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JP2005118098A - Magnetic resonance imaging equipment - Google Patents

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JP2005118098A
JP2005118098A JP2003353531A JP2003353531A JP2005118098A JP 2005118098 A JP2005118098 A JP 2005118098A JP 2003353531 A JP2003353531 A JP 2003353531A JP 2003353531 A JP2003353531 A JP 2003353531A JP 2005118098 A JP2005118098 A JP 2005118098A
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JP
Japan
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magnetic field
magnetic
permanent magnet
static
pole plate
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Pending
Application number
JP2003353531A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Yao
武 八尾
Takeshi Nakayama
武 中山
Tetsuhiko Takahashi
哲彦 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Medical Corp
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2003353531A priority Critical patent/JP2005118098A/en
Publication of JP2005118098A publication Critical patent/JP2005118098A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic resonance imaging apparatus capable of enhancing the symmetricalness of the magnetic characteristics when a gradient magnetic field is applied even if a magnetic circuit of a static magnetic field generating device is spatially asymmetrical. <P>SOLUTION: A high magnetic permeability member 37 whose magnetic permeability is higher than the material constituting a pole plate 31 and a permanent magnet 38 are disposed between the pole plate 31 and a gradient magnetic field generating part 34. As the permanent magnet 38, such a permanent magnet as magnetized in the direction parallel to the static magnetic field of an imaging region 30 can be used. Accordingly, as the static field and the magnetic field generated by the permanent magnet 38 are superimposed on the whole high magnetic permeability member 37, the influence of the asymmetricalness of the static magnetic field can be reduced. Further, as the direction of magnetization of the permanent magnet 38 is parallel to that of the static magnetic field, the magnetization of the high magnetic permeability member can be turned toward the static magnetic field. As a result of these effects, the symmetricalness of the magnetic characteristics of the high magnetic permeability member can be enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という)に関し、特に、傾斜磁場を印加した場合に静磁場発生装置の磁気特性の対称性に優れたMRI装置に関する。   The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as an MRI apparatus), and more particularly, to an MRI apparatus having excellent symmetry of magnetic characteristics of a static magnetic field generator when a gradient magnetic field is applied.

MRI装置は、被検体を配置する撮像領域に均一な静磁場空間を発生させる静磁場発生装置を備えている。一般的な静磁場発生装置は、典型的には30cm程度の球状の撮像領域に0.2Tから1.5T程度の強度で、0.5〜30ppmの均一度の磁場を発生させるように構成されている。磁場発生源としてコイルを用いる静磁場発生装置の一般的な構造としては、例えば図12に示すように撮像領域130を挟んで上下に配置された静磁場発生コイル132と、静磁場を均一にするために静磁場発生コイル132の内側にそれぞれ配置された磁極板131と、磁極板131を連結して磁気回路を構成する継鉄135ならびに鉄柱133とを含む。このとき撮像領域130の周囲をできるだけ開放された空間とするために、鉄柱133を磁極板131の左右方向のいずれか片側のみに配置した左右非対称なC字型の磁気回路の構造のものが知られている。なお、磁極板131は、静磁場の均一度を高めるために表面に溝137が形成されている(特許文献1参照)。また、図12の例では、磁極板131と継鉄135ならびに鉄柱133は、鉄等の強磁性体により一体に構成されている。
また、上下の磁極板131の撮影領域130側には、被検体からのNMR信号に対して位置情報を付加するために、撮影領域130に傾斜磁場を印加する傾斜磁場発生コイル134がそれぞれ配置される。傾斜磁場コイル134は、磁極板131の周囲の磁極突起部136の内側に配置される。傾斜磁場発生コイル134の発生する磁場は、典型的には10mT/m〜50mT/m、スリューレート50〜300T/m/s程度である。
The MRI apparatus includes a static magnetic field generator that generates a uniform static magnetic field space in an imaging region in which a subject is arranged. A typical static magnetic field generator is configured to generate a magnetic field having a uniformity of 0.5 to 30 ppm with an intensity of about 0.2 to 1.5 T in a spherical imaging region typically of about 30 cm. ing. As a general structure of a static magnetic field generation apparatus using a coil as a magnetic field generation source, for example, as shown in FIG. 12, a static magnetic field generation coil 132 arranged above and below an imaging region 130 and a static magnetic field are made uniform. For this purpose, a magnetic pole plate 131 disposed inside the static magnetic field generating coil 132, and a yoke 135 and an iron pillar 133 that constitute the magnetic circuit by connecting the magnetic pole plates 131 are included. At this time, in order to make the periphery of the imaging region 130 as open as possible, a structure of a left-right asymmetric C-shaped magnetic circuit in which the iron pillar 133 is arranged only on one side in the left-right direction of the magnetic pole plate 131 is known. It has been. The magnetic pole plate 131 has a groove 137 formed on the surface thereof in order to increase the uniformity of the static magnetic field (see Patent Document 1). In the example of FIG. 12, the magnetic pole plate 131, the yoke 135, and the iron pillar 133 are integrally formed of a ferromagnetic material such as iron.
In addition, on the imaging region 130 side of the upper and lower magnetic pole plates 131, a gradient magnetic field generating coil 134 for applying a gradient magnetic field to the imaging region 130 is arranged in order to add position information to the NMR signal from the subject. The The gradient magnetic field coil 134 is disposed inside the magnetic pole protrusion 136 around the magnetic pole plate 131. The magnetic field generated by the gradient magnetic field generating coil 134 is typically about 10 mT / m to 50 mT / m and a slew rate of about 50 to 300 T / m / s.

しかしながら、従来より静磁場発生装置と傾斜磁場発生コイル134との
(1)非線形な相互作用
(2)空間的に非対称な相互作用
の2つが問題となっている。非線形な相互作用(1)とは、磁極板131を構成する鉄等の強磁性体が、傾斜磁場コイル134の傾斜磁場を受けることにより非線形なB−H特性を持つようになり、静磁場発生コイル132の電流を0にして磁場の発生をオフにしても磁極板131の残留磁場により静磁場が0にならなくなる現象をいう。
However, conventionally, there are two problems: (1) non-linear interaction between the static magnetic field generator and the gradient magnetic field generating coil 134, and (2) spatially asymmetric interaction. The non-linear interaction (1) means that a ferromagnetic material such as iron constituting the magnetic pole plate 131 has a non-linear BH characteristic by receiving a gradient magnetic field of the gradient coil 134, and a static magnetic field is generated. This is a phenomenon in which the static magnetic field does not become zero due to the residual magnetic field of the magnetic pole plate 131 even when the current of the coil 132 is set to 0 and the generation of the magnetic field is turned off.

もう一つの空間的非対称性(2)について図13を用いて説明する。図13は、静磁場発生装置が静磁場を発生している状態の磁極板131、磁極突起部136、継鉄135ならびに鉄柱133の磁化の大きさと向きを矢印の長さと向きによって示している。図13の磁気回路は、右側に帰還路があるC字型であり、左右(x方向)について非対称であるため、磁極板131の表面上の図中の位置(a)と位置(b)では、撮影領域130の中心から等距離にあるにも関わらず、磁化の大きさが非対称になる。例えば、位置(b)に比べて位置(a)では、2倍程度の大きさの磁化となり得る。   Another spatial asymmetry (2) will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows the magnitude and direction of magnetization of the magnetic pole plate 131, the magnetic pole protrusion 136, the yoke 135, and the iron pillar 133 in a state where the static magnetic field generating device generates a static magnetic field by the length and direction of the arrows. The magnetic circuit of FIG. 13 is a C-shape with a return path on the right side and is asymmetrical in the left and right (x direction). Therefore, at the position (a) and the position (b) in the figure on the surface of the magnetic pole plate 131, In spite of being equidistant from the center of the imaging region 130, the magnitude of magnetization becomes asymmetric. For example, the position (a) can be about twice as large as the position (b).

