シムトレイ温度制御装置を備えた磁気共鳴イメージング装置
【課題】
室温変化や傾斜磁場コイルの発熱に基づく磁場調整用シム鉄片の温度変化の抑制を図り、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減し、画像の高分解能化を可能としたＭＲＩ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】
撮像空間に静磁場を発生させる磁石と、前記撮像空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、静磁場の均一度を調整するシム鉄片と、前記シム鉄片を任意の分布で保持するシムトレイと、核磁気共鳴を励起する高周波の送信コイルと、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、前記シム鉄片及び前記シムトレイを任意の温度に制御する温度制御装置と、を備える。シム鉄片及びシムトレイを任意の温度に制御するため、室温変化や傾斜磁場コイルの発熱に基づく磁場調整用シム鉄片の温度変化の抑制を図ることができる。従って、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減でき、その結果、画像の高分解能化が可能となる。
室温変化や傾斜磁場コイルの発熱に基づく磁場調整用シム鉄片の温度変化の抑制を図り、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減し、画像の高分解能化を可能としたＭＲＩ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】
撮像空間に静磁場を発生させる磁石と、前記撮像空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、静磁場の均一度を調整するシム鉄片と、前記シム鉄片を任意の分布で保持するシムトレイと、核磁気共鳴を励起する高周波の送信コイルと、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、前記シム鉄片及び前記シムトレイを任意の温度に制御する温度制御装置と、を備える。シム鉄片及びシムトレイを任意の温度に制御するため、室温変化や傾斜磁場コイルの発熱に基づく磁場調整用シム鉄片の温度変化の抑制を図ることができる。従って、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減でき、その結果、画像の高分解能化が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核磁気共鳴イメージング（ニュークレア・マグネティック・レゾナンス・イメージング（Nuclear Magnetic Resonance Imaging）、以下「ＭＲＩ」という。）装置に係り、特に、室温変化や傾斜磁場コイル等に基づくシム鉄の温度変化による磁場変動を抑制するためのシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩは、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance、核磁気共鳴）現象を利用したイメージング法である。ＮＭＲは、ある種の原子核（ＮＭＲ核種）を均一な静磁場中に置いた場合に、特定の周波数（ラーモア周波数）の電波エネルギーを選択的に吸収する現象である。ＮＭＲイメージング法は、非電離電磁放射線（電波）と静磁場，傾斜磁場の組み合わせにより対象核種の存在密度を画像化するものである。ＮＭＲは原子核の電波に対する共鳴現象として捉えられる。
【０００３】
ＮＭＲのイメージング法には、励起電波パルスの照射直後に原子核が放出する電磁誘導（ＦｌＤ：Free lnduotion Decay、自由誘導減衰信号）を測定する方法や、９０°パルスと１８０°パルスの組み合わせによるエコー信号を利用する方法等がある。
【０００４】
２次元の画像（ＭＲＩ）に再構成する方法は、波動の３要素、即ち周波数（波長），位相，振幅を利用する。デジタル画像にするには、ｘ，ｙ座標とその座標における階調（信号強度）が全てのマトリックスにおいて決定されることが必要である。ＭＲＩでは、信号強度に振幅を、ｘ，ｙ座標に周波数（波長）及び位相を使用している。周波数，位相及びスライス選択（後述する断層面を意味する。）の何れも傾斜（勾配）磁場を静磁場中に発生させることで、位置情報を持った信号強度を決めることができる。
【０００５】
周波数情報を数学的に計算する手法として、フーリエ変換法（Fourier transform 、時空間データを周波数空間データに変換する計算法）が使用されている。
【０００６】
周波数方向の読み出し方は、ｘ軸方向にａＴ／ｍ（１Ｔ（テスラ）＝１０ｋＧ（キロガウス）、１メートル単位長あたりの磁場変化≡傾斜磁場）の傾斜磁場を静磁場Ｂ０の空間に発生させると、ｘ軸方向の有効静磁界によるｘ座標上の周波数νｘは以下の式で与えられる。
【０００７】
νｘ＝γ／２π×（Ｂ０＋ａｘ）
Ｂ０：静磁場強度，γ：回転磁比，ａ：傾斜磁場
ｘ軸方向の情報は一度に得ることができ、情報を得る方向という意味で、読み出し方向という。
【０００８】
位相方向も同様にｙ軸方向に傾斜磁場をかけるが、この磁場は読み出し方向の磁場強度よりはるかに小さく、位相空問３６０°をマトリックスサイズに応じて分割し、信号を取る度に分割回数だけ変化させなければならない。このため、ＮＭＲ信号を得るためのパルスの組み合わせを分割回数だけ繰り返す必要がある。このＲＦパルスの一連の繰り返しを、ＭＲＩのパルス系列と呼んでいる。
【０００９】
断層画像を作るためには、断層面（スライス）の厚さを選択する必要がある。スライス選択は、スライス断面に垂直な軸に沿って、傾斜磁場を発生させることで可能となる。この傾斜磁場が最も強カな傾斜磁場であり、スライス厚を薄くするために磁場強度を強くする。
【００１０】
医療用ＭＲＩは、主に生体における水素原子核の核磁気共鳴信号の三次元分布を画像化する。このため生体組織の水素原子の含有量に応じた画像濃淡を得ることができ、その結果、組織の形、即ち形態画像を得ることができる。
【００１１】
磁気共鳴信号の三次元分布を画像化する空聞の静磁場の強度が所定の値から変化したり、静磁場の均一度が乱れたりすると、信号の周波数や位相が変化するため、画像に乱れが生じる。従って、医療用ＭＲＩではppm レベルの極めて高い磁場均一度と安定度が要求される。さらに、近年進展している技術としてＭＲスペクトロスコピーがある。ＭＲスペクトロスコピーは、磁気共鳴周波数の化学シフトからその物質を同定する技術であり、生体内の特定物質の分布情報を得ることができる。この化学シフト量は極めて僅かなため、その弁別においても、より一層の高い磁場均一度と安定度が求められる。
【００１２】
一方、傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルには強大なパルス電流が繰返し通電されるため発熱が大きくなるが、近年の高磁場型の磁石では、傾斜磁場コイルにおける発熱が大きくなる傾向にある。そして、傾斜磁場コイルは、静磁場の分布を微調整するシム鉄片の近傍に配置されるため、傾斜磁場コイルの発熱により、シム鉄片は温度変動を受けやすくなる。
【００１３】
一般に、鉄などの強磁性体の飽和磁化は、温度が高くなると弱まる性質がある。これは、磁化を作り出す内部の原子スピンの配向が、熱エネルギーでランダム化されることが主な要因である。従って、ＭＲＩに使用される永久磁石の磁性体、磁場の強化・補正用の磁極，継鉄，微調整用のシム鉄片等が温度変動を受けると、撮像空聞の磁場強度や均一度が変動する。
