JPS63249552A - 磁気共鳴イメ−ジング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、磁気共鳴（Ｍ　Ｒ：　ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅ
ｓｏｎａｎｃｅ）現象を利用して生体である被検体の特
定の断面における特定原子核スピンの密度分布に基づく
いわゆるコンピュータ断層 （ＣＴ　：　ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｎ＋ｏｇｒａｐｈｙ
）によりＣＴ像（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｔｏｍｏ３ｒａｍ
）として画像化（Ｉ　ｍａ＊ｉｎ＊　）する磁気共鳴イ
メージング装置に関する。

（従来の技術） 例えば生体診断に用いる医用磁気共鳴イメージング装置
では、生体である被検体の特定部位における断層像を得
るために、第４図に示すように被検体Ｐに対して図示Ｚ
方向に沿う非常に均一な静磁界ＨＯを図示しない静磁界
マグネットにより発生させて作用させ、さらに一対のグ
ラジェントコイル１００Ａ、　１００Ｂにより上記静磁
界Ｈｏに線形磁界勾配Ｇｘを印加する。ここで、静磁界
Ｈ６に対する特定原子核は１次式で示される角周波数ω
０で共鳴する。

ω０＝　γＩ（Ｏ・・・（１） この■式において、γは磁気回転比であり、原子核の種
類に固有のものである。そこでさらに、特定原子核のみ
を共鳴させろ角周波数ωＯの回転磁界Ｈ，をＲＦコイル
（プローブヘッド）内に設けられた例えば一対の送信コ
イル２００Ａ、　２００Ｂを介して被検体Ｐに作用させ
る。

このようにすると、　上記線型磁界勾配Ｇｘにより２＠
方向について選択設定される図示ｘ−ｙ平面部分につい
てのみ選択的に作用し、断層像を得る特定のスライス部
分Ｓ（平面上の部分であるが現実にはある厚みを持つ）
のみに磁気共鳴現象が生じる。この磁気共鳴現象は上記
ＲＦコイル内に設けられた例えば一対の受信コイル３０
０Ａ、　３００Ｂを介して自由誘導減衰信号（ｆｒＯａ
　１ｎｄｕｃｔｉｏｎｄθｃａｙ　：以下ｒＦＩＤ信号
」と略称する。）として１’ｌｌＮされ、Ｍ　Ｒ信号と
して用いられる。このＦＩＤ信号をフーリエ変換するこ
とにより、特定原子核スピンの回転周波数について単一
スペクトルが得られる。

断層像をＣＴ像として得るには、スライス部分Ｓのｘ−
ｙ平面内の多方向についての投影が必要である。そのた
め、スライス部分Ｓを励起して磁気共鳴現象を生じさせ
た後、第５図に示すように磁界Ｈ８にＸ′軸方向（Ｘ軸
より角度Ｏ回転した座標系）に直線的な傾斜を持つ線型
磁界勾配ＧＸＹを図示しないグラジェントコイルにより
作用させると、被検体Ｐのスライス部分Ｓにおける等磁
界線Ｅは直線となり、この等磁界線Ｅ上の特定原子核ス
ピンの回転周波数は上記０）式であられされる。

ここで説明の便宜上、等磁界線ＥをＥ、〜Ｅｎとし、こ
れら等磁界線Ｅ１〜Ｅｎ上の磁界により一種のＦＩＤ信
号である信号Ｄ４〜Ｄｎをそれぞれ生ずると考える。信
号Ｄ工〜Ｄ０の振幅はそれぞれスライス部分Ｓを貫く等
磁界ｌ＆１ａＥ１〜Ｅｎ上の特定原子核スピン密度に比
例することになる。ところが、実際にｌ１１１８Ｎ！ｌ
されるＦＩＤ信号は、信号Ｄ１〜Ｄｏを全て合せた合成
ＦＩＤ信号となる。そこで、合成ＦＩＤ信号をフーリエ
変換することによってスライス部分ＳのＸ′軸への投影
情報（一次元像）ＰＤを得る。次に、このＸ′軸をｘ−
ｙ平面内で回転させるが、これはたとえば二対のグラジ
ェントコイルによるＸｔＹ方向についての磁界勾配ＧＸ
＋ＧＹの合成磁場として磁界勾配ａＸＶを作り、上記磁
界勾配Ｇ　Ｘ　ｔ　Ｇ　Ｙの合成比を変化させることに
より行う。この磁界勾配ＧＸｙの回転により上記と同様
にしてｘ−ｙ平面内の角方向への投影情報が得られ、こ
れらの情報に基づいてＣＴ像が合成されることになる。

