磁気共鳴イメージング装置および傾斜磁場コイル冷却制御方法
【課題】傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置のフィードバック制御の遅れに起因する中心周波数（ｆ０）の変動を低減すること。
【解決手段】フィードフォワード制御部２１１が、パルスシーケンスのパワーデューティおよび撮影時間ならびに傾斜磁場コイル２０の現在の温度に基づいて傾斜磁場コイル２０の最大値を予測する。そして、最大値が所定の上限値以上になる場合にはプレスキャン開始時に冷却装置２００の通水を開始するように温度調整部２１３に指示し、温度調整部２１３が指示に基づいて通水を開始する。
【解決手段】フィードフォワード制御部２１１が、パルスシーケンスのパワーデューティおよび撮影時間ならびに傾斜磁場コイル２０の現在の温度に基づいて傾斜磁場コイル２０の最大値を予測する。そして、最大値が所定の上限値以上になる場合にはプレスキャン開始時に冷却装置２００の通水を開始するように温度調整部２１３に指示し、温度調整部２１３が指示に基づいて通水を開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルを冷却する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」と呼ぶ。）は、磁気共鳴現象を利用して被検体内の画像を撮像する装置であり、撮像領域に静磁場を発生させるための静磁場磁石や、静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加するための傾斜磁場コイル、傾斜磁場が印加された被検体から磁気共鳴信号を受信するための高周波コイルなど、撮像を行うための各種のユニットを備えている。
【０００３】
かかるユニットの中には、撮像中に熱を発生するものが存在する。特に、傾斜磁場コイルは、パルスシーケンス（ＲＦパルス、傾斜磁場パルスのＯＮ／ＯＦＦ、振幅などを示す一連のタイムチャート）に応じてパルス電流が繰り返し供給されるため撮像中の発熱が顕著である。そのため、通常、ＭＲＩ装置には、傾斜磁場コイルを冷却するための冷却装置（チラー）が備えられる。この冷却装置は、例えば、熱交換器や循環ポンプを有し、傾斜磁場コイルに設けられた冷却管に水などの冷媒を循環させることによって、傾斜磁場コイルを冷却する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ここで、上記した傾斜磁場コイルには、撮像領域内の静磁場不均一を補正するための鉄シムが設けられる場合があるが、この鉄シムは、傾斜磁場コイルの温度が変動すると、その影響で透磁率が変化する。そして、鉄シムの透磁率が変化すると、撮像領域内の静磁場均一度に変化が生じ、特に、磁気共鳴の中心周波数（ｆ０）の変化が顕著に生じる。
【０００５】
中心周波数（ｆ０）の変動は、脂肪抑止の妨げや、画像にアーティファクトを生じさせる原因となることが知られている。したがって、安定した画質の画像を得るためには、鉄シムの温度の変動を抑えることが重要となる。そこで、通常、ＭＲＩ装置では、図８に示すように、温度センサーなどを用いて傾斜磁場コイル２０の温度Ｔを検出し、検出した温度Ｔの変化に応じて冷却装置４００をフィードバック制御することによって、傾斜磁場コイルの温度の変動を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３１１９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、フィードバック制御による冷却では、制御に遅れが生じるため、鉄シム温度の変動幅が大きくなり、中心周波数（ｆ０）の変動が大きくなってしまう。このため、制御の遅れに起因する鉄シム温度の変動幅を低減する技術が求められている。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術による課題を解消するためになされたものであり、冷却制御の遅れに起因する鉄シム温度の変動幅を少なくし、中心周波数（ｆ０）の変動を低減することができる磁気共鳴イメージング装置および傾斜磁場コイル冷却制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置と、前記冷却装置を制御する制御部とを備え、前記傾斜磁場コイルは、前記傾斜磁場を発生させるメインコイルと、前記メインコイルの外側に漏洩する磁場をキャンセルするシールドコイルとを有し、前記制御部は、前記被検体の撮像に用いられるパルスシーケンスの撮像パラメータから算出され、前記メインコイルおよび前記シールドコイルに供給される電流のパワーデューティに基づいて前記冷却装置を制御する。
【００１０】
また、本発明の他の態様に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置と、前記冷却装置を制御する制御部とを備え、前記制御部は、磁気共鳴の中心周波数（ｆ０）の変動量に基づいて前記冷却装置を制御する。
【００１１】
また、本発明の他の態様に係る傾斜磁場コイル冷却制御方法は、被検体の撮像に用いられるパルスシーケンスの撮像パラメータに基づいて、静磁場内に置かれた前記被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルが有するメインコイルおよびシールドコイルに供給される電流のパワーデューティを取得し、取得されたパワーデューティに基づいて、前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置を制御する、ことを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、冷却装置のフィードバック制御の遅れに起因する傾斜磁場コイルの温度変動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施例１に係る冷却装置の制御方法を説明するための説明図である。
【図２】図２は、本実施例１に係るＭＲＩ装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、傾斜磁場コイルの構造を示す斜視図である。
【図４】図４は、傾斜磁場コイルの内部構造を示す構造図である。
【図５】図５は、制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】図６は、フィードフォワード制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施例２に係る冷却装置の制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】図８は、傾斜磁場コイルの従来の冷却方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る磁気共鳴イメージング装置および傾斜磁場コイル冷却制御方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下に示す実施例では、冷却管を循環させる冷媒として、水（以下、「冷却水」と呼ぶ）を用いた場合について説明するが、本実施例はこれに限られるわけではなく、他の種類の冷媒を用いた場合でも同様に適用することが可能である。
【実施例１】
【００１５】
まず、本実施例１に係る冷却装置の制御方法について説明する。図１は、本実施例１に係る冷却装置の制御方法を説明するための説明図である。同図に示すように、この冷却装置２００は、フィードバック制御に加えてフィードフォワード制御を行う。ここで、フィードフォワード制御とは、フィードバックループがなく、所定の制御プランに従って行う制御のことである。このフィードフォワード制御では、パルスシーケンスの実行前に冷却装置の冷却動作を開始する。
【００１６】
傾斜磁場コイル２０はパルスシーケンスに従って印加される電流パルスによって発熱する。したがって、パルスシーケンスに関する情報があれば傾斜磁場パルス発生に必要な電流パルスの情報を特定することによって撮像前に傾斜磁場コイル２０の発熱量を予測することができ、傾斜磁場コイル２０の温度がどこまで上がるかを予測することができる。
【００１７】
そこで、本実施例１では、計算機システム９０からパルスシーケンスに関する情報を取得し、パルスシーケンスに関する情報および現在の傾斜磁場コイル２０の温度Ｔに基づいて傾斜磁場コイル２０の温度の最大値を予測する。そして、最大値が所定の上限値以上の場合には、傾斜磁場コイル温度Ｔを下げる制御を開始する。
