁はこの場合には複数の鉄の柱からなる。二つのヨ
ーク板１０、１１及び鉄の柱１２は軸１８に対して対称
に配置され、コイル８、患者１、患者１に立ち会う人２
１を囲み、それらと共に内部空間１３を含む。それらは
コイル８により発生される磁界の磁束を伝導し、ＭＲ装
置の周囲を特にコイル８から発生される漏洩磁界からシ
ールドするよう設けられる。

【００１５】更にまた下部ヨーク板１１と傾斜磁界コイ
ルシステム４との間に軸１８に関して対称に作られ、磁
束を伝導するように構成されたポールブロック１４が設
けられ；ポールブロックの特別な形は検査領域２での主
磁界の均一性を強化する。照明の目的のために又は例え
ば天井スタンドに接続されたＸ線装置又は放射線治療装
置を導入するために上部ヨーク板１０は中心開口１７を
設けられる。立ち会うスタッフ２１は本発明によるＭＲ
装置の構造の故に内部空間１３で付加的な内部床２０上
に立って、患者の頭に上方及び側方のどの方向からもア
クセスできる。

【００１６】図２は図１に示されたＭＲ装置の平面図で
ある。この図は主磁界磁石システム７の回転対称構造を
明確に示す。ヨーク壁１２は内部空間１３を囲む８つの
鉄の柱１２１から１２８からなることをまた示す。立ち
会うスタッフは入口の段２０１、２０２、２０３及び鉄
の柱の間のギャップを介して内部空間１３に入ることが
可能である。

【００１７】コイル８は軸１８に沿って強い定常な均一
磁界を発生する。ヨーク板１０、１１、ヨーク壁１２、
ポールブロック１４からなるヨークシステムはコイル８
の磁界に対して磁束を戻すために設けられる。検査領域
２の磁界はコイル８により発生された磁界の和及び磁界
全体に対するヨーク装置による寄与として考えられる。
磁束を戻すためのこのヨークシステムが存在しないと、
適切な磁界均一性は検査領域２で達成されない。一連の
パラメータは特にＭＲ画像を形成するために充分な磁界
均一性を有する領域の大きさに依存する検査領域の大き
さが、示されたＭＲ装置の磁界の変動及び強さに影響す
る。

【００１８】定常な磁界の均一性が充分な領域はコイル
の直径を大きくすることにより拡大されうることが本発
明により見いだされた。示されている実施例のコイル８
は約３ｍの直径を有し、スタッフ２１が患者１の周りを
快適に動くことを許容し、この場合にはコイル８のコス
ト及び重さは極端なものではない。以下に説明するよう
に更なるパラメータの割合に対して、約４００ｍｍの直
径を有する検査領域はそのようなコイル直径に対して得
られる。

【００１９】更なるパラメータは磁界の強さを決定する
コイル８のアンペアターンの数である。ポールブロック
の非線形の挙動の故にコイルの磁界は任意に強くはでき
ない。ポールブロック１４の鉄は約０．５テスラの磁界
強度から飽和する。この磁界強度を越えてポールブロッ
ク１４はコイル及びヨークシステムの磁界で構成される
有効磁界に対して更に寄与しない。コイル８により発生
される低次の磁界傾斜は検査領域２全体で均一な磁界を
達成するためにポールブロックの磁界傾斜に対応しても
はや補正されない。示された実施例のコイル８は磁界が
検査領域で約１テスラの強度を有するように構成されて
いる。

【００２０】磁界均一性を向上させる更なる可能性はポ
ールブロック１４の構造にある。ヨークシステムによる
全体の磁界に対する寄与が減少される場合には最も簡単
な対策はポールブロック１４に中心孔１９を設けること
である。ポールブロックにより伝導された磁束の強度は
斯くして減少される。この孔１９の直径が大きいほど中
心磁界の強度は低くなる。あるいは特にポールブロック
１４の低い領域で外径を減少しても良い。立ち会うスタ
ッフ２１はまた患者１の周りでより快適に立つことが可
能である。しかしながらポールブロックの直径は検査領
域２に隣接するその上部領域で小さすぎてはならない。
さもなければ高次の磁界傾斜は中心（即ち検査領域２）
で磁界に重畳され、該傾斜はポールブロック１４の輪郭
から開始し、それにより磁界は充分に均一ではなくな
る。示された実施例のポールブロックの直径は約１１５
０ｍｍであり、これは検査領域２の直径の約３倍に対応
する。

【００２１】更なるパラメータはコイル８の中心面１６
とポールブロック１４の上面１５との間の垂直距離であ
る。この場合にはこの距離は好ましくはコイル８の半径
の半分より若干大きい。これは検査領域２でポールブロ
ック１４は面１５に関して本質的にコイル８の磁界の鏡
像である磁界を発生するという考えに基づき、故にいわ
ば検査領域の下に配置された仮想的なコイルをシミュレ
ートするものである。仮想コイル及びコイル８は共に２
つのコイル間の距離がコイル半径に概略対応する場合に
最良の磁界均一性を達成するヘルムホルツコイル対を表
す構成をなす。