このように磁極板131の磁化が左右非対称であることは、次のような弊害をもたらす。第1に、磁極板131の位置(a)と位置(b)の磁化Mの大きさが非対称であるため、撮影領域130内の位置(c)と位置(d)の磁束密度(静磁場)Bも非対称となる。すなわち、撮影領域130における静磁場Bがx方向について非対称となり、均一度が低下する(2−1)。第2に、磁極板131上の位置(a)と位置(b)における磁化Mが異なると微分透磁率(dB/dH)も異なるため、傾斜磁場ΔHをかけた時(H+ΔH)の磁気的振る舞いが位置(a)と位置(b)とで異なる(2−2)。磁気的振る舞いが異なる現象の一つは、傾斜磁場のΔHが印加された場合の磁極板131の磁化Mの変化すなわち、マイナーループの形状に位置(a)と位置(b)とで差が生じることである(2−2−1)。もう一つは傾斜磁場印加ΔHによる渦電流の大きさが位置(a)と位置(b)とで異なることである(2−2−2)。ここで渦電流とは、傾斜磁場ΔHを打ち消すように磁極板131に流れる電流であり、その大きさはdΔH/dtに比例する。上記(2−2−1)および(2−2−2)により磁極板131の磁束密度の変化が左右非対称に生じ、これが傾斜磁場ΔHに重畳されるため、撮像領域130に実際に印加される傾斜磁場ΔHの値と設定値との誤差が大きくなり、画質を低下させる。   As described above, the magnetization of the magnetic pole plate 131 is asymmetrical to the left and right causes the following adverse effects. First, since the magnitudes of the magnetizations M at the positions (a) and (b) of the magnetic pole plate 131 are asymmetric, the magnetic flux density (static magnetic field) at the positions (c) and (d) in the imaging region 130. B is also asymmetric. That is, the static magnetic field B in the imaging region 130 becomes asymmetric with respect to the x direction, and the uniformity decreases (2-1). Second, since the differential permeability (dB / dH) differs if the magnetization M at the position (a) and the position (b) on the magnetic pole plate 131 differs, the magnetic behavior when the gradient magnetic field ΔH is applied (H + ΔH). Is different between position (a) and position (b) (2-2). One phenomenon in which the magnetic behavior is different is that a change in the magnetization M of the magnetic pole plate 131 when a gradient magnetic field ΔH is applied, that is, a difference in the minor loop shape between the position (a) and the position (b). (2-2-1). The other is that the magnitude of the eddy current due to the gradient magnetic field application ΔH differs between position (a) and position (b) (2-2-2). Here, the eddy current is a current that flows through the magnetic pole plate 131 so as to cancel the gradient magnetic field ΔH, and its magnitude is proportional to dΔH / dt. Due to the above (2-2-1) and (2-2-2), the magnetic flux density of the magnetic pole plate 131 changes asymmetrically and is superimposed on the gradient magnetic field ΔH, so that it is actually applied to the imaging region 130. The error between the value of the gradient magnetic field ΔH and the set value increases, and the image quality is degraded.

上述の非線形な相互作用(1)による磁極板131の非線形なB−H特性を低減するために、磁極板131の表面に高抵抗かつ高透磁率な材料を貼ることが提案されている(特許文献2および特許文献3参照)。この方法は、高透磁率な材料が傾斜磁場コイルの傾斜磁場を磁極板まで到達させないように作用するため、磁極と傾斜磁場との相互作用を減少させる効果が得られ、しかも渦電流が生じにくい。また、特許文献1および特許文献4には、静磁場の均一度を高めるため溝が形成された磁極板から離れた位置に平板状の高透磁率材料を配置することを開示している。   In order to reduce the non-linear BH characteristics of the magnetic pole plate 131 due to the above-described non-linear interaction (1), it has been proposed to paste a material having high resistance and high magnetic permeability on the surface of the magnetic pole plate 131 (patent) Reference 2 and Patent Document 3). In this method, since the material having high permeability prevents the gradient magnetic field of the gradient magnetic field coil from reaching the magnetic pole plate, an effect of reducing the interaction between the magnetic pole and the gradient magnetic field can be obtained, and eddy currents are hardly generated. . Patent Document 1 and Patent Document 4 disclose disposing a flat high magnetic permeability material at a position away from a magnetic pole plate in which grooves are formed in order to increase the uniformity of a static magnetic field.

また、上述の左右非対称な静磁場B(2−1)を補正するために、鉄片シムやシムコイル等の別な手段を配置することが知られている。また、磁極板の渦電流が左右非対称に生じること(2−2−2)を補正するために、導体を貼り付ける方法が知られている(特許文献5参照)。
特開2002−153439号 USP5,061,897 USP5,555,251 USP6,498,488 特開昭63−150060号
It is also known to dispose another means such as an iron piece shim or shim coil in order to correct the above-described asymmetrical static magnetic field B (2-1). Also, a method of attaching a conductor is known in order to correct that the eddy current of the magnetic pole plate is generated asymmetrically (2-2-2) (see Patent Document 5).
JP 2002-153439 A USP 5,061,897 USP 5,555,251 USP 6,498,488 JP-A-63-150060

従来の非対称の磁気回路を有する静磁場発生装置では、上記4つの課題(1,2−1,2−2−1,2−2−2)が生じていた。このうち(1),(2−1)、(2−2−2)についてはそれらを低減するための手法がそれぞれ上述したように提案されているが、(2−2−1)の課題については、従来補正することが困難であった。また、上述した(1)、(2−1)、(2−2−2)の課題を低減する手法についても、1つの手法で1つの課題を低減することはできるが、1つの手法ですべての課題を一度に解決することはできなかった。   In the conventional static magnetic field generator having an asymmetric magnetic circuit, the above four problems (1, 2-1, 2-2-1, 2-2-2) have occurred. Of these, methods (1), (2-1), and (2-2-2) have been proposed as described above for reducing them, but the problem of (2-2-1) Conventionally, it was difficult to correct. In addition, with regard to the technique for reducing the above-mentioned problems (1), (2-1), and (2-2-2), one technique can reduce one problem, but all with one technique. This problem could not be solved at once.

静磁場発生コイルとして超電導コイルを用いる静磁場発生装置では、発生する静磁場の大きさが大きいため、高画質化が可能である一方で、上記(2−1,2−2−1,2−2−2)の課題が大きく生じる。このため、超電導コイルを用いるMRI装置での上記課題の改善が強く求められている。
本発明は、静磁場発生装置の磁気回路が空間的に非対称であっても、傾斜磁場を印加した場合の磁気特性の対称性を高めることのできるMRI装置を提供することを目的とする。
In the static magnetic field generator using a superconducting coil as the static magnetic field generating coil, the size of the generated static magnetic field is large, so that the image quality can be improved. The problem of 2-2) greatly occurs. For this reason, improvement of the said subject with the MRI apparatus using a superconducting coil is calculated | required strongly.
An object of the present invention is to provide an MRI apparatus capable of enhancing the symmetry of magnetic characteristics when a gradient magnetic field is applied even if the magnetic circuit of the static magnetic field generator is spatially asymmetric.

上記目的を達成するため、本発明では、磁極板と傾斜磁場発生部との間に、磁極板を構成する材料よりも透磁率の高い高透磁率部材と、高透磁率部材に磁場を印加するための永久磁石とを配置する。高透磁率部材の全体には、静磁場と永久磁石の発生する磁場とが重畳して印加されるため、静磁場の非対称性の影響を低減することができる。   In order to achieve the above object, in the present invention, a magnetic permeability is applied between the magnetic pole plate and the gradient magnetic field generating portion, a high magnetic permeability member having a higher magnetic permeability than the material constituting the magnetic pole plate, and the high magnetic permeability member. A permanent magnet is arranged. Since the static magnetic field and the magnetic field generated by the permanent magnet are superimposed and applied to the entire high magnetic permeability member, the influence of the asymmetry of the static magnetic field can be reduced.