【００１８】
このように、本実施例１では、パルスシーケンスに関する情報および現在の傾斜磁場コイル２０の温度Ｔに基づいて冷却装置をフィードフォワード制御することによって、フィードバック制御による制御の遅れに起因する傾斜磁場コイル温度Ｔの変動幅の増加を低減することができる。
【００１９】
なお、パルスシーケンスは、ＴＥ、ＴＲなどの撮像パラメータ、撮像方法の種類などの撮像条件から作成され、撮像条件は、撮像計画時に設定される。また、傾斜磁場コイルには、能動遮蔽型傾斜磁場コイル（ＡＳＧＣ：Active Shield Gradient Coil）、非遮蔽型傾斜磁場コイル（ＮＳＧＣ：Non-Shieled Gradient Coil）がある。ＡＳＧＣは、傾斜磁場を発生するメインコイルと、メインコイルと直列に接続されたシールドコイルとから構成され、それぞれに逆向きの電流が供給されることで、メインコイルの外側に漏洩する磁場を相殺させて渦電流の発生を抑制する。ＮＳＧＣにはシールドコイルはない。したがって、電流パルスの情報は、ＡＳＧＣの場合はメインコイル、シールドコイルの双方に流す電流（すなわち傾斜磁場パルスと傾斜磁場相殺パルスを発生させるための電流）の情報であり、ＮＳＧＣの場合はメインコイルに流す電流（すなわち傾斜磁場パルスを発生させるための電流）だけの情報である。
【００２０】
また、冷却装置は、計算機システム９０からパルスシーケンスに関する情報の代わりに、傾斜磁場パルス発生に必要な電流パルスの情報あるいは撮像条件を取得するようにすることもできる。
【００２１】
次に、本実施例１に係るＭＲＩ装置１００の構成について説明する。図２は、本実施例１に係るＭＲＩ装置１００の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１０と、傾斜磁場コイル２０と、ＲＦコイル３０と、天板４０と、傾斜磁場電源５０と、送信部６０と、受信部７０と、シーケンス制御装置８０と、計算機システム９０と、冷却装置２００とを有する。
【００２２】
静磁場磁石１０は、概略円筒形状の真空容器１１と、真空容器１１の中で冷却液に浸漬された超伝導コイル１２とを有し、撮像領域であるボア（静磁場磁石１０の円筒内部の空間）内に静磁場を発生させる。
【００２３】
傾斜磁場コイル２０は、概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル２０は、傾斜磁場電源５０から供給される電流によりＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に傾斜磁場を印加するメインコイル２１と、メインコイル２１の漏洩磁場をキャンセルするシールドコイル２２とを有している。
【００２４】
ここで、メインコイル２１とシールドコイル２２との間には、シムトレイ挿入ガイド２３が形成されている。このシムトレイ挿入ガイド２３には、ボア内の磁場不均一を補正するための鉄シム２５を収納したシムトレイ２４が挿入される。かかる傾斜磁場コイル２０の構造については、後に詳細に説明する。
【００２５】
ＲＦコイル３０は、傾斜磁場コイル２０の内側に、被検体Ｐを挟んで対向するように固定されている。このＲＦコイル３０は、送信部６０から送信されるＲＦパルスを被検体Ｐに照射し、また、水素原子核の励起によって被検体Ｐから放出される磁気共鳴信号を受信する。
【００２６】
天板４０は、図示していない寝台に水平方向へ移動可能に設けられており、撮影時には被検体Ｐが載置されてボア内へ移動される。傾斜磁場電源５０は、シーケンス制御装置８０からの指示に基づいて、傾斜磁場コイル２０に電流を供給する電源である。
【００２７】
送信部６０は、シーケンス制御装置８０からの指示に基づいて、ＲＦコイル３０にＲＦパルスを送信する装置である。受信部７０は、ＲＦコイル３０によって受信された磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号をデジタル化して得られる生データをシーケンス制御装置８０に対して送信する。
【００２８】
シーケンス制御装置８０は、計算機システム９０による制御のもと、傾斜磁場電源５０、送信部６０および受信部７０をそれぞれ駆動することによって被検体Ｐのスキャンを行う装置であり、スキャンを行った結果、受信部７０から生データが送信されると、その生データを計算機システム９０に送信する。
【００２９】
計算機システム９０は、ＭＲＩ装置１００全体を制御する装置であり、操作者から各種入力を受け付ける入力部や、操作者から入力される撮像条件に基づいてシーケンス制御装置８０にスキャンを実行させるシーケンス制御部、シーケンス制御装置８０から送信された生データに基づいて画像を再構成する画像再構成部、再構成された画像などを記憶する記憶部、再構成された画像など各種情報を表示する表示部、操作者からの指示に基づいて各機能部の動作を制御する主制御部などを有する。
【００３０】
冷却装置２００は、傾斜磁場コイル２０に設けられた冷却管に水を循環させることによって、傾斜磁場コイル２０を冷却する。この冷却装置２００は、冷却装置２００を制御する制御部２１０を有する。なお、制御部２１０の詳細については後述する。
【００３１】
次に、図２に示した傾斜磁場コイル２０の構造について詳細に説明する。図３は、傾斜磁場コイル２０の構造を示す斜視図である。同図に示すように、傾斜磁場コイル２０は、概略円筒形状をなすメインコイル２１と、シールドコイル２２とを有している。そして、これら二つのコイルの間には、シムトレイ挿入ガイド２３が形成されている。
【００３２】
シムトレイ挿入ガイド２３は、それぞれ、傾斜磁場コイル２０の両端面に開口を形成する貫通穴であり、傾斜磁場コイル２０の長手方向に全長にわたって形成されている。各シムトレイ挿入ガイド２３は、メインコイル２１およびシールドコイル２２に挟まれた領域に、互いに平行となるように円周方向に等間隔に形成されている。そして、これらシムトレイ挿入ガイド２３には、それぞれ、シムトレイ２４が挿入されている。
【００３３】
シムトレイ２４は、それぞれ、非磁性かつ非電導性材料である樹脂にて作製され、概略棒状をなしている。これらシムトレイ２４には、それぞれ、所定の数の鉄シム２５が収納されている。そして、各シムトレイ２４は、シムトレイ挿入ガイド２３に挿入されて、それぞれ傾斜磁場コイル２０の中央部に固定されている。
【００３４】
また、図３では図示を省略しているが、傾斜磁場コイル２０には、円筒形状に沿って、螺旋状に冷却管が埋設されている。図４は、傾斜磁場コイル２０の内部構造を示す構造図である。同図は、傾斜磁場コイル２０の一部分を示しており、同図における上側が円筒形状の外側を示しており、下側が円筒形状の内側を示している。
【００３５】
同図に示すように、傾斜磁場コイル２０には、シムトレイ挿入ガイド２３の内側および外側、すなわち、シムトレイ挿入ガイド２３とメインコイル２１との間、および、シムトレイ挿入ガイド２３とシールドコイル２２との間に、螺旋状に冷却管２６が埋設されている。この冷却管２６には、冷却装置２００から送られる冷却水が流入し、流入した冷却水は、冷却管２６を通って傾斜磁場コイル２０の内部を循環したうえで傾斜磁場コイル２０の外へ流出する。こうして、冷却管２６を通って傾斜磁場コイル２０の内部を冷却水が循環することによって、傾斜磁場コイル２０が冷却される。
【００３６】
次に、図２に示した制御部２１０の詳細について説明する。図５は、制御部２１０の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この制御部２１０は、フィードフォワード制御部２１１と、フィードバック制御部２１２と、温度調整部２１３とを有する。
【００３７】
フィードフォワード制御部２１１は、計算機システム９０からパルスシーケンスのパワーデューティおよび撮影時間を取得し、冷却装置２００をフィードフォワード制御する。ここで、パワーデューティとは、パルスシーケンスで傾斜磁場コイル２０に供給される平均電流値の２乗であり、最大値を１００％とする百分率で表わされる。
【００３８】
パワーデューティと撮影時間から、パルスシーケンスにより傾斜磁場コイル２０に発生する発熱量を予測することができる。そこで、フィードフォワード制御部２１１は、パワーデューティおよび撮影時間から傾斜磁場コイル２０に発生する発熱量を予測し、予測した発熱量と現在の傾斜磁場コイル２０の温度から傾斜磁場コイル２０の温度の最大値を予測する。そして、傾斜磁場コイル２０の温度の最大値が所定の上限値以上になると予測される場合には、プレスキャン開始時あるいはプレスキャン開始の所定時間前に傾斜磁場コイル２０に通水するように制御する。