以上が磁気共鳴イメージングの原理であるが、次に具体
例として、第６図に従来の磁気共鳴イメージング装置を
示す。被検体すなわち患＃１はベッド２の上に載置され
る。この患者１を取゛り囲んでＲＦコイル（プローブヘ
ッド：高周波送受信コイル）３、更にその外周に磁界補
正用のシムコイル４．傾斜磁界発生用のグラジェントコ
イル５が配置されている。これらすべてのコイル系は、
大型の静磁界磁石６の常温ボアー７（通常はボアー内径
約１ｍ）内部に収納されている６静磁界磁石としでは、
超電導磁石、常電導磁石、永久磁石のいずれかが使用さ
れる。

この静磁界磁石６は、励磁電源８により電流リード９を
介して励消磁される（永久磁石方式の場合は、これは不
用）。尚、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消費量を低減させ
るために通常は電流リード９は励磁後に取りはずして、
常に磁場が発生している状態となっている。通常この静
磁界の方向は、多くのマグネットでは図示の１０方向、
すなわち患者１の体軸方向である。グラジェントコイル
５は、Ｘ＠力方向磁界傾斜を与えるＧＸコイル、Ｙ軸方
向のＧＹコイル、Ｚ軸方向のＧＺコイルより構成され、
それぞれ励磁電源１１．１２．１３に接続されている。

これら励磁電源１１．１２．１３は中央制御装置１４に
接続されている。ＲＦコイル３は送信コイルと受信コイ
ルにより構成され、それぞれＲＦ発振装置１５、ＲＦ受
信装置１６に接続され、これらは更に中央制御装置１１
４に接続されている。

中央制御装置１４は表示・操作盤１７に接続され、これ
により運転操作される。

次に、Ｅ記のように構成された従来の磁気共鳴イメージ
ング装置の動作について述べる。

患者１の全身断面画像を得るために、磁界均一空間１８
は通常４０〜５０ｃｍ球と広く、　しかも５０ｐｐｍ以
下の高均一度を要求される。このため、静磁界磁石６は
、例えば、超電導方式の場合長さ２．４ｍ、幅２ｍ、高
さ２．４ｍ、重、ｆｊｋ５〜６トンと巨大なものが必要
となる。

このように大きなマグネットであっても、マグネットの
みによる４０〜５０ａ＋＋球内の均一度はせいぜい数百
ｐｐｍにしかならない。これを５０ｐｐｍ以下とするた
めに磁界補正用のシムコイル４が使用される。

この磁界均一空間１８内に患者の診断部位をもってくる
。そして、静磁界ｌＯと直角方向にＲＦ発振装置１５、
ＲＦコイル３により高周波を印加し人体細胞内の所要の
原子核、例えば水素原子核を励起させる。又、これと同
じにＧＸ励磁Ｉｔｉ源１１、ＧＹ励磁電源１２、ＧＺ励
磁電源１３およびグラジェントコイル５により傾斜磁界
をｘ、ｙ、ｚ方向に印加する。

このＲＦとグラジェントのパルスシーケンスは病変部位
および画像処理方法によって最適な方法が選択される。

このパルスシーケンス動作は、中央制御袋［１４により
制御される。グラジェント、ＲＦ印加後に、患者１の体
内より磁気共鳴信号が発せられる。この信号はＲＦ受信
装置１６により受信・増幅され、中央制御袋［１４に入
力される。ここで画像処理され、所要の人体断層画像が
表示・操作盤１７のＣＲＴ上に表示される。

ところで、このように構成された従来の磁気共鳴イメー
ジング装置に使用されている静磁界磁石は病院の建屋内
に設置されるので静磁界磁石よりの漏洩磁界を極小にし
周囲環境への磁気的悪影響をなくすために磁気遮蔽体が
磁石に取付けられている。

第７図に従来の静磁界磁石の磁気遮蔽体を示す。

磁気遮蔽体１９は静磁界磁石６の周囲を取りがこむ円筒
形殻体２０とこの円筒形殻体の両端に取付けられた２つ
の円板形端蓋２１と脚部２２とから構成されている。磁
気遮蔽体１９は鉄などの磁性材料で作られている。