この永久磁石は、撮像領域の静磁場の向きと平行な向きに着磁されているものを用いることができる。これにより、高透磁率部材の磁化を静磁場の向きに向かせる作用も得られ、高透磁率部材の磁気特性の対称性を高めることができる。   As this permanent magnet, a magnet magnetized in a direction parallel to the direction of the static magnetic field in the imaging region can be used. Thereby, the effect | action which directs the magnetization of a high-permeability member to the direction of a static magnetic field is also acquired, and the symmetry of the magnetic characteristic of a high-permeability member can be improved.

永久磁石は、撮像領域の中心軸に対して空間的に対称な形状を有するものを用いることができる。   A permanent magnet having a spatially symmetrical shape with respect to the central axis of the imaging region can be used.

高透磁率部材および永久磁石として板状部材を用い、重ねて配置する構成にすることができる。   A plate-like member can be used as the high magnetic permeability member and the permanent magnet, and can be arranged in an overlapping manner.

永久磁石としては、複数の磁石を撮像領域の中心軸に対して空間的に対称な形状に並べて高透磁率部材に搭載したものを用いることができる。   As the permanent magnet, a plurality of magnets arranged in a spatially symmetrical shape with respect to the central axis of the imaging region and mounted on a high permeability member can be used.

永久磁石としては、複数のリング状の磁石を撮像領域に中心軸に対して同心円状に配置して、高透磁率部材に搭載したものを用いることができる。   As the permanent magnet, a plurality of ring-shaped magnets arranged concentrically with respect to the central axis in the imaging region and mounted on a high permeability member can be used.

上記複数のリング状の磁石は、互いに間隔があくように配置することができ、リング状の磁石の幅および間隔は、撮像領域の静磁場の均一度を補正するように定めることができる。
上記複数のリング状の磁石は、磁極板に接するように配置することが可能である。
The plurality of ring-shaped magnets can be arranged so as to be spaced from each other, and the width and spacing of the ring-shaped magnets can be determined so as to correct the uniformity of the static magnetic field in the imaging region.
The plurality of ring-shaped magnets can be arranged in contact with the magnetic pole plate.

永久磁石は、高透磁率部材と磁極板との間に配置される構成とし、永久磁石と磁極板との間にさらに第2の永久磁石を配置することが可能である。このとき、第2の永久磁石は、撮像方向の静磁場の向きとは交差する方向に着磁されているものを用いることができる。   The permanent magnet is configured to be disposed between the high magnetic permeability member and the magnetic pole plate, and a second permanent magnet can be further disposed between the permanent magnet and the magnetic pole plate. At this time, the second permanent magnet may be magnetized in a direction intersecting with the direction of the static magnetic field in the imaging direction.

高透磁率部材としては、珪素鋼または絶縁処理した鉄粉を樹脂で固めたものを用いることが可能である。   As the high permeability member, it is possible to use silicon steel or iron powder that has been subjected to insulation treatment and hardened with resin.

本発明によれば、静磁場発生装置の磁気回路が空間的に非対称であっても、傾斜磁場を印加した場合の磁気特性の対称性を高めることのできるMRI装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if the magnetic circuit of a static magnetic field generator is spatially asymmetrical, the MRI apparatus which can improve the symmetry of the magnetic characteristic at the time of applying a gradient magnetic field can be provided.

本発明の第1の実施の形態の静磁場発生装置を備えたMRI装置について、図面を用いて説明する。   An MRI apparatus provided with a static magnetic field generation apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施の形態のMRI装置は、図1に示したように、被検体401を配置する撮像領域に均一な静磁場空間を発生させる静磁場発生装置402を有している。静磁場発生装置402は、図2に斜視図を、図3に断面図を示したように、球状の撮像領域30にz方向の静磁場を発生させるため、撮像領域30を挟んで上下に配置された一対の静磁場発生コイル32と、静磁場を均一にするために静磁場発生コイル30の内側にそれぞれ配置された磁極板31と、磁極板31を連結して磁気回路を構成する継鉄35ならびに鉄柱33とを含む。磁極板31は、強磁性体である鉄製であり、本実施の形態では磁極板31と継鉄35と鉄柱33が一体に構成されている。磁極板31の表面には、静磁場の均一度を高めるために溝237が形成されている。   As shown in FIG. 1, the MRI apparatus according to the present embodiment includes a static magnetic field generation apparatus 402 that generates a uniform static magnetic field space in an imaging region where a subject 401 is arranged. As shown in the perspective view of FIG. 2 and the cross-sectional view of FIG. 3, the static magnetic field generator 402 is arranged above and below the imaging region 30 to generate a static magnetic field in the z direction in the spherical imaging region 30. A pair of static magnetic field generating coils 32, a magnetic pole plate 31 disposed inside the static magnetic field generating coil 30 to make the static magnetic field uniform, and a yoke that connects the magnetic pole plates 31 to constitute a magnetic circuit 35 and the iron pillar 33. The magnetic pole plate 31 is made of iron, which is a ferromagnetic body, and in this embodiment, the magnetic pole plate 31, the yoke 35, and the iron pillar 33 are integrally formed. A groove 237 is formed on the surface of the pole plate 31 in order to increase the uniformity of the static magnetic field.

鉄柱33は、撮像領域30の周囲を広く開放された空間とするために、磁極板31の片側に配置されている。これにより、磁極板31、継鉄35ならびに鉄柱33で構成される磁気回路は、左右非対称なC字型となっている。   The iron pillar 33 is disposed on one side of the magnetic pole plate 31 in order to make a wide open space around the imaging region 30. Thereby, the magnetic circuit comprised by the magnetic pole plate 31, the yoke 35, and the iron pillar 33 becomes a left-right asymmetric C shape.

なお、撮像領域30の大きさは、一例としては30cm程度であり、静磁場の強度は、例えば0.2Tから1.5T程度、その均一度は、例えば0.5〜30ppmとなるように設計することができる。   The size of the imaging region 30 is, for example, about 30 cm, the strength of the static magnetic field is designed to be, for example, about 0.2 T to 1.5 T, and the uniformity thereof is, for example, 0.5 to 30 ppm. can do.

静磁場発生コイル32は、通常のコイルまたは、クライオスタット内に収容した超電導コイルを用いることができる。静磁場発生コイル32の内周側には磁極板31を取り囲むように、継鉄35と連結した磁極突起部36が備えられている。磁極突起部36の内側には、傾斜磁場発生コイル34が配置される。傾斜磁場発生コイル34は、被検体からのNMR信号に対して位置情報を付加するための傾斜磁場を撮影領域30に印加する。傾斜磁場の大きさは、例えば10mT/m〜50mT/m、スリューレート50〜300T/m/s程度にすることができる。   As the static magnetic field generating coil 32, a normal coil or a superconducting coil accommodated in a cryostat can be used. A magnetic pole projection 36 connected to the yoke 35 is provided on the inner peripheral side of the static magnetic field generating coil 32 so as to surround the magnetic pole plate 31. A gradient magnetic field generating coil 34 is disposed inside the magnetic pole projection 36. The gradient magnetic field generating coil 34 applies a gradient magnetic field for adding position information to the NMR signal from the subject to the imaging region 30. The magnitude of the gradient magnetic field can be set to, for example, about 10 mT / m to 50 mT / m and a slew rate of about 50 to 300 T / m / s.