【００３９】
なお、ここでは、フィードフォワード制御としてプレスキャン開始時に傾斜磁場コイル２０に通水するように制御することとしたが、プレスキャン開始の所定時間前に傾斜磁場コイル２０に通水するように制御することもできる。また、傾斜磁場コイル２０の温度の予測最大値と所定の上限値との差に基づいて傾斜磁場コイル２０の温度を下げるようにフィードフォワード制御を行うようにすることもできる。
【００４０】
あるいは、パルスシーケンスの情報と現在の傾斜磁場コイル２０の温度に基づいて冷却装置２００の制御プランを作成し、制御プランに基づいて冷却装置２００をフィードフォワード制御するようにすることもできる。
【００４１】
フィードバック制御部２１２は、温度センサーを用いて傾斜磁場コイル２０の温度を検出し、検出した温度の変化に応じて、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度の変更量を決定する。
【００４２】
温度調整部２１３は、フィードバック制御部２１２によって決定された温度の変更量に基づいて、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度を変化させる装置であり、例えば、熱交換器などを用いて実現される。
【００４３】
具体的には、この温度調節部２１３は、フィードバック制御部２１２から温度の変更量Ｔｉｎが通知されると、単位時間当たりに変化量Ｔｉｎだけ温度が変化するように冷却水の温度を変化させる。そして、温度調節部２１３は、温度を変化させた冷却水を、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入させる。
【００４４】
また、この温度調整部２１３は、フィードフォワード制御部２１１およびフィードバック制御部２１２から通水開始や通水停止の指示を受け、冷却装置２００への通水開始や通水停止を行う。
【００４５】
次に、フィードフォワード制御部２１１の処理手順について説明する。図６は、フィードフォワード制御部２１１の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、フィードフォワード制御部２１１は、計算機システム９０からパルスシーケンスのパワーデューティおよび撮影時間を取得し、傾斜磁場コイル２０の発熱量を算出する（ステップＳ１）。
【００４６】
そして、傾斜磁場コイル２０の現在の温度から傾斜磁場コイル２０の温度の最大値を予測し（ステップＳ２）、最大値が所定の上限値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。その結果、所定の上限値以上である場合には、プレスキャン開始時に温度調整部２１３に対して通水開始を指示する（ステップＳ４）。
【００４７】
上述してきたように、本実施例１では、フィードフォワード制御部２１１が、パルスシーケンスのパワーデューティおよび撮影時間ならびに傾斜磁場コイル２０の現在の温度に基づいて傾斜磁場コイル２０の最大値を予測する。そして、最大値が所定の上限値以上になる場合にはプレスキャン開始時に冷却装置２００の通水を開始するように制御する。したがって、フィードバック制御の遅れによる傾斜磁場コイル２０の過熱を防ぐことができ、中心周波数ｆ０の変動を低減することができる。
【実施例２】
【００４８】
ところで、上記実施例１では、中心周波数（ｆ０）を変動させないように、傾斜磁場コイル２０の温度に基づいて冷却装置を制御する場合について説明した。しかしながら、中心周波数（ｆ０）の値に直接基づいて冷却装置を制御するようにすることもできる。そこで、本実施例２では、中心周波数（ｆ０）に基づいて冷却装置を制御する場合について説明する。
【００４９】
図７は、本実施例２に係る冷却装置の制御部の構成を示す機能ブロック図である。なお、ここでは説明の便宜上、図５に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。
【００５０】
図７に示すように、この制御部３１０は、図５に示した制御部２１０と比較して、フィードフォワード制御部２１１の代わりに中心周波数制御部３１１を有する。中心周波数制御部３１１は、シーケンス制御装置８０から中心周波数（ｆ０）の変動量を取得し、中心周波数（ｆ０）の変動量に基づいて冷却水の温度を制御する。
【００５１】
具体的には、冷却水温度の温度変化（ΔＴ）と中心周波数の変動量（Δｆ０）の関係をあらかじめ求めておく。即ち、ΔＴ＝α×Δｆ０における定数（α）を求めておく。中心周波数制御部３１１は、中心周波数（ｆ０）の変動量から冷却水温度の変更量（−α×Δｆ０）を算出し、変更量だけ冷却水の温度を変化させるように温度調整部２１３に指示する。
【００５２】
このように、本実施例２では、中心周波数制御部３１１が中心周波数（ｆ０）の変動量に基づいて冷却水の温度を制御することとしたので、より正確に中心周波数（ｆ０）を制御することができる。
【００５３】
なお、本実施例１および２では、冷却装置に制御部を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却装置と別に制御装置を設ける場合にも同様に適用することができる。
【００５４】
また、上記実施例１では、傾斜磁場コイル２０は、傾斜磁場を発生させるメインコイル２１と、メインコイル２１の外側に漏洩する磁場をキャンセルするシールドコイル２２とを有するＡＳＧＣである。また、フィードフォワード制御部２１１は、被検体の撮像に用いられるパルスシーケンスの撮像パラメータから算出され、メインコイル２１およびシールドコイル２２に供給される電流のパワーデューティに基づいて冷却装置２００を制御する。
【００５５】
一般的に、ＡＳＧＣは、メインコイルによって発生する磁場とシールドコイルによって発生する磁場とが打ち消し合うので、撮像に必要な強さの傾斜磁場を発生させるためには、シールドコイルを有さないＮＳＧＣと比べてより大きな電流が必要になる。さらに、近年では、体格が大きな被検体でも撮像できるように、大口径のＡＳＧＣが求められており、それにともなって、メインコイルとシールドコイルとの間が狭くなる傾向にある。メインコイルとシールドコイルとの間が狭くなると、打ち消される磁場の量が大きくなるので、さらに大きな電流が必要になる。
【００５６】
そこで、例えば、フィードフォワード制御部２１１は、被検体の撮像に用いられるパルスシーケンスが操作者によって設定されたのちに、設定されたパルスシーケンスの撮像パラメータの設定値を計算機システム９０から取得する。そして、フィードフォワード制御部２１１は、取得した撮像パラメータの設定値に基づいて、メインコイル２１およびシールドコイル２２に供給される電流のパワーデューティを算出する。さらに、フィードフォワード制御部２１１は、算出したパワーデューティから傾斜磁場コイル２０の発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて冷却装置２００を制御する。
【００５７】
通常、ＭＲＩ装置は、Ｔ１強調画像撮像、Ｔ２強調画像撮像、ＭＲＡ（Magnetic Resonance Angiography）、ＤＷＩ（Diffusion Weighted Imaging）およびＦＬＡＩＲ（FLuid Attenuated Inversion Recovery）などの各種の撮像プロトコルを設定することで、撮像を行う。しかし、撮像プロトコルの種類が同じであっても、操作者によって設定される撮像パラメータの設定値に応じて、傾斜磁場コイル２０に供給される電流のパワーデューティは異なる。そのため、撮像プロトコルの種類が同じであっても、撮像中における傾斜磁場コイル２０の発熱量は異なる。
【００５８】
これに対し、実施例１に係るＭＲＩ装置１００は、パルスシーケンスの撮像パラメータからパワーデューティを算出し、算出したパワーデューティに基づいて冷却装置２００を制御する。したがって、実施例１に係るＭＲＩ装置１００によれば、撮像プロトコルの種類にかかわらず、撮像中における傾斜磁場コイル２０の発熱量を精度よく予測することが可能になり、傾斜磁場コイル２０を適切に冷却することができる。
【００５９】
