JP2958549B2 - 静磁場ドリフト補正コイル及び静磁場ドリフト補正方法 - Google Patents
静磁場ドリフト補正コイル及び静磁場ドリフト補正方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気共鳴イメージング
（ＭＲＩ）装置に用いる静磁場の磁場強度の変動の補正
に関し、特に対向型永久磁石を用いたＭＲＩ装置の静磁
場の磁場強度の変動の補正に適した静磁場ドリフト補正
コイル及び静磁場ドリフト補正方法に関する。
（ＭＲＩ）装置に用いる静磁場の磁場強度の変動の補正
に関し、特に対向型永久磁石を用いたＭＲＩ装置の静磁
場の磁場強度の変動の補正に適した静磁場ドリフト補正
コイル及び静磁場ドリフト補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＲＩ装置は核磁気共鳴現象を利用して
被検体中の所望の検査部位における原子核スピンの密度
分布，緩和時間分布等を計測して、その計測データから
被検体の断面を画像表示するものである。
被検体中の所望の検査部位における原子核スピンの密度
分布，緩和時間分布等を計測して、その計測データから
被検体の断面を画像表示するものである。
【０００３】均一で強力な静磁場発生装置内に置かれた
被検体の原子核スピンは、静磁場の強さによって定まる
周波数（ラーモア周波数）で静磁場の方向を軸として歳
差運動を行う。そこで、このラーモア周波数に等しい周
波数の高周波パルスを外部より照射すると、スピンが励
起されて高いエネルギー状態に遷移する。これを核磁気
共鳴現象と言う。この高周波パルスの照射を打ち切る
と、スピンはそれぞれの状態に応じた時定数で元の低い
エネルギー状態に戻り、この時に外部に電磁波を照射す
る。これをその周波数に同調した高周波受信コイルで検
出する。このとき、空間内に位置情報を付加する目的
で、三軸の傾斜磁場を静磁場空間に印加する。この結
果、空間内の位置情報を周波数情報として捕らえること
ができる。
被検体の原子核スピンは、静磁場の強さによって定まる
周波数（ラーモア周波数）で静磁場の方向を軸として歳
差運動を行う。そこで、このラーモア周波数に等しい周
波数の高周波パルスを外部より照射すると、スピンが励
起されて高いエネルギー状態に遷移する。これを核磁気
共鳴現象と言う。この高周波パルスの照射を打ち切る
と、スピンはそれぞれの状態に応じた時定数で元の低い
エネルギー状態に戻り、この時に外部に電磁波を照射す
る。これをその周波数に同調した高周波受信コイルで検
出する。このとき、空間内に位置情報を付加する目的
で、三軸の傾斜磁場を静磁場空間に印加する。この結
果、空間内の位置情報を周波数情報として捕らえること
ができる。
【０００４】図９はこのようなＭＲＩ装置の静磁場を発
生する部分の構成を示す構成図である。この図９におい
て、磁性材料で構成されたヨーク１に囲まれるようにし
て、上下に永久磁石２，３が対向するように配置されて
おり、静磁界を発生している。この永久磁石２及び永久
磁石３には、その発生する静磁界の歪みを無くすように
整える整磁板４，５が取り付けられている。そして、こ
れら整磁板４，５（以下、整磁板４，５及び永久磁石
２，３をまとめて単にマグネット若しくは対向型永久磁
石と呼ぶ）に囲まれた空間内にＲＦコイルが配置され
る。
生する部分の構成を示す構成図である。この図９におい
て、磁性材料で構成されたヨーク１に囲まれるようにし
て、上下に永久磁石２，３が対向するように配置されて
おり、静磁界を発生している。この永久磁石２及び永久
磁石３には、その発生する静磁界の歪みを無くすように
整える整磁板４，５が取り付けられている。そして、こ
れら整磁板４，５（以下、整磁板４，５及び永久磁石
２，３をまとめて単にマグネット若しくは対向型永久磁
石と呼ぶ）に囲まれた空間内にＲＦコイルが配置され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そして、このマグネッ
トの発生する静磁場の磁場強度が変動することがないよ
うに、すなわち所定の磁場強度の均一性を保つことがで
きるように、マグネットに対して各種の対策を施してい
る。一般にマグネットの発生する静磁場の磁場強度の変
動は温度変化に基づいて発生するもの（ドリフト）が大
部分を占める。このために、マグネットに対して断熱部
材やヒータによる保温対策を施している。
トの発生する静磁場の磁場強度が変動することがないよ
うに、すなわち所定の磁場強度の均一性を保つことがで
きるように、マグネットに対して各種の対策を施してい
る。一般にマグネットの発生する静磁場の磁場強度の変
動は温度変化に基づいて発生するもの（ドリフト）が大
部分を占める。このために、マグネットに対して断熱部
材やヒータによる保温対策を施している。
【０００６】このような保温対策による温度コントロー
ルは、設定温度に対して±１°Ｃ（若しくは±０．５°
Ｃ）程度の精度でしか制御しえない。このために、それ
以下の温度精度でもって制御することが要求されるよう
な装置では満足な静磁場補正が行えない問題がある。
ルは、設定温度に対して±１°Ｃ（若しくは±０．５°
Ｃ）程度の精度でしか制御しえない。このために、それ
以下の温度精度でもって制御することが要求されるよう
な装置では満足な静磁場補正が行えない問題がある。