【００１４】
ＭＲＩの磁石及び磁石周辺の温度変化によって引き起こされる磁場変動を抑制する発明として、Ｘ軸用傾斜磁場コイルとＹ軸用傾斜磁場コイルとの間に熱吸収板を取リ付け、この熱吸収板の溝に熱を伝達するヒートパイプを接合し、ヒートパイプの先端に取り付けたフィンにより、自由空間に熱を放熱するものがある（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１においては、傾斜磁場コイルの駆動により発生した熱が、傾斜磁場コイルと静磁場発生磁気回路の磁極片との間隙にこもることなく、自由空間に逃がすことができ、静磁場発生磁気回路の温度を安定化することができる。しかし、特許文献１に記載の技術は、傾斜磁場コイルの発熱を外部に放出させるものであり、室温の変化に対応させることについては考慮されていない。
【００１５】
傾斜磁場コイルの発熱が永久磁石の磁極を加熱することを、熱良導体とヒートポンプとを用いて抑止するものもある（例えば、特許文献２参照。）。また、特許文献２においては、温度センサにより熱電ヒートポンプを制御している。
【００１６】
さらに、磁石及びその周辺の温度を検出して、シムコイルで磁場を補正するものがある（例えば、特許文献３参照。）。シムトレイの温度変化では、一般に多数のモードの誤差磁場が発生するため、この変化の全てをシムコイルで補正することは困難である。これを補正するには、シムトレイを直接温度管理することが必要である。
【００１７】
【特許文献１】特開平５−２８５１１９号公報
【特許文献２】特表２００３−５２４４４５号公報
【特許文献３】特開２０００−３４２５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、室温変化や傾斜磁場コイルの発熱に基づく磁場調整用シム鉄片の温度変化の抑制を図り、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減し、画像の高分解能化を可能としたＭＲＩ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明における磁気共鳴イメージング装置は、撮像空間に静磁場を発生させる磁石と、撮像空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、静磁場の均一度を調整するシム鉄片と、シム鉄片を任意の分布で保持するシムトレイと、核磁気共鳴を励起する高周波の送信コイルと、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、シム鉄片及びシムトレイを任意の温度に制御する温度制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、シム鉄片及びシムトレイを任意の温度に制御するため、室温変化や傾斜磁場コイルの発熱に基づく磁場調整用シム鉄片の温度変化を抑制することができる。従って、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減でき、その結果、画像の高分解能化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図１−図３を用いて、本発明におけるＭＲＩ装置について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明に係るシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置の第１の実施例を、図１及び図２を用いて説明する。本実施例は、室温変化や傾斜磁場コイルの発熱に基づく磁場調整用シム鉄片の温度変化を抑制するために、シム鉄片及びシムトレイに温度制御された空気を送風し、シム鉄片及びシムトレイの温度を所定の温度に制御するものである。
【００２３】
まず、第１の実施例における垂直磁場型オープンＭＲＩの構成について述べる。本実施例における垂直磁場型オープンＭＲＩは、撮像空間に静磁場を発生させる磁石と、撮像空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、静磁場の均一度を調整するシム鉄片と、シム鉄片を任意の分布で保持するシムトレイと、核磁気共鳴を励起する高周波の送信コイルと、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルとを備える。図１は、第１の実施例におけるシムトレイの温度制御装置の構成を示す図であり、垂直磁場型オープンＭＲＩ磁石の一磁極の断面における傾斜磁場コイル１とシムトレイ２の配置、及び本実施例に係るシムトレイ温度制御装置の構成を示している。図２は、本実施例におけるシムトレイの温度制御装置を適用した垂直磁場型オープンＭＲＩ磁石の構成を示している。図１は、図２に記載のＭＲＩ装置の下側磁石における傾斜磁場コイル１とシムトレイ２近傍を示している。図１と同様の構成が、上側磁石の傾斜磁場コイル１とシムトレイ２にも配置されている。図２に示した左右の連結柱１９を除くと、磁石の構成は、基本的に軸対象に配置される。以下、本実施例においては、図１に記載の下側磁石におけるシムトレイの温度制御装置について主に説明する。
【００２４】
図１及び図２に示したように、ケイブイン３と呼ばれる凹みの中に、シムトレイ２及び傾斜磁場コイル１が設置される。また、シムトレイ２は通常、傾斜磁場コイル１よりも内側に設置される。シムトレイ２は、ＳＵＳやＦＲＰ等の非磁性材が用いられる。磁石は基本的に軸対称形状であるため、傾斜磁場コイル１は円柱状、シムトレイ２は円板状、ケイブイン３は円筒面の凹みである。シムトレイ２には図示しない多数のネジ穴が開けられている。このネジ穴に鉄などの図示しない磁性体シムボルトをねじ込み、シムボルト群を任意の分布で設置していくことにより、シムボルトの磁化分布が誤差磁場を低減するように調整され、所望の均一磁場を実現することができる。また、ネジ穴に磁性体シムボルトをねじ込むことで、取り付け時の固定性と簡便な取り付け・取り外しとを両立させることができる。
【００２５】
シムボルト群を任意の分布に配置（つまり、シムボルトをシムトレイの任意のネジ穴に挿入）して、誤差磁場を調整する作業をシミングという。シミングは傾斜磁場コイル１を外し、シムトレイ２を露出させた状態で行う。また、シミングは、励磁磁場の誤差を計測し、その情報に基づいて実施される。そのため、シムトレイ２は、磁石が励磁できる状態で、かつ作業者が容易にアクセスできるよう、磁石容器４等の磁石本体の外側に配置する必要がある。従って、シムトレイ２は、大気と接する環境下に配置されることになり、室温の変化に応じてその温度が変化することとなる。また、シミング後にはシムトレイ２の上部に傾斜磁場コイル１が設置され、画像の取得時には、この傾斜磁場コイルが駆動される。傾斜磁場コイル１が駆動されると、強力なパルス電流が傾斜磁場コイルに流れて発熱し、その熱は、伝熱・対流・輻射によりシムトレイ２に伝達され、シムトレイ２の温度を上昇させることとなる。
【００２６】
ここで、本実施例においては、シムトレイの温度を所定の温度に制御するために、温度制御された空気をシムトレイに送風する。本実施例におけるシムトレイの温度制御装置について、以下、詳細に説明する。まず、シムトレイ２の両面、即ち、ケイブイン３底面に対向する面と傾斜磁場コイル１背面（計測空間と反対側の面）に対向する面の両側に、空気が流通する間隙５，６を設ける。傾斜磁場コイル１の側面とケイブイン３との間に形成された間隙から空気を送風する送風管７を挿入する。送風された空気が有効にシムトレイ２の表面に流れるように、傾斜磁場コイル１の側面とケイブイン３との間に形成された間隙一周に渡って、ウレタンなどで構成したパッキン８を設ける。また、送風管７と反対側の間隙には排気管９を設ける。