静磁界磁石６は磁気遮蔽体１９の内部に収納されており
静磁界磁石の磁気中心軸２３と円筒形殻体２０の縦軸線
２４とが同軸になるように配置されている。

静磁界磁石表面には、一般に、種々の突起物２５がある
。

例えば、静磁界磁石として超電導磁石を使用する場合、
一般的にクライオスタットと呼ばれている保冷容器内に
ある極低温状態の冷媒タンクを保冷容器外周面の常温部
より支持するためにＦＲＰ等で作られた断熱支持棒が使
用されている。この場合、断熱支持棒の常温部側は突起
物として図示の如き構造となるのが一般的な超電導磁石
槽造である。

このような突起物２５に対して、円筒形殻体２０は、こ
の突起物を完全におおい囲むに充分な大きさの外径寸法
を有している。

第７図を円筒形殻体の縦軸線方向から見た第８図にこの
状況を示す。すなわち、円筒形殻体は突起物の大きさの
分だけ静磁界磁石の外径より大きくなっている。

第８図の２６は静磁界磁石が超電導磁石だった場合のサ
ービスポートを示す。サービスポート２６は超電導状態
を維持させるための冷媒（例えば液体ヘリウム）を注入
する部分であり磁気遮蔽体１９によりかこまれていると
メンテナンス作業上不都合なので図示の如く、この部分
の円筒形殻体は切り欠かれている。

次に、上記のように構成された従来の磁気共鳴イメージ
ング装置用静磁界磁石の磁気遮蔽体の作用効果について
述べる。

静磁界磁石６により図示の磁束２７が発生する。

静磁界磁石の常温ボアー７を出た磁束２７は鉄などの磁
性材料によシ作られた磁気遮蔽体１９に吸収される。磁
気遮蔽体が吸収できる磁束量は磁性材料の磁気飽和特性
により制限される。吸収しきれない磁束は磁気遮蔽体の
外部に漏れいわゆる漏洩磁界となる。

磁気遮蔽体を静磁界磁石に取付けた場合、上記の漏洩磁
界が静磁界磁石単体に比較して大［１１に低減される。

第９図にこの状況を示す。

第９図には、　５ｏｏｏガウス静磁界磁石のみの場合と
磁気遮蔽体付の場合の５ガウス漏洩磁界分布が示めされ
ている。この図より明らかにように磁気遮蔽体が取り付
けられると５ガウス漏洩磁界領域が半減される。

このことは磁気共鳴イメージング装置が設置される病院
サイトに対して次のような効果がある。

■　病院の漏洩磁界管理領域は暫定的に５ガウス領域と
なっている。これは心臓疾患の患者が装着するペースメ
ーカの許容磁界が５ガウスである事に基づいている。５
ガウス領域が狭ばまるので装置設置面積が小さくなり既
存の病室に設置できる。

■　周囲に磁界に敏感な機器があっても静磁界磁石を設
置できる。

（３）磁気共鳴イメージング装置用の静磁界磁石は診断
空間においてｐｐｍオーダの磁界均一度が要求される。

静磁界磁石を据付ける環境には床配筋。

柱配筋などの強磁性体が存在している。これらは磁界均
一度を著しく劣化させる。磁気遮蔽体はこれら外部磁性
体の影響を防止する事ができる。このため、特別な据付
配慮をせずに既存の病室に設置できる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、このように構成され上記の如き効果のある従
来の磁気共鳴イメージング装置用静磁界磁石の磁気遮蔽
体には次のような不具合がある。

静磁界磁石表面の突起物を完全におおい囲むように磁気
遮蔽体が構成されているので磁気遮蔽体の外形寸法が大
きくなり磁気遮蔽体付静磁界磁石そのものが大型化して
しまう。このため、■　装置据付場所まで磁気遮蔽体付
静磁界磁石を病院的搬送する場合、外径寸法が大きいと
（例えば２ｍを越える。）病院の廊下を通る事が出来な
くなり病院内据付不可となる。

■　外径寸法が大きくなるとこれに伴なって静磁界磁石
全体の高さも高くなる。静磁界磁石が超電導磁石の場合
、極低温状態を維持するために定期的に液体ヘリウムを
注液しなくてはならぬ。この注液ポートがあるサービス
ポートは通常は静磁界磁石の頂部あるいは頂部近傍にあ
るので、床からこのサービスポートのでの高さが高くな
ってしまう。一般に病院の天井高さはそれ程高くない。