【０００７】図１０は静磁場の強度Ｂ0 ［Ｔ］と、静磁
場のドリフトが所定の範囲に納めるのに要求される温度
制御の際の温度制御の可能な範囲Δｔ［°Ｃ］との関係
を示した特性図である。この図１０から明らかなよう
に、０．２Ｔの静磁場Ｂ0 のＭＲＩ装置では２．４°Ｃ
程度の温度変化が許容されるのに対して、０．１Ｔの静
磁場のＭＲＩ装置では０．６°Ｃ程度の温度変化しか許
容されない。
場のドリフトが所定の範囲に納めるのに要求される温度
制御の際の温度制御の可能な範囲Δｔ［°Ｃ］との関係
を示した特性図である。この図１０から明らかなよう
に、０．２Ｔの静磁場Ｂ0 のＭＲＩ装置では２．４°Ｃ
程度の温度変化が許容されるのに対して、０．１Ｔの静
磁場のＭＲＩ装置では０．６°Ｃ程度の温度変化しか許
容されない。
【０００８】従って、１°Ｃ程度の精度においてしか制
御しえない従来の保温対策によっては、０．１ＴのＭＲ
Ｉ装置の静磁場の磁場強度の変動を抑えることは不可能
である。
御しえない従来の保温対策によっては、０．１ＴのＭＲ
Ｉ装置の静磁場の磁場強度の変動を抑えることは不可能
である。
【０００９】また、均一な静磁場Ｂ0 を発生するものと
して、一般にヘルムホルツコイルが知られている。この
ヘルムホルツコイルは２個の同じコイルを配置して同一
方向の電流ｉを流し、コイル間隔を調整することにより
磁場強度の均一性を得るようにしたものである。しか
し、この種のヘルムホルツコイルによっては、必要とす
る静磁場の磁場強度の均一性が得られる領域が小さいと
いう問題を有している。
して、一般にヘルムホルツコイルが知られている。この
ヘルムホルツコイルは２個の同じコイルを配置して同一
方向の電流ｉを流し、コイル間隔を調整することにより
磁場強度の均一性を得るようにしたものである。しか
し、この種のヘルムホルツコイルによっては、必要とす
る静磁場の磁場強度の均一性が得られる領域が小さいと
いう問題を有している。
【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、静磁場の磁場強度が低い対向型永久磁
石を用いたＭＲＩ装置であっても、その静磁場の磁場強
度の変動（ドリフト）を補正することが可能な静磁場ド
リフト補正コイルを実現することである。
で、その目的は、静磁場の磁場強度が低い対向型永久磁
石を用いたＭＲＩ装置であっても、その静磁場の磁場強
度の変動（ドリフト）を補正することが可能な静磁場ド
リフト補正コイルを実現することである。
【００１１】また、静磁場の磁場強度が低い対向型永久
磁石を用いたＭＲＩ装置であっても、その静磁場の磁場
強度の変動を補正することが可能な静磁場ドリフト補正
方法を実現することである。
磁石を用いたＭＲＩ装置であっても、その静磁場の磁場
強度の変動を補正することが可能な静磁場ドリフト補正
方法を実現することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する第
１の手段は、ＭＲＩ装置に要求される静磁場を発生する
対向型永久磁石に囲まれた空間内に配置された円形コイ
ルであって、半径方向の位置によって電流密度が正の部
分と負の部分とを有するようなコイルパターンを有し、
このコイルパターンは対向型永久磁石が発生する静磁場
について必要とされる磁場強度の均一性が得られるよう
な磁場を発生するように定められたことを特徴とする静
磁場ドリフト補正コイルである。
１の手段は、ＭＲＩ装置に要求される静磁場を発生する
対向型永久磁石に囲まれた空間内に配置された円形コイ
ルであって、半径方向の位置によって電流密度が正の部
分と負の部分とを有するようなコイルパターンを有し、
このコイルパターンは対向型永久磁石が発生する静磁場
について必要とされる磁場強度の均一性が得られるよう
な磁場を発生するように定められたことを特徴とする静
磁場ドリフト補正コイルである。
【００１３】また、前記の課題を解決する第２の手段
は、勾配磁場を印加しない状態で採集した核磁気共鳴信
号から中心周波数を求め、この中心周波数の変動に応じ
て補正電流を決定し、半径方向の位置によって電流密度
が正の部分と負の部分とを有するようなコイルパターン
を有し、このコイルパターンは対向型永久磁石が発生す
る静磁場について必要とされる磁場強度の均一性が得ら
れるような磁場を発生するように定められた静磁場ドリ
フト補正コイルに前記補正電流を供給して、対向型永久
磁石が発生する静磁場の磁場強度の変動を補正すること
を特徴とする静磁場ドリフト補正方法である。
は、勾配磁場を印加しない状態で採集した核磁気共鳴信
号から中心周波数を求め、この中心周波数の変動に応じ
て補正電流を決定し、半径方向の位置によって電流密度
が正の部分と負の部分とを有するようなコイルパターン
を有し、このコイルパターンは対向型永久磁石が発生す
る静磁場について必要とされる磁場強度の均一性が得ら
れるような磁場を発生するように定められた静磁場ドリ
フト補正コイルに前記補正電流を供給して、対向型永久
磁石が発生する静磁場の磁場強度の変動を補正すること
を特徴とする静磁場ドリフト補正方法である。
【００１４】
【作用】課題を解決する第１の手段である静磁場ドリフ
ト補正コイルにおいては、コイルパターンが、半径方向
の位置によって電流密度が正の部分と負の部分とを有