【００２２】検査領域２に面したポールブロック１４の
プロフィールはまた検査領域２の磁界均一性に影響す
る。そのプロフィールはコイル８により検査領域で発生
された磁界傾斜が全体的に均一な磁界を得るためにポー
ルブロック１４の磁界傾斜により補正されるように設計
される。ポールブロック１４の構造が検査領域２の大き
さを制限する高次の磁界傾斜を発生しないことを確実に
しなければならない。ポールブロック１４のプロフィー
ルの設計に対して無数の可能性が存在するが、好ましい
解決策は中心領域に向かう端は若干上がっており、環状
であり、若干上がった領域は中心から半径の約三分の一
の部分にある。

【００２３】磁界の変動への影響が少ない更なるパラメ
ータは上部ヨーク板１０と下部ヨーク板１１と検査領域
２との間の垂直距離であり、上部ヨーク板１０の中心開
口１７であり、コイル８の断面のアスペクト比である。
ヨーク板１０と１１と検査領域２との間の距離は立ち会
うスタッフ２１が内部空間１３に快適に入れ、患者１の
周囲を自由に動けるように選択される。

【００２４】ヨーク仕切り１２を構成する鉄の柱１２１
から１２８の数はランダムに選択可能である。しかしな
がら鉄の柱が少ない場合には磁界の不均一性は同じ断面
に対して増加され、ＭＲ装置の外側への漏洩磁界はまた
増加する。磁界の不均一は内部空間に更なるコイルを用
いることにより更に改善される。更なるコイルは患者の
上または下に配置可能である。しかしながら付加的なコ
イルは主磁界磁石システムの複雑さとコストを増加し、
患者へのアクセスし易さを減少する。

【００２５】特にポールブロックの実施例で検査領域を
向いたその表面は特にシミュレーションにより前もって
計算された磁界を発生させるために高精度で製造されな
ければならない。それにもかかわらず、適切な補正要素
により製造公差を補正することが必要である。そのよう
な補正要素はポールブロックの表面に固定され又は移動
可能に設けられた小さな鉄の部品である。検査領域の近
傍に配置された特殊な形状の小さなコイルは補正要素と
してまた設けられる。

【００２６】示されたＭＲ装置は９０゜回転されうるよ
うに構成されえ、即ち超伝導コイルとヨーク板は垂直
に、ヨーク壁及びポールブロックは水平に延在する。そ
のような装置は例えば直立した位置での患者のＭＲ画像
を撮像するために用いられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＭＲ装置の一実施例の断面図であ
る。

【図２】図１に示されたＭＲの平面図である。

【符号の説明】

１患者２検査領域３コイルシステム７主磁界磁石システム９クリオスタット８コイル１０、１１ヨーク板１２ヨーク壁１３内部空間１４ポールブロック１７開口１８垂直対称軸２０内部床２１立ち会い人１９中心孔１６中心面５１、５２環状コイル１２１−１２８鉄の柱２０１、２０２、２０３入口の段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）検査領域（２）の上に配置された磁
化可能な上部ヨーク板（１０）と、ｂ）検査領域（２）の下に配置された磁化可能な下部
ヨーク板（１１）と、ｃ）２つのヨーク板（１０、１１）を相互接続し、ヨ
ーク板（１０、１１）と共に内部空間（１３）を囲む磁
化可能なヨーク壁（１２）と、ｄ）検査領域（２）と上部ヨーク板（１０）との間に
配置されたコイル（８）と、ｅ）検査領域（２）と下部ヨーク板（１１）との間に
配置された磁化可能なポールブロック（１４）とからな
る検査領域内に定常磁界を発生する主磁界磁石システム
（７）を含むＭＲ装置であって、コイル（８）は環状で
あり、検査領域（２）にある患者（１）に側方及び上方
から自由にアクセス可能であるように検査領域を囲む構
成とされていることを特徴とするＭＲ装置。
【請求項２】コイル（８）の直径は少なくとも２メー
トルであることを特徴とする請求項１記載のＭＲ装置。
【請求項３】コイル（８）の水平中心面（１６）とポ
ールブロック（１４）の上側（１５）との間の距離はコ
イル（８）の半径の約半分に対応することを特徴とする
請求項１又は２記載のＭＲ装置。
【請求項４】ポールブロック（１４）の直径は検査領
域（２）の直径の約３倍であることを特徴とする請求項
１乃至３のうちのいずれか一項記載のＭＲ装置。
【請求項５】上部ヨーク板（１０）は更なる装置を内
部空間（１３）内に導入する中心開口（１７）を設けら
れていることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいず
れか一項記載のＭＲ装置。
【請求項６】ヨーク壁（１２）は相互に距離を置いて
検査領域（２）から等距離に配置される多数の鉄柱（１
２１，１２２，．．．，１２８）からなることを特徴と
する請求項１乃至５のうちのいずれか一項記載のＭＲ装
置。
【請求項７】ポールブロック（１４）の中心に垂直方
向に延在する孔（１９）が設けられることを特徴とする
請求項１乃至６のうちのいずれか一項記載のＭＲ装置。
【請求項８】コイル（８）は超伝導特性を有すること
を特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか一項記載
のＭＲ装置。