【００２７】
間隙５，６に空気を送風する送風管７には、送風空気を冷却するためのペルチエ冷却器１０、及び送風空気を加温するための無誘導ヒータ１１を設ける。無誘導ヒータ１１内部のヒータ線はヒータ線の通電電流を往復させた無誘導巻きとする。無誘導巻きとするのは、電流による磁場や傾斜磁場コイルやクエンチの際の主磁場との磁気的な結合による電流・電圧が発生しないようにするためである。送風管７の上流には室温の空気を吸込み、これに送風圧を掛ける送風機１２を設ける。シムトレイ２の表面には、シムトレイ２の温度を計測するための熱電対等の温度センサ１３，１４を設ける。傾斜磁場コイル１からの輻射熱が比較的大きいことから、図１のように、温度センサは傾斜磁場コイル１に対向する側とその反対側（ケイブイン３底面に対向する側）に複数設けるのが望ましい。また、室温を計測するため、室内空気の吸込み口の近傍にも外気温度センサ１５を設ける。これらの温度センサ１３，１４，１５からの情報は制御装置１６に送られる。制御装置１６は温度センサ１３，１４，１５からの情報をもとに、ペルチエ冷却器１０及び無誘導ヒータ
１１の出力を調整し、シムトレイ２の平均温度が初期温度となるように制御する。ここで初期温度とは、シミング作業を実施・終了したときの温度である。シミング作業を実施・終了したときの温度において磁石は所定の磁場強度で最も均一な磁場を実現しており、その状態を保つには、シムトレイ２がシミング作業を実施・終了したときの温度を保つ必要がある。初期温度は、磁石が使用される平均温度に近い状態か、傾斜磁場コイル１による平均的な加熱を考慮してそれより若干高い温度にしておく。
【００２８】
前述のように、傾斜磁場コイル１が大きな発熱源となることから、シムトレイ２の傾斜磁場コイルに対向する側の温度が大きく上昇することが考えられる。この温度上昇を緩和するため、傾斜磁場コイル１とシムトレイ２との間に非磁性、非電導性の薄い断熱材を配置してもよい。また、傾斜磁場コイルの発熱が大きい場合は、傾斜磁場コイルに対向する側の空気の流通量を多くするため、シムトレイの両面に設ける間隙５，６は、傾斜磁場コイルに対向する側の間隙５の方をより広くする。
【００２９】
また、図２に示すように、磁石の上側磁極と下側磁極とでは、室内への設置時の高さが１ｍ程度異なることから、暖冷気が成層化した周囲の温度は上側磁極と下側磁極とで異なることが多い。そのため、図２のように、ペルチエ冷却機１０及び無誘導ヒータ１１を上側磁極と下側磁極との上下２系統設け、独立に制御する。
【００３０】
送風管７は、磁石の磁極間の縁を経由して、外周部からケイブイン３内部へ引き回される。また、排気管９は、磁石の磁極間の縁を経由して、ケイブイン３から外周部へ引き回される。傾斜磁場コイル１の励磁に必要なパワーリードや冷却水パイプ等も同様にこの位置に配管されるため、送風管７及び排気管９をパワーリードや冷却水パイプ等と並列して設置することで、特に外観上のデメリットになることはない。
【００３１】
上述したように、本実施例におけるＭＲＩ装置は、シムトレイの温度を所定の温度に保つためのシムトレイ温度制御装置を備える。シムトレイ温度制御装置を用いてシムトレイの温度を一定に保つことにより、室温変化や傾斜磁場コイルの発熱に基づく磁場調整用シム鉄片の温度変化の抑制を図ることができる。従って、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減でき、その結果、画像の高分解能化が可能となる。また、シムトレイの温度を、シミングの際の温度に保持することにより、より高い磁場均一度を達成することができる。このような本実施例におけるＭＲＩ装置においては、特に高度な磁場安定度と均一度が必要な水・脂肪の弁別、スペクトロスコピー等の信号取得に供することができる。
【００３２】
さらに、本実施例におけるＭＲＩ装置では、温度調整された空気をシムトレイに送風することにより、シムトレイの温度を制御する。温度調整された空気をシムトレイに送風するシムトレイ温度制御装置を用いることにより、既存の加熱器や冷却器等を用いてシムトレイ温度制御装置を構成することができるため、特別な装置を必要とせず、極めて容易にシムトレイ温度制御装置を製作することが可能である。
【実施例２】
【００３３】
本発明に係るシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置の第２の実施例を、図３を用いて説明する。本実施例は、第１の実施例に記載したシムトレイ温度制御装置において、温度の均一性を確保するため、送風管７から送風される空気を分散するための給気ダクトを用いるものである。本実施例に係るシムトレイ温度制御装置の構成を以下に示す。尚、ＭＲＩ装置の全体構成は実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３４】
前述のように、傾斜磁場コイル１は円柱状、シムトレイ２は円板状、ケイブイン３は円筒面の凹みであるため、一箇所に設置した送風管７から空気を送風し、送風管７から約
１８０度の一箇所に設置した排気管から排気しようとすると、温度の不均一が発生する。この温度不均一を緩和するには、給気ダクトを用いて、ある範囲の角度まで円周に沿って給気を分散させるのが有効である。図３は、本実施例におけるシムトレイ温度制御装置のダクトの形状を示す図である。図３に示すように、本実施例におけるシムトレイ温度制御装置のダクトは、先端を塞いだＣ形の給気ダクト１８であり、複数の給気穴１７が設けられている。給気穴１７は円の中心に向かって空気が噴出するように開けられている。
【００３５】
本実施例におけるシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置においては、シムトレイを所定の温度に制御できるため、第１の実施例と同様に、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減でき、その結果、画像の高分解能化が可能となる。さらに、本実施例におけるシムトレイ温度制御装置は、送風管から送風される空気を分散してシムトレイに給気することができるので、温度の均一性を確保することができる。
【実施例３】
【００３６】
本発明に係るシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置の第３の実施例を説明する。本実施例は、第１の実施例に記載したシムトレイ温度制御装置の代わりに、熱良導体からなる板材をシム鉄片及びシムトレイに接触するように設けたものであり、熱電ヒートポンプにより熱良導体からなる板材の温度を調整して、シム鉄片及びシムトレイを任意の温度に制御する。
【００３７】
本実施例におけるシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置においては、シムトレイを所定の温度に制御するため、第１の実施例と同様に、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減でき、その結果、画像の高分解能化が可能となる。さらに、本実施例におけるシムトレイ温度制御装置は、熱電ヒートポンプにより、シム鉄片及びシムトレイに接触（または熱的に接触）するように設けられた熱良導体からなる板材の温度を調整して、シム鉄片及びシムトレイの温度を制御するので、実施例１に記載した温度制御装置を用いる場合よりも直接的にシムトレイの温度制御が可能となり、より正確且つ詳細な温度制御を行うことができる。
【実施例４】
【００３８】