し、対向型永久磁石が発生する静磁場について必要とさ
れる磁場強度の均一性が得られるような磁場を発生する
ように定められているため、必要とされる磁場強度の均
一性が実現される。
ト補正コイルにおいては、コイルパターンが、半径方向
の位置によって電流密度が正の部分と負の部分とを有
し、対向型永久磁石が発生する静磁場について必要とさ
れる磁場強度の均一性が得られるような磁場を発生する
ように定められているため、必要とされる磁場強度の均
一性が実現される。
【００１５】課題を解決する第２の手段である静磁場ド
リフト補正方法においては、コイルパターンが半径方向
の位置によって電流密度が正の部分と負の部分とを有
し、対向型永久磁石が発生する静磁場について必要とさ
れる磁場強度の均一性が得られるような磁場を発生する
ように定められた静磁場ドリフト補正コイルに、イメー
ジングを実行する前の勾配磁場を印加しない状態での核
磁気共鳴信号から求められた中心周波数の変動に応じて
決定された補正電流が流されるため、必要とされる磁場
強度の均一性が実現される。
リフト補正方法においては、コイルパターンが半径方向
の位置によって電流密度が正の部分と負の部分とを有
し、対向型永久磁石が発生する静磁場について必要とさ
れる磁場強度の均一性が得られるような磁場を発生する
ように定められた静磁場ドリフト補正コイルに、イメー
ジングを実行する前の勾配磁場を印加しない状態での核
磁気共鳴信号から求められた中心周波数の変動に応じて
決定された補正電流が流されるため、必要とされる磁場
強度の均一性が実現される。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例の静磁場ドリフト
補正コイルの構成を示す構成図である。また、図２は静
磁場ドリフト補正コイルの電流密度の一例を示す説明
図、図３はコイルをマグネット内に配置した様子を示す
構成図である。
に説明する。図１は本発明の一実施例の静磁場ドリフト
補正コイルの構成を示す構成図である。また、図２は静
磁場ドリフト補正コイルの電流密度の一例を示す説明
図、図３はコイルをマグネット内に配置した様子を示す
構成図である。
【００１７】これらの図において、静磁場ドリフト補正
コイル１０は対向型永久磁石に接するようにして配置さ
れる円形コイルであり、径方向に電流密度Ｊ［Ａ／ｍ
2 ］が正の部分と負の部分とを持つようなコイルパター
ンに構成されている。このコイルパターンは、マグネッ
トによる静磁場について必要とする磁場強度の均一性が
得られるようにして決定される。
コイル１０は対向型永久磁石に接するようにして配置さ
れる円形コイルであり、径方向に電流密度Ｊ［Ａ／ｍ
2 ］が正の部分と負の部分とを持つようなコイルパター
ンに構成されている。このコイルパターンは、マグネッ
トによる静磁場について必要とする磁場強度の均一性が
得られるようにして決定される。
【００１８】そして、図３に示すように、磁性材料で構
成されたヨーク１に囲まれるようにして、上下に静磁界
発生のための永久磁石２及び永久磁石３が配置されてお
り、この永久磁石２，３には、その発生する静磁界の歪
みを無くすように整える整磁板４，５が取り付けられて
いる。そして、これら永久磁石２及び整磁板４並びに永
久磁石３及び整磁板５からなる対向型永久磁石に囲まれ
た空間内であって、整磁板４に接するように静磁場ドリ
フト補正コイル１０が、そして、整磁板５に接するよう
に静磁場ドリフト補正コイル１１が配置されている。
成されたヨーク１に囲まれるようにして、上下に静磁界
発生のための永久磁石２及び永久磁石３が配置されてお
り、この永久磁石２，３には、その発生する静磁界の歪
みを無くすように整える整磁板４，５が取り付けられて
いる。そして、これら永久磁石２及び整磁板４並びに永
久磁石３及び整磁板５からなる対向型永久磁石に囲まれ
た空間内であって、整磁板４に接するように静磁場ドリ
フト補正コイル１０が、そして、整磁板５に接するよう
に静磁場ドリフト補正コイル１１が配置されている。
【００１９】以下に、静磁場ドリフト補正コイルのパタ
ーンの設計について詳細に説明する。 Ａ．まず、理想的な電流分布（ｆ( ｒ) ）を、線形計画
等の最適化手法を用いて求める。この場合の条件は、以
下の〜である。
ーンの設計について詳細に説明する。 Ａ．まず、理想的な電流分布（ｆ( ｒ) ）を、線形計画
等の最適化手法を用いて求める。この場合の条件は、以
下の〜である。
【００２０】 半径ｒ0 の円形内に電流を分布させ
る。 上下対向型コイルとする。 静磁場の磁場強度の均一性領域内で静磁場ドリフト
補正コイルによって必要とする磁場強度の均一性を与え
る。
る。 上下対向型コイルとする。 静磁場の磁場強度の均一性領域内で静磁場ドリフト
補正コイルによって必要とする磁場強度の均一性を与え
る。
【００２１】Ｂ．次に、上記した理想的な電流分布（ｆ
( ｒ) ）を実現するための静磁場ドリフト補正コイルの
ワイヤ配置を求める。 使用するワイヤのターン数をｎとする。尚、ここで
のターン数とは円の半径と直交するワイヤの本数のこと
である。
( ｒ) ）を実現するための静磁場ドリフト補正コイルの
ワイヤ配置を求める。 使用するワイヤのターン数をｎとする。尚、ここで
のターン数とは円の半径と直交するワイヤの本数のこと
である。