本実施の形態ではさらに、磁極板31と傾斜磁場発生コイル32との間の空間に、高透磁率部材37と永久磁石38とを配置する。高透磁率部材37は、傾斜磁場発生コイル34側に配置され磁極板31を構成する強磁性体よりも透磁率が高い部材である。傾斜磁場コイル32の発生する傾斜磁場の磁束は、磁極板31よりも透磁率が高い高透磁率部材37を通過するため、傾斜磁場が磁極板31に到達するのを防ぐ作用をする。なお、高透磁率部材37は、渦電流が生じるのを防ぐため電気抵抗値が高いものであることが望ましい。例えば、高透磁率部材37として、積層珪素鋼鈑や、絶縁鉄粉を樹脂で固め板状にしたものを好適に用いることができる。高透磁率部材37が厚すぎると、磁極板31の溝237による磁場均一度の調整が困難になるので、50mm程度以下にすることが望ましいが、逆に薄すぎると傾斜磁場の磁束が高透磁率部材37を通り抜けて磁極板31に到達してしまうので、約5mmから50mmの間の厚さにすることが望ましい。   In the present embodiment, a high permeability member 37 and a permanent magnet 38 are further arranged in a space between the magnetic pole plate 31 and the gradient magnetic field generating coil 32. The high magnetic permeability member 37 is a member having a higher magnetic permeability than the ferromagnetic material that is disposed on the gradient magnetic field generating coil 34 side and constitutes the magnetic pole plate 31. Since the magnetic flux of the gradient magnetic field generated by the gradient magnetic field coil 32 passes through the high permeability member 37 having a higher permeability than the magnetic pole plate 31, it acts to prevent the gradient magnetic field from reaching the magnetic pole plate 31. The high magnetic permeability member 37 desirably has a high electrical resistance value in order to prevent the generation of eddy currents. For example, as the high magnetic permeability member 37, a laminated silicon steel plate or an insulating iron powder that has been solidified with a resin and formed into a plate shape can be suitably used. If the high-permeability member 37 is too thick, it is difficult to adjust the magnetic field uniformity by the groove 237 of the magnetic pole plate 31, so it is desirable to set it to about 50 mm or less. Since it passes through the magnetic permeability member 37 and reaches the magnetic pole plate 31, it is desirable to set the thickness between about 5 mm and 50 mm.

永久磁石38は、厚さ方向(z方向)に着磁された板状の磁石であり、高透磁率部材37の磁極板31側の面に貼り付けられている。永久磁石38は、通常に製造されたものであればよいが、なるべく薄く、軽いものが望ましいので、最大エネルギー積が大きいNb-Fe-B系等の希土類系の永久磁石を用いることが望ましい。   The permanent magnet 38 is a plate-like magnet that is magnetized in the thickness direction (z direction), and is attached to the surface of the high permeability member 37 on the side of the magnetic pole plate 31. The permanent magnet 38 may be a normally manufactured one, but is preferably as thin and light as possible. Therefore, it is desirable to use a rare earth permanent magnet such as an Nb—Fe—B alloy having a large maximum energy product.

永久磁石38の作用について説明する。高透磁率部材37を配置したことにより、傾斜磁場発生コイル34の傾斜磁場ΔHの磁束が磁極板31に到達しにくくなるため、従来の技術の欄で説明した問題(1,2−1,2−2−1,2−2−2)のうち、磁極板31が非線形なB−H特性をもつという問題(1)については低減できるが、左右非対称な形状の磁気回路のために磁極板31の磁化Mの大きさが左右非対称となるという問題(2−1)は依然として残っている。高透磁率部材37には、磁極板31の左右非対称な磁化によって磁化が励起され、左右非対称な分布の磁化をもつようになる。よって、従来の傾斜磁場ΔHが印加された場合の磁極板31の磁化変化(マイナーループ)が左右非対称に生じるという問題(2−2−1)、傾斜磁場ΔHによる渦電流が左右非対称に生じるという問題(2−2−2)は、高透磁率部材37が配置されている本実施の形態の構成の場合には磁極板31では抑制されるが、高透磁率部材37において生じることになる。高透磁率部材37に存在する左右非対称な分布の磁化は、静磁場の均一度低下ならびに傾斜磁場ΔHの値の誤差が大きくなるという問題を引き起こす。永久磁石38は、高透磁率部材37において上記(2−1,2−2−1,2−2−2)の問題を低減する作用をする。   The operation of the permanent magnet 38 will be described. The arrangement of the high permeability member 37 makes it difficult for the magnetic flux of the gradient magnetic field ΔH of the gradient magnetic field generating coil 34 to reach the magnetic pole plate 31, so the problems described in the prior art section (1, 2-1, 2) 2-1 and 2-2-2), the problem (1) in which the magnetic pole plate 31 has a non-linear BH characteristic can be reduced, but the magnetic pole plate 31 has a magnetic circuit having an asymmetrical shape. The problem (2-1) that the magnitude of the magnetization M is left-right asymmetric remains. Magnetization of the high permeability member 37 is excited by the left-right asymmetric magnetization of the magnetic pole plate 31, and the left-right asymmetric distribution of magnetization is obtained. Therefore, the problem that the magnetization change (minor loop) of the magnetic pole plate 31 when the conventional gradient magnetic field ΔH is applied occurs asymmetrically (2-2-1), and the eddy current due to the gradient magnetic field ΔH occurs asymmetrically. The problem (2-2-2) is suppressed in the magnetic pole plate 31 in the case of the configuration of the present embodiment in which the high magnetic permeability member 37 is disposed, but occurs in the high magnetic permeability member 37. The left-right asymmetric distribution of magnetization present in the high permeability member 37 causes a problem that the uniformity of the static magnetic field decreases and the error of the gradient magnetic field ΔH increases. The permanent magnet 38 acts to reduce the problem (2-1, 2-1-2, 2-2-2) in the high magnetic permeability member 37.

これをさらに図面を用いて具体的に説明する。高透磁率部材37のB−H特性(ただし、Bは磁束密度、Hは外部磁場)が図4に示すようなカーブである場合、図5に示した高透磁率部材37の左右端の位置(e)と位置(f)には、その近傍の磁極板31および磁極突起36の発生する静磁場Hが印加される。静磁場Hは、磁気回路がC字型の左右非対称な形状である影響により、位置(e)における静磁場Heの方が、位置(f)における静磁場Hfよりも小さくなっている。(問題(2−1))。このため、静磁場Heによって高透磁率部材37の位置(e)に生じる磁束密度Be-1は、静磁場Hfによって位置(f)に生じる磁束密度Bf-1よりも小さくなる。よって、高透磁率部材37に励起される磁化の大きさも位置(e)の方が、位置(f)よりも小さくなる。しかも、静磁場Heおよび静磁場Hfの大きさが異なるため、これら静磁場Heおよび静磁場Hfに対応するB−Hカーブ上での動作点(e)−1、(f)−1がずれている。静磁場Heおよび静磁場Hfにそれぞれ傾斜磁場発生コイル34による傾斜磁場ΔHが重畳された場合、マイナーループ41の形状は、それぞれの動作点(e)−1、(f)−1近傍のB−Hカーブの傾斜を反映するため、高透磁率部材37の左端の位置(e)と右端の位置(f)とではマイナーループ41の形状も異なる((2−2−1)の問題)。同時にdΔH/dtに比例する渦電流の大きさにも差が生じる((2−2−2)の問題)。   This will be specifically described with reference to the drawings. When the BH characteristics (where B is a magnetic flux density and H is an external magnetic field) of the high magnetic permeability member 37 are curves as shown in FIG. 4, the positions of the left and right ends of the high magnetic permeability member 37 shown in FIG. The static magnetic field H generated by the magnetic pole plate 31 and the magnetic pole protrusion 36 in the vicinity thereof is applied to (e) and the position (f). The static magnetic field H is smaller in the static magnetic field He at the position (f) than the static magnetic field Hf at the position (f) due to the influence of the C-shaped left-right asymmetric shape of the magnetic circuit. (Problem (2-1)). For this reason, the magnetic flux density Be-1 generated at the position (e) of the high magnetic permeability member 37 by the static magnetic field He is smaller than the magnetic flux density Bf-1 generated at the position (f) by the static magnetic field Hf. Therefore, the magnitude of the magnetization excited by the high magnetic permeability member 37 is also smaller at the position (e) than at the position (f). Moreover, since the static magnetic field He and the static magnetic field Hf are different in magnitude, the operating points (e) -1 and (f) -1 on the BH curve corresponding to the static magnetic field He and the static magnetic field Hf are shifted. Yes. When the gradient magnetic field ΔH by the gradient magnetic field generating coil 34 is superimposed on the static magnetic field He and the static magnetic field Hf, the shape of the minor loop 41 is B− in the vicinity of the operating points (e) -1 and (f) −1. In order to reflect the slope of the H curve, the shape of the minor loop 41 is different between the left end position (e) and the right end position (f) of the high magnetic permeability member 37 (problem (2-2-1)). At the same time, a difference also arises in the magnitude of the eddy current proportional to dΔH / dt (problem (2-2-2)).