また、ＭＲＩ装置による撮像法には、診断用の画像を生成するための本スキャンの前に、本スキャンに必要なデータを収集するためのプレスキャンが行われるものもある。例えば、高速撮像法のひとつであるエコープラナーイメージングの場合、本スキャンでは、１回の核磁気励起に対してリードアウト用の傾斜磁場を連続的に反転させることで１画像分の複数のエコー信号が収集され、プレスキャンでは、位相エンコード用の傾斜磁場を印加しない状態でエコー信号が収集される。
【００６０】
そこで、例えば、エコープラナーイメージングのように本スキャンの前にプレスキャンが行われる撮像法が実行される場合には、フィードフォワード制御部２１１は、プレスキャン開始時あるいはプレスキャン開始の所定時間前に冷却装置２００を制御する。これにより、プレスキャンおよび本スキャンを含む撮像法が実行される場合でも、撮像全体を通して、傾斜磁場コイルを適切に冷却することができる。
【００６１】
また、上記実施例２では、中心周波数（ｆ０）の値に基づいて冷却装置を制御する場合について説明したが、例えば、ＭＲＩ装置による撮像では、１回の検査で複数のパルスシーケンスが続けて実行される場合もある。ここで、通常、パルスシーケンスの種類によって、傾斜磁場コイルが発生させる傾斜磁場の強さや形状は異なる。そのため、傾斜磁場コイルの発熱量もパルスシーケンスの種類によって変化する。このことから、複数のパルスシーケンスが続けて実行される場合には、個々のパルスシーケンスが実行されるごとに、中心周波数（ｆ０）が変動することもある。
【００６２】
そこで、例えば、ＭＲＩ装置１００が、被検体の撮像に用いられる複数のパルスシーケンスを設定し、設定した複数のパルスシーケンスそれぞれを実行する前に、中心周波数（ｆ０）の変動量を取得し、取得した中心周波数（ｆ０）の変動量に基づいて冷却装置２００を制御するようにしてもよい。
【００６３】
その場合、例えば、計算機システム９０は、操作者から入力された撮像条件に基づいて、被検体の撮像に用いられる複数のパルスシーケンスを設定する。また、中心周波数制御部３１１は、計算機システム９０によって設定された複数のパルスシーケンスそれぞれを実行する前に、中心周波数（ｆ０）の変動量を取得する。そして、中心周波数制御部３１１は、中心周波数（ｆ０）の変動量を取得するごとに、取得した中心周波数（ｆ０）の変動量に基づいて冷却装置２００を制御する。これにより、１回の撮像で複数のパルスシーケンスが続けて実行される場合でも、中心周波数（ｆ０）の変動に応じて、より適切に傾斜磁場コイルを冷却することができる。
【００６４】
なお、この場合には、例えば、シーケンス制御装置８０は、各パルスシーケンスを実行する前に、中心周波数検出用のスキャンを行う。そして、中心周波数制御部３１１は、中心周波数検出用のスキャンが行われるごとに、そのスキャンによって収集されたデータに基づいて中心周波数（ｆ０）を検出し、その変動量を算出する。
【００６５】
また、例えば、ＭＲＩ装置１００が、中心周波数（ｆ０）を計測可能な周波数計測器を備えている場合もある。その場合には、中心周波数制御部３１１は、シーケンス制御装置８０によってパルスシーケンスが実行される前に、周波数計測器によって計測された中心周波数（ｆ０）を取得し、その変動量を算出する。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明は、ＭＲＩ装置の傾斜磁場コイルの冷却に有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 静磁場磁石
１１ 真空容器
１２ 超伝導コイル
２０ 傾斜磁場コイル
２１ メインコイル
２２ シールドコイル
２３ シムトレイ挿入ガイド
２４ シムトレイ
２５ 鉄シム
２６ 冷却管
３０ ＲＦコイル
４０ 天板
５０ 傾斜磁場電源
６０ 送信部
７０ 受信部
８０ シーケンス制御装置
９０ 計算機システム
１００ ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
２００，４００ 冷却装置
２１０，３１０ 制御部
２１１ フィードフォワード制御部
２１２ フィードバック制御部
２１３ 温度調整部
３１１ 中心周波数制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルを冷却する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」と呼ぶ。）は、磁気共鳴現象を利用して被検体内の画像を撮像する装置であり、撮像領域に静磁場を発生させるための静磁場磁石や、静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加するための傾斜磁場コイル、傾斜磁場が印加された被検体から磁気共鳴信号を受信するための高周波コイルなど、撮像を行うための各種のユニットを備えている。
【０００３】
かかるユニットの中には、撮像中に熱を発生するものが存在する。特に、傾斜磁場コイルは、パルスシーケンス（ＲＦパルス、傾斜磁場パルスのＯＮ／ＯＦＦ、振幅などを示す一連のタイムチャート）に応じてパルス電流が繰り返し供給されるため撮像中の発熱が顕著である。そのため、通常、ＭＲＩ装置には、傾斜磁場コイルを冷却するための冷却装置（チラー）が備えられる。この冷却装置は、例えば、熱交換器や循環ポンプを有し、傾斜磁場コイルに設けられた冷却管に水などの冷媒を循環させることによって、傾斜磁場コイルを冷却する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ここで、上記した傾斜磁場コイルには、撮像領域内の静磁場不均一を補正するための鉄シムが設けられる場合があるが、この鉄シムは、傾斜磁場コイルの温度が変動すると、その影響で透磁率が変化する。そして、鉄シムの透磁率が変化すると、撮像領域内の静磁場均一度に変化が生じ、特に、磁気共鳴の中心周波数（ｆ０）の変化が顕著に生じる。
【０００５】
中心周波数（ｆ０）の変動は、脂肪抑止の妨げや、画像にアーティファクトを生じさせる原因となることが知られている。したがって、安定した画質の画像を得るためには、鉄シムの温度の変動を抑えることが重要となる。そこで、通常、ＭＲＩ装置では、図８に示すように、温度センサーなどを用いて傾斜磁場コイル２０の温度Ｔを検出し、検出した温度Ｔの変化に応じて冷却装置４００をフィードバック制御することによって、傾斜磁場コイルの温度の変動を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３１１９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、フィードバック制御による冷却では、制御に遅れが生じるため、鉄シム温度の変動幅が大きくなり、中心周波数（ｆ０）の変動が大きくなってしまう。このため、制御の遅れに起因する鉄シム温度の変動幅を低減する技術が求められている。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術による課題を解消するためになされたものであり、冷却制御の遅れに起因する鉄シム温度の変動幅を少なくし、中心周波数（ｆ０）の変動を低減することができる磁気共鳴イメージング装置および傾斜磁場コイル冷却制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置と、前記冷却装置を制御する制御部とを備え、前記傾斜磁場コイルは、前記傾斜磁場を発生させるメインコイルと、前記メインコイルの外側に漏洩する磁場をキャンセルするシールドコイルとを有し、前記制御部は、前記被検体の撮像に用いられるパルスシーケンスの撮像パラメータから算出され、前記メインコイルおよび前記シールドコイルに供給される電流のパワーデューティに基づいて前記冷却装置を制御する。
【００１０】
また、本発明の他の態様に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置と、前記冷却装置を制御する制御部とを備え、前記制御部は、磁気共鳴の中心周波数（ｆ０）の変動量に基づいて前記冷却装置を制御する。
【００１１】