本発明に係るシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置の第４の実施例を説明する。本実施例は、第１の実施例に記載したシムトレイ温度制御装置の代わりに、シムトレイ上に接合して均一に引き回したヒータ線を用いてシムトレイを加熱するものである。本実施例に係るシムトレイ温度制御装置の構成を以下に示す。
【００３９】
本実施例におけるシムトレイ温度制御装置においては、シムトレイ上にヒータ線が接合され、このヒータ線はシムトレイ上を均一に引き回される。ヒータ線に電流を流すことにより、シムトレイを任意の温度に加温することができる。
【００４０】
運転時には、傾斜磁場コイルからの入熱により、シムトレイは室温より高い温度になることが想定される。しかし、ヒータ線単独では、これを冷却することはできない。そこで、シミング時には、シムトレイとシム鉄が予め運転想定温度になるよう、ヒータ線によって加温した状態に保つ。
【００４１】
シミング終了後、傾斜磁場コイルを取り付け、傾斜磁場コイルを駆動させる。傾斜磁場コイルを駆動させると、シムトレイはさらに加熱されるが、その際、前記運転想定温度より上がる分、ヒータ線の通電電流を下げ、前記運転想定温度になるよう調整する。このように、ヒータ線による温度制御は、シミング時に運転想定温度まで加温するという配慮が必要になるが、冷却装置が不要なため装置が簡便になるとともに、装置内に挿入するヒータ線は細い電線だけで済むという利点がある。ヒータ線は、ヒータ線の電流が発生する磁場により撮像空間に外乱を与えないように、電流を往復させて発生磁場をキャンセルする無誘導配線になるように配置する。
【００４２】
本実施例におけるシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置においては、シムトレイをヒータ線の加温により所定の温度に制御するため、第１の実施例と同様に、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減でき、その結果、画像の高分解能化が可能となる。さらに、本実施例におけるシムトレイ温度制御装置は、ヒータ線の加温のみによりシムトレイを所定の温度に制御することができるため、冷却装置が不要であり、シムトレイ温度制御装置の構成が簡便になる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施例におけるシムトレイの温度制御装置の構成を示す図。
【図２】第１の実施例におけるシムトレイの温度制御装置を適用した垂直磁場型オープンＭＲＩ磁石の構成を示す図。
【図３】第３の実施例におけるシムトレイ温度制御装置のダクトの形状を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１ 傾斜磁場コイル
２ シムトレイ
３ ケイブイン
４ 真空容器
５ 間隙（傾斜磁場コイル側）
６ 間隙（ケイブイン底面側）
７ 送風管
８ パッキン
９ 排気管
１０ ペルチエ冷却器
１１ 無誘導ヒータ
１２ 送風機
１３ 温度センサ（傾斜磁場コイル対向側）
１４ 温度センサ（ケイブイン対向側）
１５ 外気温度センサ
１６ 制御装置
１７ 給気穴
１８ 給気ダクト
１９ 連結柱
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核磁気共鳴イメージング（ニュークレア・マグネティック・レゾナンス・イメージング（Nuclear Magnetic Resonance Imaging）、以下「ＭＲＩ」という。）装置に係り、特に、室温変化や傾斜磁場コイル等に基づくシム鉄の温度変化による磁場変動を抑制するためのシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩは、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance、核磁気共鳴）現象を利用したイメージング法である。ＮＭＲは、ある種の原子核（ＮＭＲ核種）を均一な静磁場中に置いた場合に、特定の周波数（ラーモア周波数）の電波エネルギーを選択的に吸収する現象である。ＮＭＲイメージング法は、非電離電磁放射線（電波）と静磁場，傾斜磁場の組み合わせにより対象核種の存在密度を画像化するものである。ＮＭＲは原子核の電波に対する共鳴現象として捉えられる。
【０００３】
ＮＭＲのイメージング法には、励起電波パルスの照射直後に原子核が放出する電磁誘導（ＦｌＤ：Free lnduotion Decay、自由誘導減衰信号）を測定する方法や、９０°パルスと１８０°パルスの組み合わせによるエコー信号を利用する方法等がある。
【０００４】
２次元の画像（ＭＲＩ）に再構成する方法は、波動の３要素、即ち周波数（波長），位相，振幅を利用する。デジタル画像にするには、ｘ，ｙ座標とその座標における階調（信号強度）が全てのマトリックスにおいて決定されることが必要である。ＭＲＩでは、信号強度に振幅を、ｘ，ｙ座標に周波数（波長）及び位相を使用している。周波数，位相及びスライス選択（後述する断層面を意味する。）の何れも傾斜（勾配）磁場を静磁場中に発生させることで、位置情報を持った信号強度を決めることができる。
【０００５】
周波数情報を数学的に計算する手法として、フーリエ変換法（Fourier transform 、時空間データを周波数空間データに変換する計算法）が使用されている。
【０００６】
周波数方向の読み出し方は、ｘ軸方向にａＴ／ｍ（１Ｔ（テスラ）＝１０ｋＧ（キロガウス）、１メートル単位長あたりの磁場変化≡傾斜磁場）の傾斜磁場を静磁場Ｂ０の空間に発生させると、ｘ軸方向の有効静磁界によるｘ座標上の周波数νｘは以下の式で与えられる。
【０００７】
νｘ＝γ／２π×（Ｂ０＋ａｘ）
Ｂ０：静磁場強度，γ：回転磁比，ａ：傾斜磁場
ｘ軸方向の情報は一度に得ることができ、情報を得る方向という意味で、読み出し方向という。
【０００８】
位相方向も同様にｙ軸方向に傾斜磁場をかけるが、この磁場は読み出し方向の磁場強度よりはるかに小さく、位相空問３６０°をマトリックスサイズに応じて分割し、信号を取る度に分割回数だけ変化させなければならない。このため、ＮＭＲ信号を得るためのパルスの組み合わせを分割回数だけ繰り返す必要がある。このＲＦパルスの一連の繰り返しを、ＭＲＩのパルス系列と呼んでいる。
【０００９】
断層画像を作るためには、断層面（スライス）の厚さを選択する必要がある。スライス選択は、スライス断面に垂直な軸に沿って、傾斜磁場を発生させることで可能となる。この傾斜磁場が最も強カな傾斜磁場であり、スライス厚を薄くするために磁場強度を強くする。
【００１０】
医療用ＭＲＩは、主に生体における水素原子核の核磁気共鳴信号の三次元分布を画像化する。このため生体組織の水素原子の含有量に応じた画像濃淡を得ることができ、その結果、組織の形、即ち形態画像を得ることができる。
【００１１】
磁気共鳴信号の三次元分布を画像化する空聞の静磁場の強度が所定の値から変化したり、静磁場の均一度が乱れたりすると、信号の周波数や位相が変化するため、画像に乱れが生じる。従って、医療用ＭＲＩではppm レベルの極めて高い磁場均一度と安定度が要求される。さらに、近年進展している技術としてＭＲスペクトロスコピーがある。ＭＲスペクトロスコピーは、磁気共鳴周波数の化学シフトからその物質を同定する技術であり、生体内の特定物質の分布情報を得ることができる。この化学シフト量は極めて僅かなため、その弁別においても、より一層の高い磁場均一度と安定度が求められる。
【００１２】