本実施の形態では永久磁石38を配置したことにより、これらの問題を同時に解決することができる。永久磁石38は厚さ方向(z方向)に着磁されているためz方向の磁場Hmを発生し、これが高透磁率部材37に印加される。この磁場Hmは、x方向(左右方向)には一様であるため、高透磁率部材37の左右端の位置(e)と位置(f)の静磁場Heおよび静磁場Hfは、静磁場He+Hmおよび静磁場Hf+Hmにそれぞれ引き上げられ、動作点は(e)−2、(f)−2となる。これにより、高透磁率部材37の位置(e)には磁束密度Be-2が生じ、位置(f)には磁束密度Bf-2が生じる。一般的に高透磁率材料のB−Hカーブは、図4に示すように磁場Hが大きい領域で飽和し傾斜が小さくなるため、動作点(e)−2と(f)−2の距離は、動作点(e)−1と(f)−1の距離よりも短く、静磁場He+Hmにおける磁束密度Be-2と静磁場Hf+Hmにおける磁束密度Bf-2との差は、静磁場Heにおける磁束密度Be-1と静磁場Hfにおける磁束密度Bf-1との差よりも小さい。これにより、高透磁率部材37の左右方向についての磁束密度の非対称性を低減することができる。また、動作点(e)−2と(f)−2の距離が近いため、マイナーループ41の形状もほとんど同じ形状になる。これにより、高透磁率部材37に励起される磁化の大きさの非対称性を低減し、傾斜磁場ΔHが加わった場合の磁気的振る舞いを左右対称に生じさせることができる。また、永久磁石28の磁場Hmの向きは、着磁されているz方向であるため、z方向に対して傾斜している高透磁率部材37の磁化をz方向に向ける作用もする。   In the present embodiment, these problems can be solved simultaneously by arranging the permanent magnet 38. Since the permanent magnet 38 is magnetized in the thickness direction (z direction), it generates a magnetic field Hm in the z direction, which is applied to the high permeability member 37. Since this magnetic field Hm is uniform in the x direction (left and right direction), the static magnetic field He and the static magnetic field Hf at the left and right end positions (e) and (f) of the high permeability member 37 are the static magnetic field He + Hm. And the operating point becomes (e) -2 and (f) -2. Thereby, the magnetic flux density Be-2 is generated at the position (e) of the high magnetic permeability member 37, and the magnetic flux density Bf-2 is generated at the position (f). In general, the BH curve of a high magnetic permeability material is saturated in a region where the magnetic field H is large as shown in FIG. 4, and the inclination becomes small. Therefore, the distance between the operating points (e) -2 and (f) -2 is The difference between the magnetic flux density Be-2 in the static magnetic field He + Hm and the magnetic flux density Bf-2 in the static magnetic field Hef + Hm is shorter than the distance between the operating points (e) -1 and (f) -1. It is smaller than the difference between Be-1 and the magnetic flux density Bf-1 in the static magnetic field Hf. Thereby, the asymmetry of the magnetic flux density about the left-right direction of the high magnetic permeability member 37 can be reduced. Further, since the operating points (e) -2 and (f) -2 are close to each other, the shape of the minor loop 41 is almost the same. Thereby, the asymmetry of the magnitude of the magnetization excited by the high magnetic permeability member 37 can be reduced, and the magnetic behavior when the gradient magnetic field ΔH is applied can be generated symmetrically. Further, since the direction of the magnetic field Hm of the permanent magnet 28 is the magnetized z direction, it also acts to direct the magnetization of the high permeability member 37 inclined with respect to the z direction in the z direction.

この状態は、図6および図7に示したように、磁化の大きさと向きを示す矢印を用いておおよそ示すことができる。図6は、永久磁石38が配置されていない場合であり、高透磁率部材37の磁化61は左右非対称な大きさであり、向きもz方向に対して傾斜している。ここで図7のように永久磁石38による磁場Hを加えると、高透磁率部材37は永久磁石38が作る磁場Hmが加わって磁化71の大きさは左右の非対称性が弱まり一様化されるとともに、全体に大きくなる。しかも、z方向に平行な磁場Hmが高透磁率部材37を通ることにより、高透磁率部材37の磁化70は、よりz方向に向けられる。   This state can be roughly indicated by using arrows indicating the magnitude and direction of magnetization, as shown in FIGS. FIG. 6 shows a case where the permanent magnet 38 is not disposed, and the magnetization 61 of the high magnetic permeability member 37 has an asymmetrical size, and the direction is also inclined with respect to the z direction. Here, when the magnetic field H by the permanent magnet 38 is applied as shown in FIG. 7, the magnetic permeability of the high permeability member 37 is made uniform by the addition of the magnetic field Hm produced by the permanent magnet 38 and the asymmetry of the right and left is weakened. Along with it, it grows overall. Moreover, when the magnetic field Hm parallel to the z direction passes through the high permeability member 37, the magnetization 70 of the high permeability member 37 is more directed in the z direction.

このように、永久磁石38を高透磁率部材37に隣接して配置することにより、高透磁率部材37の磁化および磁束密度の非対称性を低減し、一様な磁化分布および磁束密度分布にすることができる。   Thus, by arranging the permanent magnet 38 adjacent to the high permeability member 37, the asymmetry of the magnetization and the magnetic flux density of the high permeability member 37 is reduced, and a uniform magnetization distribution and a magnetic flux density distribution are obtained. be able to.

また、高透磁率部材37の一様な磁化分布および磁束密度分布であるため、高透磁率部材37の表面に鉄片シム等の磁性体を配置すること(パッシブシミング)により、上述の(2−2−1,2−2−2)の問題を生じさせることなく、計算通りにその部分の磁化(磁束)を増加させることが可能である。これにより、左右非対称なC字型の磁気回路でありながら、鉄片シム等を高透磁率部材37の表面に配置して計算通りに磁場を発生させ、静磁場の非対称性を補正することができる。これにより、撮像領域30における静磁場の均一度を高めることができる。   In addition, since the high magnetic permeability member 37 has a uniform magnetization distribution and magnetic flux density distribution, a magnetic material such as an iron piece shim is disposed on the surface of the high magnetic permeability member 37 (passive shimming), so that (2- It is possible to increase the magnetization (magnetic flux) of the portion as calculated without causing the problem of (2-1, 2-2-2). Thereby, although it is a left-right asymmetric C-shaped magnetic circuit, an iron piece shim etc. can be arrange | positioned on the surface of the high magnetic permeability member 37, a magnetic field can be generated as calculated, and the asymmetry of a static magnetic field can be correct | amended. . Thereby, the uniformity of the static magnetic field in the imaging region 30 can be increased.