また、本発明の他の態様に係る傾斜磁場コイル冷却制御方法は、被検体の撮像に用いられるパルスシーケンスの撮像パラメータに基づいて、静磁場内に置かれた前記被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルが有するメインコイルおよびシールドコイルに供給される電流のパワーデューティを取得し、取得されたパワーデューティに基づいて、前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置を制御する、ことを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、冷却装置のフィードバック制御の遅れに起因する傾斜磁場コイルの温度変動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施例１に係る冷却装置の制御方法を説明するための説明図である。
【図２】図２は、本実施例１に係るＭＲＩ装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、傾斜磁場コイルの構造を示す斜視図である。
【図４】図４は、傾斜磁場コイルの内部構造を示す構造図である。
【図５】図５は、制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】図６は、フィードフォワード制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施例２に係る冷却装置の制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】図８は、傾斜磁場コイルの従来の冷却方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る磁気共鳴イメージング装置および傾斜磁場コイル冷却制御方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下に示す実施例では、冷却管を循環させる冷媒として、水（以下、「冷却水」と呼ぶ）を用いた場合について説明するが、本実施例はこれに限られるわけではなく、他の種類の冷媒を用いた場合でも同様に適用することが可能である。
【実施例１】
【００１５】
まず、本実施例１に係る冷却装置の制御方法について説明する。図１は、本実施例１に係る冷却装置の制御方法を説明するための説明図である。同図に示すように、この冷却装置２００は、フィードバック制御に加えてフィードフォワード制御を行う。ここで、フィードフォワード制御とは、フィードバックループがなく、所定の制御プランに従って行う制御のことである。このフィードフォワード制御では、パルスシーケンスの実行前に冷却装置の冷却動作を開始する。
【００１６】
傾斜磁場コイル２０はパルスシーケンスに従って印加される電流パルスによって発熱する。したがって、パルスシーケンスに関する情報があれば傾斜磁場パルス発生に必要な電流パルスの情報を特定することによって撮像前に傾斜磁場コイル２０の発熱量を予測することができ、傾斜磁場コイル２０の温度がどこまで上がるかを予測することができる。
【００１７】
そこで、本実施例１では、計算機システム９０からパルスシーケンスに関する情報を取得し、パルスシーケンスに関する情報および現在の傾斜磁場コイル２０の温度Ｔに基づいて傾斜磁場コイル２０の温度の最大値を予測する。そして、最大値が所定の上限値以上の場合には、傾斜磁場コイル温度Ｔを下げる制御を開始する。
【００１８】
このように、本実施例１では、パルスシーケンスに関する情報および現在の傾斜磁場コイル２０の温度Ｔに基づいて冷却装置をフィードフォワード制御することによって、フィードバック制御による制御の遅れに起因する傾斜磁場コイル温度Ｔの変動幅の増加を低減することができる。
【００１９】
なお、パルスシーケンスは、ＴＥ、ＴＲなどの撮像パラメータ、撮像方法の種類などの撮像条件から作成され、撮像条件は、撮像計画時に設定される。また、傾斜磁場コイルには、能動遮蔽型傾斜磁場コイル（ＡＳＧＣ：Active Shield Gradient Coil）、非遮蔽型傾斜磁場コイル（ＮＳＧＣ：Non-Shieled Gradient Coil）がある。ＡＳＧＣは、傾斜磁場を発生するメインコイルと、メインコイルと直列に接続されたシールドコイルとから構成され、それぞれに逆向きの電流が供給されることで、メインコイルの外側に漏洩する磁場を相殺させて渦電流の発生を抑制する。ＮＳＧＣにはシールドコイルはない。したがって、電流パルスの情報は、ＡＳＧＣの場合はメインコイル、シールドコイルの双方に流す電流（すなわち傾斜磁場パルスと傾斜磁場相殺パルスを発生させるための電流）の情報であり、ＮＳＧＣの場合はメインコイルに流す電流（すなわち傾斜磁場パルスを発生させるための電流）だけの情報である。
【００２０】
また、冷却装置は、計算機システム９０からパルスシーケンスに関する情報の代わりに、傾斜磁場パルス発生に必要な電流パルスの情報あるいは撮像条件を取得するようにすることもできる。
【００２１】
次に、本実施例１に係るＭＲＩ装置１００の構成について説明する。図２は、本実施例１に係るＭＲＩ装置１００の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１０と、傾斜磁場コイル２０と、ＲＦコイル３０と、天板４０と、傾斜磁場電源５０と、送信部６０と、受信部７０と、シーケンス制御装置８０と、計算機システム９０と、冷却装置２００とを有する。
【００２２】
静磁場磁石１０は、概略円筒形状の真空容器１１と、真空容器１１の中で冷却液に浸漬された超伝導コイル１２とを有し、撮像領域であるボア（静磁場磁石１０の円筒内部の空間）内に静磁場を発生させる。
【００２３】
傾斜磁場コイル２０は、概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル２０は、傾斜磁場電源５０から供給される電流によりＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に傾斜磁場を印加するメインコイル２１と、メインコイル２１の漏洩磁場をキャンセルするシールドコイル２２とを有している。
【００２４】
ここで、メインコイル２１とシールドコイル２２との間には、シムトレイ挿入ガイド２３が形成されている。このシムトレイ挿入ガイド２３には、ボア内の磁場不均一を補正するための鉄シム２５を収納したシムトレイ２４が挿入される。かかる傾斜磁場コイル２０の構造については、後に詳細に説明する。
【００２５】
ＲＦコイル３０は、傾斜磁場コイル２０の内側に、被検体Ｐを挟んで対向するように固定されている。このＲＦコイル３０は、送信部６０から送信されるＲＦパルスを被検体Ｐに照射し、また、水素原子核の励起によって被検体Ｐから放出される磁気共鳴信号を受信する。
【００２６】
天板４０は、図示していない寝台に水平方向へ移動可能に設けられており、撮影時には被検体Ｐが載置されてボア内へ移動される。傾斜磁場電源５０は、シーケンス制御装置８０からの指示に基づいて、傾斜磁場コイル２０に電流を供給する電源である。
【００２７】
送信部６０は、シーケンス制御装置８０からの指示に基づいて、ＲＦコイル３０にＲＦパルスを送信する装置である。受信部７０は、ＲＦコイル３０によって受信された磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号をデジタル化して得られる生データをシーケンス制御装置８０に対して送信する。
【００２８】
シーケンス制御装置８０は、計算機システム９０による制御のもと、傾斜磁場電源５０、送信部６０および受信部７０をそれぞれ駆動することによって被検体Ｐのスキャンを行う装置であり、スキャンを行った結果、受信部７０から生データが送信されると、その生データを計算機システム９０に送信する。
【００２９】
計算機システム９０は、ＭＲＩ装置１００全体を制御する装置であり、操作者から各種入力を受け付ける入力部や、操作者から入力される撮像条件に基づいてシーケンス制御装置８０にスキャンを実行させるシーケンス制御部、シーケンス制御装置８０から送信された生データに基づいて画像を再構成する画像再構成部、再構成された画像などを記憶する記憶部、再構成された画像など各種情報を表示する表示部、操作者からの指示に基づいて各機能部の動作を制御する主制御部などを有する。
【００３０】
冷却装置２００は、傾斜磁場コイル２０に設けられた冷却管に水を循環させることによって、傾斜磁場コイル２０を冷却する。この冷却装置２００は、冷却装置２００を制御する制御部２１０を有する。なお、制御部２１０の詳細については後述する。
【００３１】