一方、傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルには強大なパルス電流が繰返し通電されるため発熱が大きくなるが、近年の高磁場型の磁石では、傾斜磁場コイルにおける発熱が大きくなる傾向にある。そして、傾斜磁場コイルは、静磁場の分布を微調整するシム鉄片の近傍に配置されるため、傾斜磁場コイルの発熱により、シム鉄片は温度変動を受けやすくなる。
【００１３】
一般に、鉄などの強磁性体の飽和磁化は、温度が高くなると弱まる性質がある。これは、磁化を作り出す内部の原子スピンの配向が、熱エネルギーでランダム化されることが主な要因である。従って、ＭＲＩに使用される永久磁石の磁性体、磁場の強化・補正用の磁極，継鉄，微調整用のシム鉄片等が温度変動を受けると、撮像空聞の磁場強度や均一度が変動する。
【００１４】
ＭＲＩの磁石及び磁石周辺の温度変化によって引き起こされる磁場変動を抑制する発明として、Ｘ軸用傾斜磁場コイルとＹ軸用傾斜磁場コイルとの間に熱吸収板を取リ付け、この熱吸収板の溝に熱を伝達するヒートパイプを接合し、ヒートパイプの先端に取り付けたフィンにより、自由空間に熱を放熱するものがある（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１においては、傾斜磁場コイルの駆動により発生した熱が、傾斜磁場コイルと静磁場発生磁気回路の磁極片との間隙にこもることなく、自由空間に逃がすことができ、静磁場発生磁気回路の温度を安定化することができる。しかし、特許文献１に記載の技術は、傾斜磁場コイルの発熱を外部に放出させるものであり、室温の変化に対応させることについては考慮されていない。
【００１５】
傾斜磁場コイルの発熱が永久磁石の磁極を加熱することを、熱良導体とヒートポンプとを用いて抑止するものもある（例えば、特許文献２参照。）。また、特許文献２においては、温度センサにより熱電ヒートポンプを制御している。
【００１６】
さらに、磁石及びその周辺の温度を検出して、シムコイルで磁場を補正するものがある（例えば、特許文献３参照。）。シムトレイの温度変化では、一般に多数のモードの誤差磁場が発生するため、この変化の全てをシムコイルで補正することは困難である。これを補正するには、シムトレイを直接温度管理することが必要である。
【００１７】
【特許文献１】特開平５−２８５１１９号公報
【特許文献２】特表２００３−５２４４４５号公報
【特許文献３】特開２０００−３４２５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、室温変化や傾斜磁場コイルの発熱に基づく磁場調整用シム鉄片の温度変化の抑制を図り、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減し、画像の高分解能化を可能としたＭＲＩ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明における磁気共鳴イメージング装置は、撮像空間に静磁場を発生させる磁石と、撮像空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、静磁場の均一度を調整するシム鉄片と、シム鉄片を任意の分布で保持するシムトレイと、核磁気共鳴を励起する高周波の送信コイルと、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、シム鉄片及びシムトレイを任意の温度に制御する温度制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、シム鉄片及びシムトレイを任意の温度に制御するため、室温変化や傾斜磁場コイルの発熱に基づく磁場調整用シム鉄片の温度変化を抑制することができる。従って、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減でき、その結果、画像の高分解能化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図１−図３を用いて、本発明におけるＭＲＩ装置について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明に係るシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置の第１の実施例を、図１及び図２を用いて説明する。本実施例は、室温変化や傾斜磁場コイルの発熱に基づく磁場調整用シム鉄片の温度変化を抑制するために、シム鉄片及びシムトレイに温度制御された空気を送風し、シム鉄片及びシムトレイの温度を所定の温度に制御するものである。
【００２３】
まず、第１の実施例における垂直磁場型オープンＭＲＩの構成について述べる。本実施例における垂直磁場型オープンＭＲＩは、撮像空間に静磁場を発生させる磁石と、撮像空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、静磁場の均一度を調整するシム鉄片と、シム鉄片を任意の分布で保持するシムトレイと、核磁気共鳴を励起する高周波の送信コイルと、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルとを備える。図１は、第１の実施例におけるシムトレイの温度制御装置の構成を示す図であり、垂直磁場型オープンＭＲＩ磁石の一磁極の断面における傾斜磁場コイル１とシムトレイ２の配置、及び本実施例に係るシムトレイ温度制御装置の構成を示している。図２は、本実施例におけるシムトレイの温度制御装置を適用した垂直磁場型オープンＭＲＩ磁石の構成を示している。図１は、図２に記載のＭＲＩ装置の下側磁石における傾斜磁場コイル１とシムトレイ２近傍を示している。図１と同様の構成が、上側磁石の傾斜磁場コイル１とシムトレイ２にも配置されている。図２に示した左右の連結柱１９を除くと、磁石の構成は、基本的に軸対象に配置される。以下、本実施例においては、図１に記載の下側磁石におけるシムトレイの温度制御装置について主に説明する。
【００２４】
図１及び図２に示したように、ケイブイン３と呼ばれる凹みの中に、シムトレイ２及び傾斜磁場コイル１が設置される。また、シムトレイ２は通常、傾斜磁場コイル１よりも内側に設置される。シムトレイ２は、ＳＵＳやＦＲＰ等の非磁性材が用いられる。磁石は基本的に軸対称形状であるため、傾斜磁場コイル１は円柱状、シムトレイ２は円板状、ケイブイン３は円筒面の凹みである。シムトレイ２には図示しない多数のネジ穴が開けられている。このネジ穴に鉄などの図示しない磁性体シムボルトをねじ込み、シムボルト群を任意の分布で設置していくことにより、シムボルトの磁化分布が誤差磁場を低減するように調整され、所望の均一磁場を実現することができる。また、ネジ穴に磁性体シムボルトをねじ込むことで、取り付け時の固定性と簡便な取り付け・取り外しとを両立させることができる。
【００２５】
シムボルト群を任意の分布に配置（つまり、シムボルトをシムトレイの任意のネジ穴に挿入）して、誤差磁場を調整する作業をシミングという。シミングは傾斜磁場コイル１を外し、シムトレイ２を露出させた状態で行う。また、シミングは、励磁磁場の誤差を計測し、その情報に基づいて実施される。そのため、シムトレイ２は、磁石が励磁できる状態で、かつ作業者が容易にアクセスできるよう、磁石容器４等の磁石本体の外側に配置する必要がある。従って、シムトレイ２は、大気と接する環境下に配置されることになり、室温の変化に応じてその温度が変化することとなる。また、シミング後にはシムトレイ２の上部に傾斜磁場コイル１が設置され、画像の取得時には、この傾斜磁場コイルが駆動される。傾斜磁場コイル１が駆動されると、強力なパルス電流が傾斜磁場コイルに流れて発熱し、その熱は、伝熱・対流・輻射によりシムトレイ２に伝達され、シムトレイ２の温度を上昇させることとなる。