上述してきたように本実施の形態では、高透磁率部材37と、これに隣接する永久磁石38を配置することにより、左右非対称な磁気回路を有する静磁場発生装置402でありながら、高透磁率部材37の磁気特性は、空間的に対称であり、しかも磁性的な非線形の小さい系となるため、上記(2−1,2−2−1,2−2−2)の問題を一度に解決することができる。また、高透磁率部材37に鉄片シム等を配置することにより、計算通りの磁場を補正することができるため、上記(1)の問題も解決することができる。よって、発生する静磁場の均一度に優れ、しかも、周囲が解放された空間の静磁場発生装置402を提供することができる。   As described above, in the present embodiment, the high magnetic permeability member 37 and the permanent magnet 38 adjacent to the high magnetic permeability member 37 are disposed, so that the high magnetic permeability can be obtained even though the static magnetic field generator 402 has a left-right asymmetric magnetic circuit. Since the magnetic characteristics of the member 37 are spatially symmetric and become a magnetic non-linear system, the above problem (2-1, 2-1-2, 2-2-2) can be solved at once. can do. Moreover, since the magnetic field as calculated can be corrected by arranging an iron piece shim or the like on the high magnetic permeability member 37, the problem (1) can also be solved. Therefore, it is possible to provide a static magnetic field generation device 402 that is excellent in the uniformity of the generated static magnetic field and that is free from the surroundings.

つぎに、本実施の形態の静磁場発生装置402を用いた、典型的なMRI装置の全体構成を図1を用いて説明する。MRI装置は、静磁場発生装置402および傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生コイル34の他に、被検体401を搭載するベッド412と、被検体401に高周波磁場を印加するためのRFコイル404と、被検体401が発生するMR信号を計測するRFプローブ405と、RF送信部410、信号検出部406、傾斜磁場電源409、信号処理部407、制御部411、表示部408とを有している。   Next, an overall configuration of a typical MRI apparatus using the static magnetic field generation apparatus 402 of the present embodiment will be described with reference to FIG. In addition to the static magnetic field generator 402 and the gradient magnetic field generating coil 34 for generating a gradient magnetic field, the MRI apparatus includes a bed 412 on which the subject 401 is mounted, an RF coil 404 for applying a high-frequency magnetic field to the subject 401, An RF probe 405 that measures an MR signal generated by the subject 401, an RF transmission unit 410, a signal detection unit 406, a gradient magnetic field power source 409, a signal processing unit 407, a control unit 411, and a display unit 408 are provided.

傾斜磁場発生コイル34は、X,Y,Zの3方向の磁場をそれぞれ発生するためのコイルを含んでおり、傾斜磁場電源409からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。RFコイル404は、RF送信部410の信号に応じて高周波磁場を発生する。RFプローブ405が計測したMR信号は、信号検出器406で検出され、信号処理部407で信号処理され、所定の演算が施されて画像信号に変換される。画像は、表示部408に表示される。傾斜磁場電源409、RF送信部410、信号検出部406は、制御部411で制御され、制御のタイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれている。MR信号のエコー信号を検出するパルスシーケンス等、種々のシーケンスが知られている。   The gradient magnetic field generating coil 34 includes coils for generating magnetic fields in three directions of X, Y, and Z, respectively, and generates gradient magnetic fields in response to signals from the gradient magnetic field power supply 409, respectively. The RF coil 404 generates a high-frequency magnetic field according to the signal from the RF transmitter 410. The MR signal measured by the RF probe 405 is detected by the signal detector 406, signal processed by the signal processing unit 407, subjected to a predetermined calculation, and converted into an image signal. The image is displayed on the display unit 408. The gradient magnetic field power supply 409, the RF transmission unit 410, and the signal detection unit 406 are controlled by the control unit 411, and the control time chart is generally called a pulse sequence. Various sequences such as a pulse sequence for detecting an echo signal of an MR signal are known.

MRI装置の撮像対象は、臨床で普及している装置では一般的には被検体401の主たる構成物質、プロトンである。プロトン密度の空間分布や励起状態の緩和現象の空間分布を信号処理部407において画像化することにより、人体頭部、腹部、四肢等の形態または機能を2次元もしくは3次元的に撮影する。撮像時には、傾斜磁場により、空間的に位相エンコードを与えた状態でエコー信号を検出する。位相エンコードの数は、通常1枚の画像あたり128、256、512等の値が選ばれる。よって、エコー信号は、通常128、256、512等のサンプリングデータからなる時系列信号として得られ、これらの信号を2次元フーリエ変換することにより空間的に分解し、1枚のMR画像を作成する。   The imaging target of the MRI apparatus is generally the main constituent substance of the subject 401, proton, in an apparatus popular in clinical practice. By imaging the spatial distribution of proton density and the relaxation phenomenon in the excited state in the signal processing unit 407, the form or function of the human head, abdomen, limbs, etc. is photographed two-dimensionally or three-dimensionally. At the time of imaging, an echo signal is detected with a phase encoding spatially applied by a gradient magnetic field. As the number of phase encodings, values such as 128, 256, and 512 are usually selected per image. Therefore, the echo signal is usually obtained as a time series signal composed of sampling data such as 128, 256, 512, etc., and these signals are spatially decomposed by two-dimensional Fourier transform to create one MR image. .

パルスシーケンスの一例として、スピンエコータイプのエコープラナーシーケンス(SE−EPI)を図8を用いて簡単に説明する。図8において、RFは、RFコイル404が被検体401に照射するRF信号である。Gsは、被検体01のスライス面を決定するスライス傾斜磁場、Geは、位相エンコード傾斜磁場、Grは、読み出し傾斜磁場パルスであり、いずれも傾斜磁場コイル304が発生する。Echoは、RFプローブ405が計測するエコー信号である。図8に示したパルスシーケンス(SE−EPI)は、臨床において拡散イメージング、パーフュージョンイメージング等に多用される高速シーケンスである。このような高速シーケンスにおいて、前述の空間的に非対称な渦電流が生じるという(2−2−2)の問題があると、この渦電流から空間的に非対称な磁場が生じ、撮像領域30の一部では、各傾斜磁場パルスの印加後にあたかもベースラインが変動したようなオフセット成分が加わるため、MRI画像にアーチファクト(偽像)が生じて、臨床診断において精度が低下する。   As an example of the pulse sequence, a spin echo type echo planar sequence (SE-EPI) will be briefly described with reference to FIG. In FIG. 8, RF is an RF signal that the RF coil 404 irradiates the subject 401. Gs is a slice gradient magnetic field that determines the slice plane of the subject 01, Ge is a phase encode gradient magnetic field, and Gr is a read gradient magnetic field pulse, both of which are generated by the gradient coil 304. Echo is an echo signal measured by the RF probe 405. The pulse sequence (SE-EPI) shown in FIG. 8 is a high-speed sequence that is frequently used for diffusion imaging, perfusion imaging, and the like in clinical practice. In such a high-speed sequence, if there is a problem (2-2-2) that the above-described spatially asymmetric eddy current is generated, a spatially asymmetric magnetic field is generated from this eddy current and In this section, an offset component as if the baseline has changed is added after application of each gradient magnetic field pulse, so that an artifact (false image) is generated in the MRI image, and the accuracy is lowered in clinical diagnosis.

EPIシーケンスでは、短時間で多数のエコーを計測するために、読み出し傾斜磁場パルスGrを高速高強度で反転するため、反転のたびに渦電流が発生する。典型的には、読み出し傾斜磁場Grは、20mT/m乃至40mT/m程度の強度が要求され、その立ち上がりは50T/m/s〜150T/m/s程度が要求される。また、生じる渦電流が最も画像劣化に影響するのは、位相エンコード傾斜磁場パルスGeに対する摂動である。というのは、位相エンコード傾斜磁場パルスGeは、パルスの時間積分値が最も小さく、同じ程度の渦電流に対して、本来のパルス積分値への摂動の割合が最も大きいからである。この様にして生じるアーチファクトの種類は、典型的には、位相エンコード方向の画像歪み、流れアーチファクト、ナイキストアーチファクトである。本発明では、前述のように、渦電流の空間的非対称性を物理的に低減するので、この様な画像アーチファクトを本質的に低減できるメリットがある。   In the EPI sequence, in order to measure a large number of echoes in a short time, the readout gradient magnetic field pulse Gr is inverted at high speed and high intensity, so that an eddy current is generated each time the inversion is performed. Typically, the readout gradient magnetic field Gr is required to have a strength of about 20 mT / m to 40 mT / m, and its rise is required to be about 50 T / m / s to 150 T / m / s. Moreover, it is a perturbation with respect to the phase encoding gradient magnetic field pulse Ge that the generated eddy current affects the image degradation most. This is because the phase encode gradient magnetic field pulse Ge has the smallest pulse time integral value, and the perturbation ratio to the original pulse integral value is the largest for the same eddy current. The types of artifacts that occur in this way are typically image distortion in the direction of phase encoding, flow artifacts, and Nyquist artifacts. In the present invention, as described above, the spatial asymmetry of the eddy current is physically reduced, so that there is an advantage that such image artifacts can be substantially reduced.