次に、図２に示した傾斜磁場コイル２０の構造について詳細に説明する。図３は、傾斜磁場コイル２０の構造を示す斜視図である。同図に示すように、傾斜磁場コイル２０は、概略円筒形状をなすメインコイル２１と、シールドコイル２２とを有している。そして、これら二つのコイルの間には、シムトレイ挿入ガイド２３が形成されている。
【００３２】
シムトレイ挿入ガイド２３は、それぞれ、傾斜磁場コイル２０の両端面に開口を形成する貫通穴であり、傾斜磁場コイル２０の長手方向に全長にわたって形成されている。各シムトレイ挿入ガイド２３は、メインコイル２１およびシールドコイル２２に挟まれた領域に、互いに平行となるように円周方向に等間隔に形成されている。そして、これらシムトレイ挿入ガイド２３には、それぞれ、シムトレイ２４が挿入されている。
【００３３】
シムトレイ２４は、それぞれ、非磁性かつ非電導性材料である樹脂にて作製され、概略棒状をなしている。これらシムトレイ２４には、それぞれ、所定の数の鉄シム２５が収納されている。そして、各シムトレイ２４は、シムトレイ挿入ガイド２３に挿入されて、それぞれ傾斜磁場コイル２０の中央部に固定されている。
【００３４】
また、図３では図示を省略しているが、傾斜磁場コイル２０には、円筒形状に沿って、螺旋状に冷却管が埋設されている。図４は、傾斜磁場コイル２０の内部構造を示す構造図である。同図は、傾斜磁場コイル２０の一部分を示しており、同図における上側が円筒形状の外側を示しており、下側が円筒形状の内側を示している。
【００３５】
同図に示すように、傾斜磁場コイル２０には、シムトレイ挿入ガイド２３の内側および外側、すなわち、シムトレイ挿入ガイド２３とメインコイル２１との間、および、シムトレイ挿入ガイド２３とシールドコイル２２との間に、螺旋状に冷却管２６が埋設されている。この冷却管２６には、冷却装置２００から送られる冷却水が流入し、流入した冷却水は、冷却管２６を通って傾斜磁場コイル２０の内部を循環したうえで傾斜磁場コイル２０の外へ流出する。こうして、冷却管２６を通って傾斜磁場コイル２０の内部を冷却水が循環することによって、傾斜磁場コイル２０が冷却される。
【００３６】
次に、図２に示した制御部２１０の詳細について説明する。図５は、制御部２１０の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この制御部２１０は、フィードフォワード制御部２１１と、フィードバック制御部２１２と、温度調整部２１３とを有する。
【００３７】
フィードフォワード制御部２１１は、計算機システム９０からパルスシーケンスのパワーデューティおよび撮影時間を取得し、冷却装置２００をフィードフォワード制御する。ここで、パワーデューティとは、パルスシーケンスで傾斜磁場コイル２０に供給される平均電流値の２乗であり、最大値を１００％とする百分率で表わされる。
【００３８】
パワーデューティと撮影時間から、パルスシーケンスにより傾斜磁場コイル２０に発生する発熱量を予測することができる。そこで、フィードフォワード制御部２１１は、パワーデューティおよび撮影時間から傾斜磁場コイル２０に発生する発熱量を予測し、予測した発熱量と現在の傾斜磁場コイル２０の温度から傾斜磁場コイル２０の温度の最大値を予測する。そして、傾斜磁場コイル２０の温度の最大値が所定の上限値以上になると予測される場合には、プレスキャン開始時あるいはプレスキャン開始の所定時間前に傾斜磁場コイル２０に通水するように制御する。
【００３９】
なお、ここでは、フィードフォワード制御としてプレスキャン開始時に傾斜磁場コイル２０に通水するように制御することとしたが、プレスキャン開始の所定時間前に傾斜磁場コイル２０に通水するように制御することもできる。また、傾斜磁場コイル２０の温度の予測最大値と所定の上限値との差に基づいて傾斜磁場コイル２０の温度を下げるようにフィードフォワード制御を行うようにすることもできる。
【００４０】
あるいは、パルスシーケンスの情報と現在の傾斜磁場コイル２０の温度に基づいて冷却装置２００の制御プランを作成し、制御プランに基づいて冷却装置２００をフィードフォワード制御するようにすることもできる。
【００４１】
フィードバック制御部２１２は、温度センサーを用いて傾斜磁場コイル２０の温度を検出し、検出した温度の変化に応じて、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度の変更量を決定する。
【００４２】
温度調整部２１３は、フィードバック制御部２１２によって決定された温度の変更量に基づいて、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度を変化させる装置であり、例えば、熱交換器などを用いて実現される。
【００４３】
具体的には、この温度調節部２１３は、フィードバック制御部２１２から温度の変更量Ｔｉｎが通知されると、単位時間当たりに変化量Ｔｉｎだけ温度が変化するように冷却水の温度を変化させる。そして、温度調節部２１３は、温度を変化させた冷却水を、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入させる。
【００４４】
また、この温度調整部２１３は、フィードフォワード制御部２１１およびフィードバック制御部２１２から通水開始や通水停止の指示を受け、冷却装置２００への通水開始や通水停止を行う。
【００４５】
次に、フィードフォワード制御部２１１の処理手順について説明する。図６は、フィードフォワード制御部２１１の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、フィードフォワード制御部２１１は、計算機システム９０からパルスシーケンスのパワーデューティおよび撮影時間を取得し、傾斜磁場コイル２０の発熱量を算出する（ステップＳ１）。
【００４６】
そして、傾斜磁場コイル２０の現在の温度から傾斜磁場コイル２０の温度の最大値を予測し（ステップＳ２）、最大値が所定の上限値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。その結果、所定の上限値以上である場合には、プレスキャン開始時に温度調整部２１３に対して通水開始を指示する（ステップＳ４）。
【００４７】
上述してきたように、本実施例１では、フィードフォワード制御部２１１が、パルスシーケンスのパワーデューティおよび撮影時間ならびに傾斜磁場コイル２０の現在の温度に基づいて傾斜磁場コイル２０の最大値を予測する。そして、最大値が所定の上限値以上になる場合にはプレスキャン開始時に冷却装置２００の通水を開始するように制御する。したがって、フィードバック制御の遅れによる傾斜磁場コイル２０の過熱を防ぐことができ、中心周波数ｆ０の変動を低減することができる。
【実施例２】
【００４８】
ところで、上記実施例１では、中心周波数（ｆ０）を変動させないように、傾斜磁場コイル２０の温度に基づいて冷却装置を制御する場合について説明した。しかしながら、中心周波数（ｆ０）の値に直接基づいて冷却装置を制御するようにすることもできる。そこで、本実施例２では、中心周波数（ｆ０）に基づいて冷却装置を制御する場合について説明する。
【００４９】
図７は、本実施例２に係る冷却装置の制御部の構成を示す機能ブロック図である。なお、ここでは説明の便宜上、図５に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。
【００５０】
図７に示すように、この制御部３１０は、図５に示した制御部２１０と比較して、フィードフォワード制御部２１１の代わりに中心周波数制御部３１１を有する。中心周波数制御部３１１は、シーケンス制御装置８０から中心周波数（ｆ０）の変動量を取得し、中心周波数（ｆ０）の変動量に基づいて冷却水の温度を制御する。
【００５１】
具体的には、冷却水温度の温度変化（ΔＴ）と中心周波数の変動量（Δｆ０）の関係をあらかじめ求めておく。即ち、ΔＴ＝α×Δｆ０における定数（α）を求めておく。中心周波数制御部３１１は、中心周波数（ｆ０）の変動量から冷却水温度の変更量（−α×Δｆ０）を算出し、変更量だけ冷却水の温度を変化させるように温度調整部２１３に指示する。
【００５２】
このように、本実施例２では、中心周波数制御部３１１が中心周波数（ｆ０）の変動量に基づいて冷却水の温度を制御することとしたので、より正確に中心周波数（ｆ０）を制御することができる。
【００５３】
なお、本実施例１および２では、冷却装置に制御部を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却装置と別に制御装置を設ける場合にも同様に適用することができる。