【００２６】
ここで、本実施例においては、シムトレイの温度を所定の温度に制御するために、温度制御された空気をシムトレイに送風する。本実施例におけるシムトレイの温度制御装置について、以下、詳細に説明する。まず、シムトレイ２の両面、即ち、ケイブイン３底面に対向する面と傾斜磁場コイル１背面（計測空間と反対側の面）に対向する面の両側に、空気が流通する間隙５，６を設ける。傾斜磁場コイル１の側面とケイブイン３との間に形成された間隙から空気を送風する送風管７を挿入する。送風された空気が有効にシムトレイ２の表面に流れるように、傾斜磁場コイル１の側面とケイブイン３との間に形成された間隙一周に渡って、ウレタンなどで構成したパッキン８を設ける。また、送風管７と反対側の間隙には排気管９を設ける。
【００２７】
間隙５，６に空気を送風する送風管７には、送風空気を冷却するためのペルチエ冷却器１０、及び送風空気を加温するための無誘導ヒータ１１を設ける。無誘導ヒータ１１内部のヒータ線はヒータ線の通電電流を往復させた無誘導巻きとする。無誘導巻きとするのは、電流による磁場や傾斜磁場コイルやクエンチの際の主磁場との磁気的な結合による電流・電圧が発生しないようにするためである。送風管７の上流には室温の空気を吸込み、これに送風圧を掛ける送風機１２を設ける。シムトレイ２の表面には、シムトレイ２の温度を計測するための熱電対等の温度センサ１３，１４を設ける。傾斜磁場コイル１からの輻射熱が比較的大きいことから、図１のように、温度センサは傾斜磁場コイル１に対向する側とその反対側（ケイブイン３底面に対向する側）に複数設けるのが望ましい。また、室温を計測するため、室内空気の吸込み口の近傍にも外気温度センサ１５を設ける。これらの温度センサ１３，１４，１５からの情報は制御装置１６に送られる。制御装置１６は温度センサ１３，１４，１５からの情報をもとに、ペルチエ冷却器１０及び無誘導ヒータ
１１の出力を調整し、シムトレイ２の平均温度が初期温度となるように制御する。ここで初期温度とは、シミング作業を実施・終了したときの温度である。シミング作業を実施・終了したときの温度において磁石は所定の磁場強度で最も均一な磁場を実現しており、その状態を保つには、シムトレイ２がシミング作業を実施・終了したときの温度を保つ必要がある。初期温度は、磁石が使用される平均温度に近い状態か、傾斜磁場コイル１による平均的な加熱を考慮してそれより若干高い温度にしておく。
【００２８】
前述のように、傾斜磁場コイル１が大きな発熱源となることから、シムトレイ２の傾斜磁場コイルに対向する側の温度が大きく上昇することが考えられる。この温度上昇を緩和するため、傾斜磁場コイル１とシムトレイ２との間に非磁性、非電導性の薄い断熱材を配置してもよい。また、傾斜磁場コイルの発熱が大きい場合は、傾斜磁場コイルに対向する側の空気の流通量を多くするため、シムトレイの両面に設ける間隙５，６は、傾斜磁場コイルに対向する側の間隙５の方をより広くする。
【００２９】
また、図２に示すように、磁石の上側磁極と下側磁極とでは、室内への設置時の高さが１ｍ程度異なることから、暖冷気が成層化した周囲の温度は上側磁極と下側磁極とで異なることが多い。そのため、図２のように、ペルチエ冷却機１０及び無誘導ヒータ１１を上側磁極と下側磁極との上下２系統設け、独立に制御する。
【００３０】
送風管７は、磁石の磁極間の縁を経由して、外周部からケイブイン３内部へ引き回される。また、排気管９は、磁石の磁極間の縁を経由して、ケイブイン３から外周部へ引き回される。傾斜磁場コイル１の励磁に必要なパワーリードや冷却水パイプ等も同様にこの位置に配管されるため、送風管７及び排気管９をパワーリードや冷却水パイプ等と並列して設置することで、特に外観上のデメリットになることはない。
【００３１】
上述したように、本実施例におけるＭＲＩ装置は、シムトレイの温度を所定の温度に保つためのシムトレイ温度制御装置を備える。シムトレイ温度制御装置を用いてシムトレイの温度を一定に保つことにより、室温変化や傾斜磁場コイルの発熱に基づく磁場調整用シム鉄片の温度変化の抑制を図ることができる。従って、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減でき、その結果、画像の高分解能化が可能となる。また、シムトレイの温度を、シミングの際の温度に保持することにより、より高い磁場均一度を達成することができる。このような本実施例におけるＭＲＩ装置においては、特に高度な磁場安定度と均一度が必要な水・脂肪の弁別、スペクトロスコピー等の信号取得に供することができる。
【００３２】
さらに、本実施例におけるＭＲＩ装置では、温度調整された空気をシムトレイに送風することにより、シムトレイの温度を制御する。温度調整された空気をシムトレイに送風するシムトレイ温度制御装置を用いることにより、既存の加熱器や冷却器等を用いてシムトレイ温度制御装置を構成することができるため、特別な装置を必要とせず、極めて容易にシムトレイ温度制御装置を製作することが可能である。
【実施例２】
【００３３】
本発明に係るシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置の第２の実施例を、図３を用いて説明する。本実施例は、第１の実施例に記載したシムトレイ温度制御装置において、温度の均一性を確保するため、送風管７から送風される空気を分散するための給気ダクトを用いるものである。本実施例に係るシムトレイ温度制御装置の構成を以下に示す。尚、ＭＲＩ装置の全体構成は実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３４】
前述のように、傾斜磁場コイル１は円柱状、シムトレイ２は円板状、ケイブイン３は円筒面の凹みであるため、一箇所に設置した送風管７から空気を送風し、送風管７から約
１８０度の一箇所に設置した排気管から排気しようとすると、温度の不均一が発生する。この温度不均一を緩和するには、給気ダクトを用いて、ある範囲の角度まで円周に沿って給気を分散させるのが有効である。図３は、本実施例におけるシムトレイ温度制御装置のダクトの形状を示す図である。図３に示すように、本実施例におけるシムトレイ温度制御装置のダクトは、先端を塞いだＣ形の給気ダクト１８であり、複数の給気穴１７が設けられている。給気穴１７は円の中心に向かって空気が噴出するように開けられている。
【００３５】
本実施例におけるシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置においては、シムトレイを所定の温度に制御できるため、第１の実施例と同様に、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減でき、その結果、画像の高分解能化が可能となる。さらに、本実施例におけるシムトレイ温度制御装置は、送風管から送風される空気を分散してシムトレイに給気することができるので、温度の均一性を確保することができる。
【実施例３】
【００３６】
本発明に係るシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置の第３の実施例を説明する。本実施例は、第１の実施例に記載したシムトレイ温度制御装置の代わりに、熱良導体からなる板材をシム鉄片及びシムトレイに接触するように設けたものであり、熱電ヒートポンプにより熱良導体からなる板材の温度を調整して、シム鉄片及びシムトレイを任意の温度に制御する。
【００３７】