つぎに、本発明の第2の実施の形態として、永久磁石38の構造を変更した3つの構成を図9(a),(b),(c)を用いて説明する。図9(a),(b),(c)の構成は、永久磁石38以外の構成は、図3の実施の形態と同様である。   Next, as a second embodiment of the present invention, three configurations in which the structure of the permanent magnet 38 is changed will be described with reference to FIGS. 9 (a), 9 (b), and 9 (c). 9A, 9B, and 9C are the same as those in the embodiment of FIG. 3 except for the permanent magnet 38.

図9(a)に示した構成は、永久磁石38を複数に分割し、分割した小片をそれぞれ高透磁率部材37の貼り付けることにより、高透磁率部材37の全面に一様な厚さの板状の永久磁石を搭載した構成としている。分割された永久磁石38の小片は、それぞれ厚さ方向に着磁されている。分割された永久磁石38の小片は、大きな径の永久磁石と比較して、製造するのが容易であるため、図9(a)のように分割された永久磁石を高透磁率部材37に貼り付けることにより、製造コストを低減しながら、図3の静磁場発生装置402と同様の効果を得ることができる。   In the configuration shown in FIG. 9A, the permanent magnet 38 is divided into a plurality of pieces, and the divided pieces are attached to the high magnetic permeability member 37, respectively. A plate-like permanent magnet is mounted. The divided pieces of the permanent magnet 38 are each magnetized in the thickness direction. Since the small pieces of the divided permanent magnet 38 are easier to manufacture than the large-diameter permanent magnet, the divided permanent magnet is attached to the high permeability member 37 as shown in FIG. By attaching, it is possible to obtain the same effect as the static magnetic field generator 402 of FIG. 3 while reducing the manufacturing cost.

図9(b)に示した構成では、複数の径の異なるリング状の磁石を、撮像領域30の中心軸を中心にして同心円状に配置して高透磁率部材37上に貼り付けたものを永久磁石38として用いる構成である。隣り合うリング状の磁石の間には、間隔があけられている。一つのリング状の磁石は、製造を容易にするために複数の小片に分割されている。図9(c)に示した構成では、直方体の磁石を撮像領域30の中心軸を中心にして放射状に間隔を開けて並べ高透磁率部材37上に貼り付けたものを永久磁石38として用いる構成である。直方体の磁石の大きさは、中心に近いものほど小さい。なお、図9(b)、(c)の構成とも磁石は、いずれも厚さ方向に着磁されている。   In the configuration shown in FIG. 9B, a plurality of ring-shaped magnets having different diameters are arranged concentrically around the central axis of the imaging region 30 and pasted on the high permeability member 37. This configuration is used as the permanent magnet 38. There is a gap between adjacent ring-shaped magnets. One ring-shaped magnet is divided into a plurality of small pieces for easy manufacture. In the configuration shown in FIG. 9C, a configuration in which a rectangular magnet is arranged as a radial magnet around the central axis of the imaging region 30 and pasted on the high magnetic permeability member 37 is used as the permanent magnet 38. It is. The size of a rectangular parallelepiped magnet is smaller as it is closer to the center. 9B and 9C, both magnets are magnetized in the thickness direction.

図9(b)および図9(c)の永久磁石38は、高透磁率部材37の全面には配置されていないが、撮像領域30の中心(高透磁率部材37の中心)に対して軸対称に配置されていることにより、高透磁率部材37の磁化および磁束密度の対称性を高めるという図3の実施の形態と同等の効果が得られる。しかも、図9(b)および図9(c)の永久磁石38は、製造が容易であるため、低コストで本発明の効果を実現可能である。   The permanent magnets 38 in FIG. 9B and FIG. 9C are not arranged on the entire surface of the high magnetic permeability member 37, but are axial with respect to the center of the imaging region 30 (the center of the high magnetic permeability member 37). By being arranged symmetrically, an effect equivalent to that of the embodiment of FIG. 3 in which the symmetry of the magnetization and magnetic flux density of the high permeability member 37 is enhanced can be obtained. Moreover, since the permanent magnet 38 shown in FIGS. 9B and 9C is easy to manufacture, the effects of the present invention can be realized at low cost.

ここまでに説明してきた実施の形態では、高透磁率部材37の磁極板31側に永久磁石38を貼り付けた構成例について説明したが、永久磁石38は必ずしも磁極板31側にある必要はなく、撮影領域30側に永久磁石を貼り付けることも可能である。この場合も同等の効果を得られる。   In the embodiment described so far, the configuration example in which the permanent magnet 38 is attached to the magnetic pole plate 31 side of the high permeability member 37 has been described. However, the permanent magnet 38 does not necessarily have to be on the magnetic pole plate 31 side. It is also possible to attach a permanent magnet to the imaging region 30 side. In this case, the same effect can be obtained.

つぎに、本発明のさらに好適な第3の実施の形態の静磁場発生装置について図10を用いて説明する。図10の静磁場発生装置は、図9(b)の構成のリング状の永久磁石38を採用し、図3の装置の磁極板31表面の溝237をなくしている。図3の溝237は、静磁場の均一度を高めるために設けられているものであるが、図10の構成では、リング状の永久磁石38が高透磁率部材37の磁化および磁束密度の対称性を高める作用の他に、溝237と同等の作用も果たすように構成されている。具体的には、リング状の永久磁石38は、各リングの幅および間隔が、静磁場の不均一性を補正するように設計されている。また、リング状の永久磁石38は、磁極板31に接触するように配置されている。これにより、リング状の永久磁石38は、高透磁率部材37の磁化及び磁束密度の対称性を高める作用と同時に磁極板31の静磁場の均一にする作用を果たす。これにより、図3の実施の形態と同様の効果を得ながら、磁極板31表面の溝加工が不要となるので、低コストで静磁場発生装置を製造することが可能となる。   Next, a static magnetic field generation apparatus according to a further preferred third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The static magnetic field generator of FIG. 10 employs a ring-shaped permanent magnet 38 configured as shown in FIG. 9B, and eliminates the groove 237 on the surface of the magnetic pole plate 31 of the apparatus of FIG. The groove 237 in FIG. 3 is provided to increase the uniformity of the static magnetic field, but in the configuration of FIG. 10, the ring-shaped permanent magnet 38 is symmetrical with respect to the magnetization and magnetic flux density of the high permeability member 37. In addition to the effect of enhancing the properties, the same effect as the groove 237 is also achieved. Specifically, the ring-shaped permanent magnet 38 is designed such that the width and spacing of each ring correct for non-uniformity of the static magnetic field. The ring-shaped permanent magnet 38 is disposed so as to contact the magnetic pole plate 31. As a result, the ring-shaped permanent magnet 38 functions to increase the symmetry of the magnetization and magnetic flux density of the high permeability member 37 and at the same time to make the static magnetic field of the magnetic pole plate 31 uniform. This eliminates the need for grooving of the surface of the magnetic pole plate 31 while obtaining the same effect as that of the embodiment of FIG. 3, so that a static magnetic field generator can be manufactured at low cost.

なお、図10の実施の形態では、図9(b)のリング状の永久磁石38を用いているが、図9(c)の放射状の永久磁石38を用いることも可能である。   In the embodiment shown in FIG. 10, the ring-shaped permanent magnet 38 shown in FIG. 9B is used, but the radial permanent magnet 38 shown in FIG. 9C can also be used.