【００２２】 ｆ( ｒ) を上述のワイヤ本数ｎで等分
割し、それに対応するワイヤ位置ｒi（i ＝１〜ｎ）に
各ワイヤを配置する。 ｒi を初期値として、数理計画法等の最適化手法を
用いてコイル位置ｒi を最適にする。
割し、それに対応するワイヤ位置ｒi（i ＝１〜ｎ）に
各ワイヤを配置する。 ｒi を初期値として、数理計画法等の最適化手法を
用いてコイル位置ｒi を最適にする。
【００２３】以上のような設計手順に従って実際に静磁
場ドリフト補正コイルのワイヤ位置を求めた過程を以下
に記載する。 ＬＰ法による電流分布ｆ（ｒ／ｒ0 ）
場ドリフト補正コイルのワイヤ位置を求めた過程を以下
に記載する。 ＬＰ法による電流分布ｆ（ｒ／ｒ0 ）
【００２４】
【数１】
【００２５】について最適化を行い、係数ａn ，ｂm を
求める。尚、ここでｒ0 はコイルの半径である。 ターン数をｎとして、上述の電流分布ｆ（ｒ／ｒ0
）に近い電流分布を実現するコイルパターンとなるよ
うな各ワイヤの位置を求める。
求める。尚、ここでｒ0 はコイルの半径である。 ターン数をｎとして、上述の電流分布ｆ（ｒ／ｒ0
）に近い電流分布を実現するコイルパターンとなるよ
うな各ワイヤの位置を求める。
【００２６】 準ニュートン法による各ワイヤ位置の
最適化を行う。
最適化を行う。
【００２７】以上のような設計を行った結果、ａn ，ｂ
m は以下のように求められた。 ａ1 ＝０．６６４８２ ａ5 ＝０．７５９０４ ａ6 ＝−１．５４４３ ｂ1 ＝−０．１００９ ｂ2 ＝１．２３６７ 尚、他の係数は零であった。このような結果によるｆ
（ｒ／ｒ0 ）は図４に示すようになる。
m は以下のように求められた。 ａ1 ＝０．６６４８２ ａ5 ＝０．７５９０４ ａ6 ＝−１．５４４３ ｂ1 ＝−０．１００９ ｂ2 ＝１．２３６７ 尚、他の係数は零であった。このような結果によるｆ
（ｒ／ｒ0 ）は図４に示すようになる。
【００２８】そして、この図４に示す各領域Ｓ１〜Ｓ５
の電流分布比は、 Ｓ１：０．１５ Ｓ２：０．０５ Ｓ３：０．０９ Ｓ４：０．２６ Ｓ５：０．４５ となる。そして、この場合の磁場強度の均一性は０．０
２％程度になる。
の電流分布比は、 Ｓ１：０．１５ Ｓ２：０．０５ Ｓ３：０．０９ Ｓ４：０．２６ Ｓ５：０．４５ となる。そして、この場合の磁場強度の均一性は０．０
２％程度になる。
【００２９】ここで、従来のヘルムホルツコイルと本実
施例による静磁場ドリフト補正コイルとの違いを比較し
つつ説明する。 ［静磁場ドリフト補正コイルに必要とされる磁場強度の
均一性］まず、Ｘ−Ｙ平面での直径をφ（mm），Ｚ軸方
向の高さをｈ（mm）とした場合に、静磁場均一領域φ×
ｈをφ３５０×ｈ２５０とする。従って、この領域φ×
ｈ内で、静磁場ドリフト補正コイルが作る磁場磁場強度
の均一性が静磁場に対して±１ppm 以下になる必要があ
る。静磁場ドリフト補正コイルが発生する磁場強度をＢ
0Cとすると、静磁場ドリフト補正コイルの磁場強度の均
一性と温度変動との関係は、以下の式のようになる。
尚、ここでは一般的に用いられる対向型永久磁石の温度
係数を１．２×１０-3として計算する。
施例による静磁場ドリフト補正コイルとの違いを比較し
つつ説明する。 ［静磁場ドリフト補正コイルに必要とされる磁場強度の
均一性］まず、Ｘ−Ｙ平面での直径をφ（mm），Ｚ軸方
向の高さをｈ（mm）とした場合に、静磁場均一領域φ×
ｈをφ３５０×ｈ２５０とする。従って、この領域φ×
ｈ内で、静磁場ドリフト補正コイルが作る磁場磁場強度
の均一性が静磁場に対して±１ppm 以下になる必要があ
る。静磁場ドリフト補正コイルが発生する磁場強度をＢ
0Cとすると、静磁場ドリフト補正コイルの磁場強度の均
一性と温度変動との関係は、以下の式のようになる。
尚、ここでは一般的に用いられる対向型永久磁石の温度
係数を１．２×１０-3として計算する。
【００３０】Ｂ0 ×１ppm ／Ｂ0C ＝（Ｂ0 ×１０-6）／（Ｂ0 ×１．２×１０-3×Δｔ） ＝０．０８３／Δｔ ［％］ となる。 従って、温度制御の可能な範囲Δｔを３°Ｃとすると、
静磁場ドリフト補正コイルが作る磁場についての磁場強
度の均一性は０．０３％以内に納まるようにしなければ
ならない。すなわち、静磁場の磁場強度に対する磁場の
不均一成分の大きさが０．０３％以内に納まるようにす
る必要がある。
静磁場ドリフト補正コイルが作る磁場についての磁場強
度の均一性は０．０３％以内に納まるようにしなければ
ならない。すなわち、静磁場の磁場強度に対する磁場の
不均一成分の大きさが０．０３％以内に納まるようにす
る必要がある。
【００３１】［従来のヘルムホルツコイルについての磁
場強度の均一性の検討］Ｘ−Ｙ平面でのコイルの直径を
φ（mm），コイルの半径をｒ0 ，コイル面同士の間隔を
ｈ（mm），コイル面からＺ軸の中心までの距離をＺ0
（mm）として、図５に示すようなｒ0 ＝４００（φ８０
０），Ｚ0 ＝２００（ｈ４００）のヘルムホルツコイル
の場合のＺ軸上の磁場強度の均一性を計算した。尚、こ
のヘルムホルツコイルでは２個の同じコイルを配置して
電流ｉを流し、コイル間隔を調整することにより磁場強
度の均一性を得るものである。
場強度の均一性の検討］Ｘ−Ｙ平面でのコイルの直径を
φ（mm），コイルの半径をｒ0 ，コイル面同士の間隔を
ｈ（mm），コイル面からＺ軸の中心までの距離をＺ0