本実施例におけるシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置においては、シムトレイを所定の温度に制御するため、第１の実施例と同様に、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減でき、その結果、画像の高分解能化が可能となる。さらに、本実施例におけるシムトレイ温度制御装置は、熱電ヒートポンプにより、シム鉄片及びシムトレイに接触（または熱的に接触）するように設けられた熱良導体からなる板材の温度を調整して、シム鉄片及びシムトレイの温度を制御するので、実施例１に記載した温度制御装置を用いる場合よりも直接的にシムトレイの温度制御が可能となり、より正確且つ詳細な温度制御を行うことができる。
【実施例４】
【００３８】
本発明に係るシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置の第４の実施例を説明する。本実施例は、第１の実施例に記載したシムトレイ温度制御装置の代わりに、シムトレイ上に接合して均一に引き回したヒータ線を用いてシムトレイを加熱するものである。本実施例に係るシムトレイ温度制御装置の構成を以下に示す。
【００３９】
本実施例におけるシムトレイ温度制御装置においては、シムトレイ上にヒータ線が接合され、このヒータ線はシムトレイ上を均一に引き回される。ヒータ線に電流を流すことにより、シムトレイを任意の温度に加温することができる。
【００４０】
運転時には、傾斜磁場コイルからの入熱により、シムトレイは室温より高い温度になることが想定される。しかし、ヒータ線単独では、これを冷却することはできない。そこで、シミング時には、シムトレイとシム鉄が予め運転想定温度になるよう、ヒータ線によって加温した状態に保つ。
【００４１】
シミング終了後、傾斜磁場コイルを取り付け、傾斜磁場コイルを駆動させる。傾斜磁場コイルを駆動させると、シムトレイはさらに加熱されるが、その際、前記運転想定温度より上がる分、ヒータ線の通電電流を下げ、前記運転想定温度になるよう調整する。このように、ヒータ線による温度制御は、シミング時に運転想定温度まで加温するという配慮が必要になるが、冷却装置が不要なため装置が簡便になるとともに、装置内に挿入するヒータ線は細い電線だけで済むという利点がある。ヒータ線は、ヒータ線の電流が発生する磁場により撮像空間に外乱を与えないように、電流を往復させて発生磁場をキャンセルする無誘導配線になるように配置する。
【００４２】
本実施例におけるシムトレイ温度制御装置を備えたＭＲＩ装置においては、シムトレイをヒータ線の加温により所定の温度に制御するため、第１の実施例と同様に、磁場強度及び磁場均一度の変動を低減でき、その結果、画像の高分解能化が可能となる。さらに、本実施例におけるシムトレイ温度制御装置は、ヒータ線の加温のみによりシムトレイを所定の温度に制御することができるため、冷却装置が不要であり、シムトレイ温度制御装置の構成が簡便になる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施例におけるシムトレイの温度制御装置の構成を示す図。
【図２】第１の実施例におけるシムトレイの温度制御装置を適用した垂直磁場型オープンＭＲＩ磁石の構成を示す図。
【図３】第３の実施例におけるシムトレイ温度制御装置のダクトの形状を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１ 傾斜磁場コイル
２ シムトレイ
３ ケイブイン
４ 真空容器
５ 間隙（傾斜磁場コイル側）
６ 間隙（ケイブイン底面側）
７ 送風管
８ パッキン
９ 排気管
１０ ペルチエ冷却器
１１ 無誘導ヒータ
１２ 送風機
１３ 温度センサ（傾斜磁場コイル対向側）
１４ 温度センサ（ケイブイン対向側）
１５ 外気温度センサ
１６ 制御装置
１７ 給気穴
１８ 給気ダクト
１９ 連結柱
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像空間に静磁場を発生させる磁石と、前記撮像空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、静磁場の均一度を調整するシム鉄片と、前記シム鉄片を任意の分布で保持するシムトレイと、核磁気共鳴を励起する高周波の送信コイルと、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、前記シム鉄片及び前記シムトレイを任意の温度に制御する温度制御装置と、を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
撮像空間に静磁場を発生させる磁石と、前記撮像空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、静磁場の均一度を調整するシム鉄片と、前記シム鉄片を任意の分布で保持するシムトレイと、核磁気共鳴を励起する高周波の送信コイルと、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、前記シム鉄片及び前記シムトレイの温度を任意の範囲内で保持する温度制御装置と、を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、前記シムトレイの周囲に設けられた間隙に温度を調整した空気を送風することにより、前記シム鉄片及び前記シムトレイを任意の温度に制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、前記間隙に空気を送風する送風管、並びに前記間隙に送風する空気を冷却する冷却器及び前記間隙に送風する空気を加熱する加熱器のうち少なくとも何れかを備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記冷却器はペルチエ冷却器であることを特徴とする核磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記加熱器は無誘導巻きの電熱線で構成されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項３乃至６の何れかに記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記間隙のうち、前記シムトレイと前記傾斜磁場コイルとの間に形成された第１の間隙における空気の流通量は、前記シムトレイを挟んで前記傾斜磁場コイルとは反対側に形成された第２の間隙よりも大きいことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記第１の間隙は、前記第２の間隙よりも大きいことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
請求項３乃至８の何れかに記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度調整装置は、前記送風管に接続されるとともに、前記間隙に沿って位置する円弧状のダクトを備え、
前記温度制御装置により温度が調整された空気が、前記ダクトに設けられた給気穴を介して、前記シム鉄片及び前記シムトレイに給気されることを特徴とする核磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
請求項３乃至９の何れかに記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、前記シム鉄片及び前記シムトレイのうち少なくとも何れかの温度を計測する温度計測装置を備え、