また、別の形態としては、高透磁率部材37の表面に溝加工をすることにより、静磁場の均一度制御の作用をさせることも可能である。   As another form, it is possible to control the uniformity of the static magnetic field by performing groove processing on the surface of the high magnetic permeability member 37.

つぎに、第4の実施の形態について図11を用いて説明する。図11の構成は、永久磁石38の上に、−x方向(図3参照)に着磁された永久磁石39を配置したものである。−x方向に着磁された永久磁石39が生じる磁束111が、継鉄35内の磁束を補うことにより、継鉄35内の磁束の非対称性を補正する作用をする。永久磁石38等の他の構成の作用は、図3の実施の形態と同様である。   Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the configuration of FIG. 11, a permanent magnet 39 magnetized in the −x direction (see FIG. 3) is disposed on the permanent magnet 38. The magnetic flux 111 generated by the permanent magnet 39 magnetized in the −x direction supplements the magnetic flux in the yoke 35, thereby correcting the asymmetry of the magnetic flux in the yoke 35. The operation of other configurations such as the permanent magnet 38 is the same as that of the embodiment of FIG.

上述してきた実施の形態では、C字型の磁気回路を有する静磁場発生装置について説明してきたが、C字型に限らず空間的に左右非対称な磁気回路を持つ静磁場発生装置であれば同様に本発明を適用することができる。   In the embodiment described above, the static magnetic field generator having a C-shaped magnetic circuit has been described. However, the static magnetic field generator is not limited to the C-shaped, and any static magnetic field generator having a spatially asymmetric magnetic circuit may be used. The present invention can be applied to.

また、上述してきた実施の形態では、永久磁石38を用いているが、永久磁石38に代えて、高透磁率部材37にz方向の磁場を印加する磁場発生コイルを用いることも可能である。この場合、磁場発生コイルの磁束が磁極板31や傾斜磁場発生コイル34や静磁場発生コイル32に影響を与えないように、発生する磁場の大きさを制御することが望ましい。   In the embodiment described above, the permanent magnet 38 is used. However, a magnetic field generating coil that applies a magnetic field in the z direction to the high permeability member 37 can be used instead of the permanent magnet 38. In this case, it is desirable to control the magnitude of the generated magnetic field so that the magnetic flux of the magnetic field generating coil does not affect the magnetic pole plate 31, the gradient magnetic field generating coil 34, and the static magnetic field generating coil 32.

本発明の第1の実施の形態のMRI装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the MRI apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施の形態の静磁場発生装置402の斜視図である。It is a perspective view of the static magnetic field generator 402 of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の静磁場発生装置402の断面図である。It is sectional drawing of the static magnetic field generator 402 of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の高透磁率部材37のB−H特性とマイナーループ41を示すグラフである。It is a graph which shows the BH characteristic and minor loop 41 of the high magnetic permeability member 37 of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の高透磁率部材37と磁気回路の磁化の大きさと向きを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the magnitude | size and direction of magnetization of the high magnetic permeability member 37 of 1st Embodiment, and a magnetic circuit. 第1の実施の形態において、永久磁石38が配置されていない場合の高透磁率部材37の磁化の大きさと向きを示す説明図である。In 1st Embodiment, it is explanatory drawing which shows the magnitude | size and direction of magnetization of the high-permeability member 37 when the permanent magnet 38 is not arrange | positioned. 第1の実施の形態において、永久磁石38を配置した場合の高透磁率部材37の磁化の大きさと向きを示す説明図である。In 1st Embodiment, it is explanatory drawing which shows the magnitude | size and direction of magnetization of the high magnetic permeability member 37 at the time of arrange | positioning the permanent magnet 38. FIG. 第1の実施の形態のMRI装置で行うパルスシーケンスの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the pulse sequence performed with the MRI apparatus of 1st Embodiment. (a)、(b)及び(c)は、第2の実施の形態の3種類の永久磁石38の構成を示す切り欠き斜視図である。(A), (b) and (c) is a notch perspective view which shows the structure of the three types of permanent magnet 38 of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の静磁場発生装置の断面図である。It is sectional drawing of the static magnetic field generator of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態の静磁場発生装置の永久磁石38および39の着磁方向を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the magnetization direction of the permanent magnets 38 and 39 of the static magnetic field generator of 4th Embodiment. 従来の静磁場発生装置の断面図である。It is sectional drawing of the conventional static magnetic field generator. 従来の静磁場発生装置の磁気回路の磁化の大きさ及び向きを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the magnitude | size and direction of magnetization of the magnetic circuit of the conventional static magnetic field generator.

符号の説明Explanation of symbols

30…撮像領域、31…磁極板、32…静磁場発生コイル、33…鉄柱、34…傾斜磁場発生コイル、35…継鉄、36…磁極突起、37…高透磁率部材、38…永久磁石、39…永久磁石、130…撮像領域、131…磁極板、132…静磁場発生コイル、133…鉄柱、134…傾斜磁場発生コイル、135…継鉄、136…磁極突起、137…溝、237…溝、401…被検体、402…静磁場発生装置、404…RFプローブ、405…RFプローブ、406…傾斜磁場電源、407…信号処理部、408…表示部、410…RF送信部、411…制御部、412…ベッド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Imaging area | region, 31 ... Magnetic pole plate, 32 ... Static magnetic field generating coil, 33 ... Iron pole, 34 ... Gradient magnetic field generating coil, 35 ... yoke, 36 ... Magnetic pole protrusion, 37 ... High permeability member, 38 ... Permanent magnet, DESCRIPTION OF SYMBOLS 39 ... Permanent magnet, 130 ... Imaging region, 131 ... Magnetic pole plate, 132 ... Static magnetic field generating coil, 133 ... Iron pole, 134 ... Gradient magnetic field generating coil, 135 ... yoke, 136 ... Magnetic pole protrusion, 137 ... Groove, 237 ... Groove , 401, subject, 402, static magnetic field generator, 404, RF probe, 405, RF probe, 406, gradient magnetic field power supply, 407, signal processing unit, 408, display unit, 410, RF transmission unit, 411, control unit. 412 ... Bed.

Claims (3)

撮像領域に所定の向きの静磁場を生じさせるための磁場発生源と、前記静磁場の均一度を調節するために前記撮像領域を挟んで対向する位置に配置された一対の磁極板と、前記一対の磁極板を連結する磁気回路構成部材と、前記撮像領域に傾斜磁場を印加するために前記撮像領域と前記磁極板との間に配置された傾斜磁場発生部とを有し、
前記磁極板と前記傾斜磁場発生部との間には、前記磁極板を構成する材料よりも透磁率の高い高透磁率部材と、該高透磁率部材に磁場を与える永久磁石とが配置されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
A magnetic field generation source for generating a static magnetic field in a predetermined direction in the imaging region, a pair of magnetic pole plates disposed at positions facing each other across the imaging region in order to adjust the uniformity of the static magnetic field, and A magnetic circuit constituent member that couples a pair of magnetic pole plates, and a gradient magnetic field generator disposed between the imaging region and the magnetic pole plate to apply a gradient magnetic field to the imaging region,
Between the magnetic pole plate and the gradient magnetic field generator, a high magnetic permeability member having a higher magnetic permeability than the material constituting the magnetic pole plate, and a permanent magnet that applies a magnetic field to the high magnetic permeability member are disposed. A magnetic resonance imaging apparatus.
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記永久磁石は、前記撮像領域の静磁場の向きと平行な向きに着磁されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。   The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the permanent magnet is magnetized in a direction parallel to a direction of a static magnetic field in the imaging region. 請求項1または2に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記永久磁石は、前記撮像領域の中心軸に対して空間的に対称な形状を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。   3. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the permanent magnet has a spatially symmetric shape with respect to a central axis of the imaging region.
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