（mm）として、図５に示すようなｒ0 ＝４００（φ８０
０），Ｚ0 ＝２００（ｈ４００）のヘルムホルツコイル
の場合のＺ軸上の磁場強度の均一性を計算した。尚、こ
のヘルムホルツコイルでは２個の同じコイルを配置して
電流ｉを流し、コイル間隔を調整することにより磁場強
度の均一性を得るものである。
【００３２】このヘルムホルツコイルについて、 上記の磁場強度の均一性の仕様の０．０３％を満足
する領域は、図６に示すように、φ８００×ｈ４００の
空間のうちの僅かφ１４０×ｈ９０（ｒ0 ＝７０，Ｚ＝
４５）程度でしかない。すなわち、所定の磁場強度の均
一性が得られる領域が狭くなるといった問題を有してい
る。
する領域は、図６に示すように、φ８００×ｈ４００の
空間のうちの僅かφ１４０×ｈ９０（ｒ0 ＝７０，Ｚ＝
４５）程度でしかない。すなわち、所定の磁場強度の均
一性が得られる領域が狭くなるといった問題を有してい
る。
【００３３】 一方、静磁場均一領域のφ３５０×ｈ
２５０に対応する補正コイルの磁場強度の均一性は約２
％である。従って、磁場強度の均一性と温度変動との関
係を示す０．０８３／Δｔ［％］の式より、２％の磁場
強度の均一性を持つ主磁場ドリフト補正コイルで主磁場
の変動を補正することができる許容温度変動範囲は、わ
ずか０．０４°Ｃでしかないことが分かる。
２５０に対応する補正コイルの磁場強度の均一性は約２
％である。従って、磁場強度の均一性と温度変動との関
係を示す０．０８３／Δｔ［％］の式より、２％の磁場
強度の均一性を持つ主磁場ドリフト補正コイルで主磁場
の変動を補正することができる許容温度変動範囲は、わ
ずか０．０４°Ｃでしかないことが分かる。
【００３４】従って、以上，よりヘルムホルツコイ
ルの持つ磁場強度の均一性（２％）によっては、主磁場
の変動を補正することは困難であることが分かる。 ［本実施例の静磁場ドリフト補正コイル］図４に示した
電流分布ｆ（ｒ／ｒ0 ）を３５本のワイヤで近似し、か
つ、そのワイヤ位置を上述の説明に従って最適化した。
ここで、静磁場ドリフト補正コイルのＺ方向の対向面間
は４００，コイル径は７２０とした。この結果、上記均
一領域φ３５０×２５０での磁場強度の均一性は０．１
７％と向上した。また、磁場強度の均一性を示す０．０
８３％／Δｔの式より、０．１７％の磁場強度の均一性
を満たすには、温度制御の可能な範囲Δｔは０．５°Ｃ
になる。
ルの持つ磁場強度の均一性（２％）によっては、主磁場
の変動を補正することは困難であることが分かる。 ［本実施例の静磁場ドリフト補正コイル］図４に示した
電流分布ｆ（ｒ／ｒ0 ）を３５本のワイヤで近似し、か
つ、そのワイヤ位置を上述の説明に従って最適化した。
ここで、静磁場ドリフト補正コイルのＺ方向の対向面間
は４００，コイル径は７２０とした。この結果、上記均
一領域φ３５０×２５０での磁場強度の均一性は０．１
７％と向上した。また、磁場強度の均一性を示す０．０
８３％／Δｔの式より、０．１７％の磁場強度の均一性
を満たすには、温度制御の可能な範囲Δｔは０．５°Ｃ
になる。
【００３５】［両者の比較］ヘルムホルツコイルによる
温度制御の可能な範囲Δｔは０．０４°Ｃでしかないの
に対し、本実施例の静磁場ドリフト補正コイルの場合の
温度制御の可能な範囲Δｔは０．５°Ｃと制御可能範囲
が広がる。従って、ヘルムホルツコイルでは実現不可能
であったが、本実施例の静磁場ドリフト補正コイルによ
れば、温度コントロールがほぼ実現可能な範囲になる。
温度制御の可能な範囲Δｔは０．０４°Ｃでしかないの
に対し、本実施例の静磁場ドリフト補正コイルの場合の
温度制御の可能な範囲Δｔは０．５°Ｃと制御可能範囲
が広がる。従って、ヘルムホルツコイルでは実現不可能
であったが、本実施例の静磁場ドリフト補正コイルによ
れば、温度コントロールがほぼ実現可能な範囲になる。
【００３６】以上説明したように、ヘルムホルツコイル
では静磁場の磁場強度の変動を補正することは困難であ
ったが、本実施例の静磁場ドリフト補正コイルによれば
静磁場の磁場強度の変動を補正することが可能になる。
では静磁場の磁場強度の変動を補正することは困難であ
ったが、本実施例の静磁場ドリフト補正コイルによれば
静磁場の磁場強度の変動を補正することが可能になる。
【００３７】次に、本実施例の静磁場ドリフト補正コイ
ルについて、ＲＦコイルとの関係を考慮して説明する。
ＲＦコイルの被検体を負荷した状態でのＱが２００であ
るとする。この場合のＲＦコイルの動作可能帯域ｆｃは
磁場強度（ＭＲＩ装置では磁場強度に応じて周波数が変
るため共振周波数）によって以下のように変る。 ０．１Ｔ ：ｆｃ＝２１ｋＨｚ ０．１５Ｔ：ｆｃ＝３２ｋＨｚ ０．２Ｔ ：ｆｃ＝４２ｋＨｚ 一方、イメージの帯域を最大１８ｋＨｚ，マグネットの
温度係数を−０．１２％／°Ｃとすると、温度制御の可
能な範囲Δｔは、 ０．１Ｔ ：Δｔ＝０．６°Ｃ ０．１５Ｔ：Δｔ＝１．８°Ｃ ０．２Ｔ ：Δｔ＝２．４°Ｃ となる。従って、マグネットの温度制御の変動許容範囲
が０．６°Ｃ程度と小さく、温度制御の制御が要求され
る０．１Ｔ程度の低磁場のＭＲＩ装置においても、本実
施例の静磁場ドリフト補正コイルを用いることにより、
十分温度コントロールが可能になる。
ルについて、ＲＦコイルとの関係を考慮して説明する。