前記温度制御装置は、前記温度計測装置により得られた前記シム鉄片及び前記シムトレイのうち少なくとも何れかの計測値に基づいて、前記冷却器及び前記加熱器のうち少なくとも何れかを制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、熱電ヒートポンプと、前記熱電ヒートポンプに接続されるとともに、前記シム鉄片及び前記シムトレイのうち少なくとも何れかに熱的に接続された熱良導体と、を備え、
前記熱伝導ヒートポンプにより前記熱良導体を加熱することにより、前記シム鉄片及び前記シムトレイを任意の温度に制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、前記シム鉄片及び前記シムトレイのうち少なくとも何れかの温度を計測する温度計測装置を備え、
前記温度制御装置は、前記温度計測装置により得られた前記シム鉄片及び前記シムトレイのうち少なくとも何れかの計測値に基づいて、前記熱ヒートポンプを制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れかに記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、前記磁気共鳴イメージング装置外部の室温と、前記シム鉄片及び前記シムトレイのうち少なくとも何れかの温度との温度差に基づいて、前記シム鉄片及び前記シムトレイの温度を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、前記シム鉄片の前記シムトレイへの挿入作業であるシミング作業の際の前記シム鉄片又は前記シムトレイの温度となるように、前記シム鉄片及び前記シムトレイの温度を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１】
撮像空間に静磁場を発生させる磁石と、前記撮像空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、静磁場の均一度を調整するシム鉄片と、前記シム鉄片を任意の分布で保持するシムトレイと、核磁気共鳴を励起する高周波の送信コイルと、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、前記シム鉄片及び前記シムトレイを任意の温度に制御する温度制御装置と、を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
撮像空間に静磁場を発生させる磁石と、前記撮像空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、静磁場の均一度を調整するシム鉄片と、前記シム鉄片を任意の分布で保持するシムトレイと、核磁気共鳴を励起する高周波の送信コイルと、被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、前記シム鉄片及び前記シムトレイの温度を任意の範囲内で保持する温度制御装置と、を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、前記シムトレイの周囲に設けられた間隙に温度を調整した空気を送風することにより、前記シム鉄片及び前記シムトレイを任意の温度に制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、前記間隙に空気を送風する送風管、並びに前記間隙に送風する空気を冷却する冷却器及び前記間隙に送風する空気を加熱する加熱器のうち少なくとも何れかを備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記冷却器はペルチエ冷却器であることを特徴とする核磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記加熱器は無誘導巻きの電熱線で構成されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項３乃至６の何れかに記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記間隙のうち、前記シムトレイと前記傾斜磁場コイルとの間に形成された第１の間隙における空気の流通量は、前記シムトレイを挟んで前記傾斜磁場コイルとは反対側に形成された第２の間隙よりも大きいことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記第１の間隙は、前記第２の間隙よりも大きいことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
請求項３乃至８の何れかに記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度調整装置は、前記送風管に接続されるとともに、前記間隙に沿って位置する円弧状のダクトを備え、
前記温度制御装置により温度が調整された空気が、前記ダクトに設けられた給気穴を介して、前記シム鉄片及び前記シムトレイに給気されることを特徴とする核磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
請求項３乃至９の何れかに記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、前記シム鉄片及び前記シムトレイのうち少なくとも何れかの温度を計測する温度計測装置を備え、
前記温度制御装置は、前記温度計測装置により得られた前記シム鉄片及び前記シムトレイのうち少なくとも何れかの計測値に基づいて、前記冷却器及び前記加熱器のうち少なくとも何れかを制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、熱電ヒートポンプと、前記熱電ヒートポンプに接続されるとともに、前記シム鉄片及び前記シムトレイのうち少なくとも何れかに熱的に接続された熱良導体と、を備え、
前記熱伝導ヒートポンプにより前記熱良導体を加熱することにより、前記シム鉄片及び前記シムトレイを任意の温度に制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、前記シム鉄片及び前記シムトレイのうち少なくとも何れかの温度を計測する温度計測装置を備え、
前記温度制御装置は、前記温度計測装置により得られた前記シム鉄片及び前記シムトレイのうち少なくとも何れかの計測値に基づいて、前記熱ヒートポンプを制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れかに記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、前記磁気共鳴イメージング装置外部の室温と、前記シム鉄片及び前記シムトレイのうち少なくとも何れかの温度との温度差に基づいて、前記シム鉄片及び前記シムトレイの温度を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記温度制御装置は、前記シム鉄片の前記シムトレイへの挿入作業であるシミング作業の際の前記シム鉄片又は前記シムトレイの温度となるように、前記シム鉄片及び前記シムトレイの温度を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１２５９２８（Ｐ２００８−１２５９２８Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１６４４５（Ｐ２００６−３１６４４５）
【出願日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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