【００５４】
また、上記実施例１では、傾斜磁場コイル２０は、傾斜磁場を発生させるメインコイル２１と、メインコイル２１の外側に漏洩する磁場をキャンセルするシールドコイル２２とを有するＡＳＧＣである。また、フィードフォワード制御部２１１は、被検体の撮像に用いられるパルスシーケンスの撮像パラメータから算出され、メインコイル２１およびシールドコイル２２に供給される電流のパワーデューティに基づいて冷却装置２００を制御する。
【００５５】
一般的に、ＡＳＧＣは、メインコイルによって発生する磁場とシールドコイルによって発生する磁場とが打ち消し合うので、撮像に必要な強さの傾斜磁場を発生させるためには、シールドコイルを有さないＮＳＧＣと比べてより大きな電流が必要になる。さらに、近年では、体格が大きな被検体でも撮像できるように、大口径のＡＳＧＣが求められており、それにともなって、メインコイルとシールドコイルとの間が狭くなる傾向にある。メインコイルとシールドコイルとの間が狭くなると、打ち消される磁場の量が大きくなるので、さらに大きな電流が必要になる。
【００５６】
そこで、例えば、フィードフォワード制御部２１１は、被検体の撮像に用いられるパルスシーケンスが操作者によって設定されたのちに、設定されたパルスシーケンスの撮像パラメータの設定値を計算機システム９０から取得する。そして、フィードフォワード制御部２１１は、取得した撮像パラメータの設定値に基づいて、メインコイル２１およびシールドコイル２２に供給される電流のパワーデューティを算出する。さらに、フィードフォワード制御部２１１は、算出したパワーデューティから傾斜磁場コイル２０の発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて冷却装置２００を制御する。
【００５７】
通常、ＭＲＩ装置は、Ｔ１強調画像撮像、Ｔ２強調画像撮像、ＭＲＡ（Magnetic Resonance Angiography）、ＤＷＩ（Diffusion Weighted Imaging）およびＦＬＡＩＲ（FLuid Attenuated Inversion Recovery）などの各種の撮像プロトコルを設定することで、撮像を行う。しかし、撮像プロトコルの種類が同じであっても、操作者によって設定される撮像パラメータの設定値に応じて、傾斜磁場コイル２０に供給される電流のパワーデューティは異なる。そのため、撮像プロトコルの種類が同じであっても、撮像中における傾斜磁場コイル２０の発熱量は異なる。
【００５８】
これに対し、実施例１に係るＭＲＩ装置１００は、パルスシーケンスの撮像パラメータからパワーデューティを算出し、算出したパワーデューティに基づいて冷却装置２００を制御する。したがって、実施例１に係るＭＲＩ装置１００によれば、撮像プロトコルの種類にかかわらず、撮像中における傾斜磁場コイル２０の発熱量を精度よく予測することが可能になり、傾斜磁場コイル２０を適切に冷却することができる。
【００５９】
また、ＭＲＩ装置による撮像法には、診断用の画像を生成するための本スキャンの前に、本スキャンに必要なデータを収集するためのプレスキャンが行われるものもある。例えば、高速撮像法のひとつであるエコープラナーイメージングの場合、本スキャンでは、１回の核磁気励起に対してリードアウト用の傾斜磁場を連続的に反転させることで１画像分の複数のエコー信号が収集され、プレスキャンでは、位相エンコード用の傾斜磁場を印加しない状態でエコー信号が収集される。
【００６０】
そこで、例えば、エコープラナーイメージングのように本スキャンの前にプレスキャンが行われる撮像法が実行される場合には、フィードフォワード制御部２１１は、プレスキャン開始時あるいはプレスキャン開始の所定時間前に冷却装置２００を制御する。これにより、プレスキャンおよび本スキャンを含む撮像法が実行される場合でも、撮像全体を通して、傾斜磁場コイルを適切に冷却することができる。
【００６１】
また、上記実施例２では、中心周波数（ｆ０）の値に基づいて冷却装置を制御する場合について説明したが、例えば、ＭＲＩ装置による撮像では、１回の検査で複数のパルスシーケンスが続けて実行される場合もある。ここで、通常、パルスシーケンスの種類によって、傾斜磁場コイルが発生させる傾斜磁場の強さや形状は異なる。そのため、傾斜磁場コイルの発熱量もパルスシーケンスの種類によって変化する。このことから、複数のパルスシーケンスが続けて実行される場合には、個々のパルスシーケンスが実行されるごとに、中心周波数（ｆ０）が変動することもある。
【００６２】
そこで、例えば、ＭＲＩ装置１００が、被検体の撮像に用いられる複数のパルスシーケンスを設定し、設定した複数のパルスシーケンスそれぞれを実行する前に、中心周波数（ｆ０）の変動量を取得し、取得した中心周波数（ｆ０）の変動量に基づいて冷却装置２００を制御するようにしてもよい。
【００６３】
その場合、例えば、計算機システム９０は、操作者から入力された撮像条件に基づいて、被検体の撮像に用いられる複数のパルスシーケンスを設定する。また、中心周波数制御部３１１は、計算機システム９０によって設定された複数のパルスシーケンスそれぞれを実行する前に、中心周波数（ｆ０）の変動量を取得する。そして、中心周波数制御部３１１は、中心周波数（ｆ０）の変動量を取得するごとに、取得した中心周波数（ｆ０）の変動量に基づいて冷却装置２００を制御する。これにより、１回の撮像で複数のパルスシーケンスが続けて実行される場合でも、中心周波数（ｆ０）の変動に応じて、より適切に傾斜磁場コイルを冷却することができる。
【００６４】
なお、この場合には、例えば、シーケンス制御装置８０は、各パルスシーケンスを実行する前に、中心周波数検出用のスキャンを行う。そして、中心周波数制御部３１１は、中心周波数検出用のスキャンが行われるごとに、そのスキャンによって収集されたデータに基づいて中心周波数（ｆ０）を検出し、その変動量を算出する。
【００６５】
また、例えば、ＭＲＩ装置１００が、中心周波数（ｆ０）を計測可能な周波数計測器を備えている場合もある。その場合には、中心周波数制御部３１１は、シーケンス制御装置８０によってパルスシーケンスが実行される前に、周波数計測器によって計測された中心周波数（ｆ０）を取得し、その変動量を算出する。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明は、ＭＲＩ装置の傾斜磁場コイルの冷却に有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 静磁場磁石
１１ 真空容器
１２ 超伝導コイル
２０ 傾斜磁場コイル
２１ メインコイル
２２ シールドコイル
２３ シムトレイ挿入ガイド
２４ シムトレイ
２５ 鉄シム
２６ 冷却管
３０ ＲＦコイル
４０ 天板
５０ 傾斜磁場電源
６０ 送信部
７０ 受信部
８０ シーケンス制御装置
９０ 計算機システム
１００ ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
２００，４００ 冷却装置
２１０，３１０ 制御部
２１１ フィードフォワード制御部
２１２ フィードバック制御部
２１３ 温度調整部
３１１ 中心周波数制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置と、
前記冷却装置を制御する制御部とを備え、
前記傾斜磁場コイルは、
前記傾斜磁場を発生させるメインコイルと、
前記メインコイルの外側に漏洩する磁場をキャンセルするシールドコイルとを有し、
前記制御部は、前記被検体の撮像に用いられるパルスシーケンスの撮像パラメータから算出され、前記メインコイルおよび前記シールドコイルに供給される電流のパワーデューティに基づいて前記冷却装置を制御する、
磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記制御部は、所定の撮像法において本スキャンの前に行われるプレスキャン開始時あるいはプレスキャン開始の所定時間前に前記冷却装置を制御する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記所定の撮像法は、１回の核磁気励起に対してリードアウト用の傾斜磁場を連続的に反転させることで１画像分の複数のエコー信号を収集するエコープラナーイメージングであって、