ＲＦコイルの被検体を負荷した状態でのＱが２００であ
るとする。この場合のＲＦコイルの動作可能帯域ｆｃは
磁場強度（ＭＲＩ装置では磁場強度に応じて周波数が変
るため共振周波数）によって以下のように変る。 ０．１Ｔ ：ｆｃ＝２１ｋＨｚ ０．１５Ｔ：ｆｃ＝３２ｋＨｚ ０．２Ｔ ：ｆｃ＝４２ｋＨｚ 一方、イメージの帯域を最大１８ｋＨｚ，マグネットの
温度係数を−０．１２％／°Ｃとすると、温度制御の可
能な範囲Δｔは、 ０．１Ｔ ：Δｔ＝０．６°Ｃ ０．１５Ｔ：Δｔ＝１．８°Ｃ ０．２Ｔ ：Δｔ＝２．４°Ｃ となる。従って、マグネットの温度制御の変動許容範囲
が０．６°Ｃ程度と小さく、温度制御の制御が要求され
る０．１Ｔ程度の低磁場のＭＲＩ装置においても、本実
施例の静磁場ドリフト補正コイルを用いることにより、
十分温度コントロールが可能になる。
【００３８】以上詳細に説明したように、本実施例の静
磁場ドリフト補正コイルによれば、容易に実現できる温
度制御の範囲内で、コイルの電流制御により磁場変動の
細かな制御ができるようになる。従って、０．１Ｔ程度
の中心磁場の磁場強度が低い対向型永久磁石を用いたＭ
ＲＩ装置においても、磁場変動に基づく中心周波数の変
動を所望の範囲内に制御することができる。
磁場ドリフト補正コイルによれば、容易に実現できる温
度制御の範囲内で、コイルの電流制御により磁場変動の
細かな制御ができるようになる。従って、０．１Ｔ程度
の中心磁場の磁場強度が低い対向型永久磁石を用いたＭ
ＲＩ装置においても、磁場変動に基づく中心周波数の変
動を所望の範囲内に制御することができる。
【００３９】図７は上述の静磁場ドリフト補正コイルを
用いた静磁場ドリフト補正方法の手順を示すフローチャ
ートである。また、図８は静磁場補正を行うＭＲＩ装置
の該当部分を示す構成図である。
用いた静磁場ドリフト補正方法の手順を示すフローチャ
ートである。また、図８は静磁場補正を行うＭＲＩ装置
の該当部分を示す構成図である。
【００４０】これらの図において、イメージングを実行
する前の勾配磁場を印加しない状態でＲＦコイル１２を
介して核磁気共鳴信号を採集し（図７ステップ１）、採
集した核磁気共鳴信号から信号処理部１３が中心周波数
を求める（図７ステップ２）。そして、信号処理部１３
は、この中心周波数の変動に応じて、上述の静磁場ドリ
フト補正コイル１０，１１に供給すべき補正電流を決定
し（図７ステップ３）、決定された補正電流を補正電流
供給部１４が静磁場ドリフト補正コイル１０，１１に供
給する（図７ステップ４）。このように、イメージング
前の核磁気共鳴信号の中心周波数に応じた補正電流を供
給して、対向型永久磁石が発生する静磁場の磁場強度の
変動を静磁場ドリフト補正コイルを用いて補正する。
する前の勾配磁場を印加しない状態でＲＦコイル１２を
介して核磁気共鳴信号を採集し（図７ステップ１）、採
集した核磁気共鳴信号から信号処理部１３が中心周波数
を求める（図７ステップ２）。そして、信号処理部１３
は、この中心周波数の変動に応じて、上述の静磁場ドリ
フト補正コイル１０，１１に供給すべき補正電流を決定
し（図７ステップ３）、決定された補正電流を補正電流
供給部１４が静磁場ドリフト補正コイル１０，１１に供
給する（図７ステップ４）。このように、イメージング
前の核磁気共鳴信号の中心周波数に応じた補正電流を供
給して、対向型永久磁石が発生する静磁場の磁場強度の
変動を静磁場ドリフト補正コイルを用いて補正する。
【００４１】以上詳細に説明したように、本発明によれ
ば、静磁場の磁場強度が低い対向型永久磁石を用いたＭ
ＲＩ装置であっても静磁場の磁場強度の変動を補正する
ことが可能な静磁場ドリフト補正コイルを実現すること
ができる。
ば、静磁場の磁場強度が低い対向型永久磁石を用いたＭ
ＲＩ装置であっても静磁場の磁場強度の変動を補正する
ことが可能な静磁場ドリフト補正コイルを実現すること
ができる。
【００４２】すなわち、ＭＲＩ装置に要求される静磁場
を発生する対向型永久磁石に囲まれた空間内に配置され
た円形コイルであって、半径方向の位置によって電流密
度Ｊが正の部分と負の部分とを有するようなコイルパタ
ーンを有し、このコイルパターンは対向型永久磁石が発
生する静磁場について必要とされる磁場強度の均一性が
得られるような磁場を発生するように定められた静磁場
ドリフト補正コイルによれば、半径方向の位置によって
電流密度Ｊが正の部分と負の部分とを有するコイルパタ
ーンであって、対向型永久磁石が発生する静磁場につい
て必要とされる磁場強度の均一性が得られるような磁場
を発生するように定められているため、必要とされる磁
場強度の均一性が実現される。
を発生する対向型永久磁石に囲まれた空間内に配置され
た円形コイルであって、半径方向の位置によって電流密
度Ｊが正の部分と負の部分とを有するようなコイルパタ
ーンを有し、このコイルパターンは対向型永久磁石が発
生する静磁場について必要とされる磁場強度の均一性が
得られるような磁場を発生するように定められた静磁場
ドリフト補正コイルによれば、半径方向の位置によって
電流密度Ｊが正の部分と負の部分とを有するコイルパタ
ーンであって、対向型永久磁石が発生する静磁場につい
て必要とされる磁場強度の均一性が得られるような磁場
を発生するように定められているため、必要とされる磁
場強度の均一性が実現される。