（例えば、３ｍ以下）このため、注液作業を考慮して静
磁界磁石の高さはできるだけ低い事が望まれている。

従来の方式で磁気遮蔽体を取付けると高くなり病室内で
注液作業が出来ぬ場合が生ずる。すなわち、静磁界磁石
が据付いても運転が出来ぬ事になる。

■　外径寸法が大きくなると鉄のかたまりである磁気遮
蔽体重量は重くなる。病院建屋の床耐荷重制限（例えば
１０トン）を越える場合が生ずる。

この場合は、磁気遮蔽体付静磁界磁石を据付けることが
できない事になる。

以上のように、磁気遮蔽体を取付けた事により漏洩磁界
領域低減というメリットが出たにもかかねらず外径増大
に伴なう上記三項口の不具合のため磁気遮蔽体付静磁界
磁石そのものを既存の病院建屋に据付できないという決
定的な欠点が生じてし′まう。

このため、現状の対応は磁気共鳴イメージング装置専用
建屋を新設して装置の据付を行なっている。しかしこれ
では装置購入費より付帯工事費の方が高くなってしまい
、全体として非常に高額な医用診断装置となってしまう
。このような現状が磁気共鳴イメージング装置の普及を
阻害している大きな要因の一つになっている。

（発明の目的） そこで、本発明の目的は。静磁界磁石に磁気遮蔽体を取
付ける際に、外径寸法の増大を最小にする構造を採用す
ることにより装置をコンパクト化。

軽量化し既存の病院建屋に容易に搬入・据付できる磁気
共鳴イメージング装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明による磁気共のイメージング装置は上記問題点を
解決しかつ目的を達成するために次のように構成する。

すなわち、第１図および第２図に示す如く、静磁界磁石
６の表面突起物２５と相対応する位置に、これら突起物
と適当なすき間２８をもってがん合できる凹部を磁気遮
蔽体１９にもうけることにより、静磁界磁石６と磁気遮
蔽体１９を組み合せた時に突起物２５と磁気遮蔽体凹部
２９とがかん合し磁気遮蔽体内径３０をは゛ぼ静磁界磁
石外径３１と一致させる事ができる構造とする。

（作用） このように構成することで、第１の特徴により。

磁気遮蔽体付静磁界磁石の外径寸法増大を最小にする事
ができ装置をコンパクト軽量化し既存の病院建屋に容易
に搬入・据付できる。

（実施例） 以下本発明の磁気共鳴イメージング装置の一実施例を第
１図、第２図を参照して説明する。

（実施例の構成） 第１図は本実施例の構成を示す図である。第２図は、第
１図を静磁界磁石６の磁気中心軸２３方向から見た時の
断面図である。

磁気遮蔽体１９は静磁界磁石６の周囲を取りがこむ円筒
形殻体２０とこの円筒形殻体の両端に取付けられた２つ
の円板形端蓋２１および脚部２２より構成されている。

静磁界磁石６は磁気遮蔽体１９の内部に収納されており
静磁界磁石の磁気中心軸２３と円筒形殻体２０の縦軸Ｒ
１；Ａ２４とが同軸になるように配置されている。

ここで、磁気遮蔽体１９には、静磁界磁石６の表面突起
物２５と相対応する位置に、これら突起物２５と適当な
すき間２８をもってがん合できる凹部２９がもうけられ
ている。この際、突起物２５は磁気遮蔽体を貫通せず、
凹部には磁路３２が残る構造になっている静磁界磁石６
と磁気遮蔽体１９が組み合わされた時、この突起物２５
と磁気遮蔽体凹部２９とはがん合し磁気遮蔽体がほぼ密
着して静磁界磁石表面に取付けられている。

（実施例の作用） 次に、上記のように構成された本実施例の磁気共鳴イメ
ージング装置用静磁界磁石の磁気遮蔽体の作用を説明す
る。

上記のように磁気遮蔽体がほぼ密着して静磁界磁石表面
を取付ける事ができるので磁気遮蔽体を取付けた事によ
る外径寸法の増大を最小にすることができる。

又、突起物２５と磁気遮蔽体凹部２９のかん台部分は磁
路３２が残っているので、がん合部を設けた事による磁
路の遮断あるいは、磁束の非対称化はない。

（実施例の効果） 以上説明したように本実施例によれば次に列挙するよう
な効果がある。

（ト）外径寸法の増大が最小となりコンパクトとなるた
め ■　比較的狭い廊下を有する病院内を搬送する事ができ
る。

・■　床からサービスポートまでの高さが低くできるの
で、通常の病院天井高さの範囲内で汁液作業ができる。

■　磁気遮蔽体の重量が軽くなるので病院建屋の床荷重
制限に規制されることなく装置を据付ることかできる。

■　磁路が残存しているので、 ■　従来機と同等の５ガウス漏洩磁界領域が得られる。

■　磁路が非対称とならぬので診断領域に於ける磁界均
一度は保持される。

（他の実施例） 次に本発明の他の実施例を第３図で説明する。

第１図および第２図に示した実施例と同じ部分は同一の
符号を付けてその説明は省略する。

（他の実施例の構成） 本実施例は磁気遮蔽体組み立てのために磁気瞠蔽体が分
割構造になっている場合である。第３図では２分割の場
合が図示されているが２分割以上であっても作用・効果
は以下説明と同じになる。