前記プレスキャンは、位相エンコード用の傾斜磁場を印加しない状態でエコー信号を収集する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記パワーデューティに基づいて前記傾斜磁場コイルの発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記パワーデューティに基づいて前記傾斜磁場コイルの発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記パワーデューティに基づいて前記傾斜磁場コイルの発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記パワーデューティおよび撮影時間に基づいて前記傾斜磁場コイルの発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記パワーデューティおよび撮影時間に基づいて前記傾斜磁場コイルの発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記パワーデューティおよび撮影時間に基づいて前記傾斜磁場コイルの発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１５】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１６】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１７】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１８】
静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置と、
前記冷却装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、磁気共鳴の中心周波数（ｆ０）の変動量に基づいて前記冷却装置を制御する、
磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１９】
前記被検体の撮像に用いられる複数のパルスシーケンスを設定する設定部をさらに備え、
前記制御部は、前記設定部によって設定された前記複数のパルスシーケンスそれぞれを実行する前に、前記中心周波数の変動量を取得し、取得した中心周波数の変動量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項１８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２０】
被検体の撮像に用いられるパルスシーケンスの撮像パラメータに基づいて、静磁場内に置かれた前記被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルが有するメインコイルおよびシールドコイルに供給される電流のパワーデューティを取得し、
取得されたパワーデューティに基づいて、前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置を制御する、
ことを含む、傾斜磁場コイル冷却制御方法。
【請求項１】
静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置と、
前記冷却装置を制御する制御部とを備え、
前記傾斜磁場コイルは、
前記傾斜磁場を発生させるメインコイルと、
前記メインコイルの外側に漏洩する磁場をキャンセルするシールドコイルとを有し、
前記制御部は、前記被検体の撮像に用いられるパルスシーケンスの撮像パラメータから算出され、前記メインコイルおよび前記シールドコイルに供給される電流のパワーデューティに基づいて前記冷却装置を制御する、
磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記制御部は、所定の撮像法において本スキャンの前に行われるプレスキャン開始時あるいはプレスキャン開始の所定時間前に前記冷却装置を制御する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記所定の撮像法は、１回の核磁気励起に対してリードアウト用の傾斜磁場を連続的に反転させることで１画像分の複数のエコー信号を収集するエコープラナーイメージングであって、
前記プレスキャンは、位相エンコード用の傾斜磁場を印加しない状態でエコー信号を収集する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記パワーデューティに基づいて前記傾斜磁場コイルの発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記パワーデューティに基づいて前記傾斜磁場コイルの発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記パワーデューティに基づいて前記傾斜磁場コイルの発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記パワーデューティおよび撮影時間に基づいて前記傾斜磁場コイルの発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記パワーデューティおよび撮影時間に基づいて前記傾斜磁場コイルの発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記パワーデューティおよび撮影時間に基づいて前記傾斜磁場コイルの発熱量を予測し、予測した発熱量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１５】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１６】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１７】
前記制御部は、撮影中における前記傾斜磁場コイルの温度の最大値を予測し、予測した最大値が所定の上限値以上である場合に前記冷却装置を制御する、
請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１８】
静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置と、
前記冷却装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、磁気共鳴の中心周波数（ｆ０）の変動量に基づいて前記冷却装置を制御する、
磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１９】
前記被検体の撮像に用いられる複数のパルスシーケンスを設定する設定部をさらに備え、
前記制御部は、前記設定部によって設定された前記複数のパルスシーケンスそれぞれを実行する前に、前記中心周波数の変動量を取得し、取得した中心周波数の変動量に基づいて前記冷却装置を制御する、
請求項１８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２０】
被検体の撮像に用いられるパルスシーケンスの撮像パラメータに基づいて、静磁場内に置かれた前記被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルが有するメインコイルおよびシールドコイルに供給される電流のパワーデューティを取得し、
取得されたパワーデューティに基づいて、前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却装置を制御する、
ことを含む、傾斜磁場コイル冷却制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１０４７７０（Ｐ２０１０−１０４７７０Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８６０４５（Ｐ２００９−１８６０４５）
【出願日】平成２１年８月１０日（２００９．８．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１０日（２００９．８．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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