【００４３】また、勾配磁場を印加しない状態で採集し
た核磁気共鳴信号から中心周波数を求め、この中心周波
数の変動に応じて補正電流を決定し、半径方向の位置に
よって電流密度Ｊが正の部分と負の部分とを有するよう
なコイルパターンを有し、このコイルパターンは対向型
永久磁石が発生する静磁場について必要とされる均一性
が得られるような磁場を発生するように定められた静磁
場ドリフト補正コイルに前記補正電流を供給して、対向
型永久磁石が発生する静磁場の磁場強度の変動を補正す
る静磁場ドリフト補正方法によれば、コイルパターンが
半径方向の位置によって電流密度Ｊが正の部分と負の部
分とを有し、対向型永久磁石が発生する静磁場について
必要とされる磁場強度の均一性が得られるような磁場を
発生するように定められた静磁場ドリフト補正コイル
に、イメージングを実行する前の勾配磁場を印加しない
状態での核磁気共鳴信号から求められた中心周波数の変
動に応じて決定された補正電流が流されるため、必要と
される磁場強度の均一性が実現される。
た核磁気共鳴信号から中心周波数を求め、この中心周波
数の変動に応じて補正電流を決定し、半径方向の位置に
よって電流密度Ｊが正の部分と負の部分とを有するよう
なコイルパターンを有し、このコイルパターンは対向型
永久磁石が発生する静磁場について必要とされる均一性
が得られるような磁場を発生するように定められた静磁
場ドリフト補正コイルに前記補正電流を供給して、対向
型永久磁石が発生する静磁場の磁場強度の変動を補正す
る静磁場ドリフト補正方法によれば、コイルパターンが
半径方向の位置によって電流密度Ｊが正の部分と負の部
分とを有し、対向型永久磁石が発生する静磁場について
必要とされる磁場強度の均一性が得られるような磁場を
発生するように定められた静磁場ドリフト補正コイル
に、イメージングを実行する前の勾配磁場を印加しない
状態での核磁気共鳴信号から求められた中心周波数の変
動に応じて決定された補正電流が流されるため、必要と
される磁場強度の均一性が実現される。
【００４４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、半径方向の
位置によって電流密度が正の部分と負の部分とを有する
ようなコイルパターンを有し、このコイルパターンは対
向型永久磁石が発生する静磁場について必要とされる磁
場強度の均一性が得られるような磁場を発生するように
構成することで、静磁場の磁場強度が低い対向型永久磁
石を用いたＭＲＩ装置であっても静磁場の磁場強度の変
動を補正することが可能な静磁場ドリフト補正コイルを
実現できる。
位置によって電流密度が正の部分と負の部分とを有する
ようなコイルパターンを有し、このコイルパターンは対
向型永久磁石が発生する静磁場について必要とされる磁
場強度の均一性が得られるような磁場を発生するように
構成することで、静磁場の磁場強度が低い対向型永久磁
石を用いたＭＲＩ装置であっても静磁場の磁場強度の変
動を補正することが可能な静磁場ドリフト補正コイルを
実現できる。
【００４５】また、イメージング前の核磁気共鳴信号の
中心周波数に応じた補正電流を供給して、対向型永久磁
石が発生する静磁場の磁場強度の変動を静磁場ドリフト
補正コイルを用いて補正することで、対向型永久磁石が
発生する静磁場の磁場強度の変動を補正することが可能
な静磁場ドリフト補正方法を実現することができる。
中心周波数に応じた補正電流を供給して、対向型永久磁
石が発生する静磁場の磁場強度の変動を静磁場ドリフト
補正コイルを用いて補正することで、対向型永久磁石が
発生する静磁場の磁場強度の変動を補正することが可能
な静磁場ドリフト補正方法を実現することができる。
【図１】本発明の一実施例の静磁場ドリフト補正コイル
の構成例を示す構成図である。
の構成例を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例の静磁場ドリフト補正コイル
の電流密度の分布を示す説明図である。
の電流密度の分布を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施例の静磁場ドリフト補正コイル
のマグネット内の配置例を示す構成図である。
のマグネット内の配置例を示す構成図である。
【図４】本発明の一実施例の静磁場ドリフト補正コイル
の電流密度の分布を示す説明図である。
の電流密度の分布を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施例の静磁場ドリフト補正コイル
の設計の様子を示す説明図である。
の設計の様子を示す説明図である。
【図６】ヘルムホルツコイルの均一領域の様子を示す説
明図である。
明図である。
【図７】静磁場ドリフト補正方法の手順を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図８】静磁場ドリフト補正方法を実現するためのＭＲ
Ｉ装置の構成例を示す構成図である。
Ｉ装置の構成例を示す構成図である。
【図９】静磁場を生成する対向型永久磁石の構成を示す
構成図である。
構成図である。
【図１０】従来の温度制御の様子を示す説明図である。