円筒形殻体はその中心に於いて円周方向に沿って２分割
されており各々円筒形殻体３４，３５となっている。各
円筒形殻体には脚部２２および接合部３６が付いており
、この接合部３６によりボルト締め３７等により円筒形
殻体３４，３５が一体化されている。

静磁界磁石６の突起物２５に対する円筒形殻体３４゜３
５の凹部は円筒形殻体の縦軸方向に延長され突起物２５
がスライドできる大きさの溝３３となっている。

第３図の例では、溝３３が突起物２５から静磁界磁石中
心に向い延びているが、この溝は円筒形殻体の縦軸方向
端から端まで貫通していても以下に述べる作用・効果は
同一である。

（他の実施例の作用） 分割型磁気遮蔽体を１７ｙＩｔＩ界磁石と組み合せる時
に、外径寸法の増大を最小にする事が出来る。又。

溝部には磁路が残っているので磁路の遮断あるいは磁束
の非対称化はない。

更に、分割された円筒殻体を組み立てる際に、この溝が
ガイドとして作用する。

（他の実施例の効果） 第１図、第２図に示す第１の実施例と同一の効果がある
上に、 ■　静磁界磁石と磁気遮蔽体を分割して搬送し、現場で
組み立てる事ができるので、廊下が極端に狭いとか搬入
時床耐荷重制限が厳しい場合でも装置を搬入・据付する
ことができる。

■　溝を磁気遮蔽体組立時のガイドとして使用できるの
で組立精度を確保するための特別な組立治具を使用しな
いで容易に組立てができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、静磁界磁石に磁気遮
蔽体を取付ける際に外径寸法を最小にすることができる
ので、磁気遮蔽体付静磁界磁石がコンパクト・軽量化し
既存の病院建屋に容易に搬入・据付することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に掛る磁気共鳴イメージング装置の一実
施例を示す構成図、第２図は同実施例の断面図、第３図
は他の実施例を示す構成図、第４図および第５図は磁気
共鳴イメージングの原理を示す図、第６図は従来の磁気
共鳴イメージング装置のシステムを示す構成図、第７図
は従来の磁気共鳴イメージング装置の構成図、第８図は
同従来例の断面図、第９図は漏洩磁界分布図である。 １９・・・磁気遮蔽体　　　２ｏ・・・円筒形殻体２１
・・・円板形端蓋　　　２３・・・磁気中心軸２５・・
・突起物　　　　　２６・・・サービスポート２８・・
・すき間　　　　　２９・・・磁気遮蔽体臼・部３０・
・・磁気″［踏体内径　３Ｉ・・・静磁界磁石外径３２
・・・磁路　　　　　　３３・・・溝３４、３５・・・
分割円筒形殻体　　３６・・・接合部３７・・・ボルト
締め 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 第１図 第２図 １００Ａ 第４図 第６図 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性材料より成る筒状殻体とこの両端に固定され
   磁性材料より成り中心開口を有する２つの端蓋から構成
   される磁気遮蔽体が静磁界磁石を取囲み、筒状殻体の縦
   軸線と静磁界磁石の磁気中心線とが同軸である磁気共鳴
   イメージング装置において、静磁界磁石の表面突起物と
   かん合する凹部を磁気遮蔽体にもうけ、磁気遮蔽体が静
   磁界磁石表面にほぼ密着するようにしたことを特徴とす
   る磁気共鳴イメージング装置。
2. （２）磁気遮蔽体の凹部は、筒状殻体の軸方向に延長さ
   れた溝であることを特徴とする特許請求の範囲第一項記
   載の磁気共鳴イメージング装置。
3. （３）筒状殻体にもうけた溝は磁気遮蔽体組立て時に組
   立ガイド用溝として使用される事を特徴とする特許請求
   の範囲第二項記載の磁気共鳴イメージング装置。