１ ヨーク ２，３ 永久磁石 ４，５ 整磁板 １０ 静磁場ドリフト補正コイル １１ 静磁場ドリフト補正コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−70912（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−172442（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 5/055
Claims (2)
- 【請求項１】 ＭＲＩ装置に要求される静磁場を発生す
る対向型永久磁石に囲まれた空間内に配置された円形コ
イルであって、 半径方向の位置によって電流密度が正の部分と負の部分
とを有するようなコイルパターンを有し、このコイルパ
ターンは対向型永久磁石が発生する静磁場について必要
とされる磁場強度の均一性が得られるような磁場を発生
するように定められたことを特徴とする静磁場ドリフト
補正コイル。 - 【請求項２】 勾配磁場を印加しない状態で採集した核
磁気共鳴信号から中心周波数を求め、 この中心周波数の変動に応じて補正電流を決定し、 半径方向の位置によって電流密度が正の部分と負の部分
とを有するようなコイルパターンを有し、このコイルパ
ターンは対向型永久磁石が発生する静磁場について必要
とされる磁場強度の均一性が得られるような磁場を発生
するように定められた静磁場ドリフト補正コイルに前記
補正電流を供給して、 対向型永久磁石が発生する静磁場の磁場強度の変動を補
正することを特徴とする静磁場ドリフト補正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6098913A JP2958549B2 (ja) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | 静磁場ドリフト補正コイル及び静磁場ドリフト補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6098913A JP2958549B2 (ja) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | 静磁場ドリフト補正コイル及び静磁場ドリフト補正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07303620A JPH07303620A (ja) | 1995-11-21 |
| JP2958549B2 true JP2958549B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=14232375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6098913A Expired - Fee Related JP2958549B2 (ja) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | 静磁場ドリフト補正コイル及び静磁場ドリフト補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2958549B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4592975B2 (ja) * | 2001-02-14 | 2010-12-08 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 磁場安定化装置、磁気共鳴画像診断装置、および磁場安定化方法 |
| CN102846319B (zh) * | 2011-12-12 | 2014-04-16 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 基于磁共振的脑功能成像扫描方法和系统 |
| JP6380939B2 (ja) * | 2016-05-09 | 2018-08-29 | 日本メジフィジックス株式会社 | サイクロトロン制御装置、サイクロトロン、サイクロトロン制御プログラムおよび放射性薬剤の製造方法 |
| CN112824921B (zh) * | 2019-11-20 | 2022-12-20 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 磁共振场飘补偿方法、调节方法、场飘补偿系统以及磁共振系统 |
| CN113744949B (zh) * | 2021-08-11 | 2024-04-12 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 产生均匀磁场和四极磁场的复合线圈及其制备方法 |
| CN115288667A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-11-04 | 吉林大学 | 一种带静磁场补偿的随钻核磁测井仪探头 |
-
1994
- 1994-05-12 JP JP6098913A patent/JP2958549B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07303620A (ja) | 1995-11-21 |
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