JP2005118098A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】磁極板３１と傾斜磁場発生部３４との間に、磁極板３１を構成する材料よりも透磁率の高い高透磁率部材３７と、永久磁石３８とを配置する。この永久磁石３８は、撮像領域３０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３７の全体には、静磁場と永久磁石３８の発生する磁場とが重畳されるため、静磁場の非対称性の影響を低減することができる。また、永久磁石３８の着磁方向が静磁場の向きと平行であるため、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る。これらの作用により、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。
【選択図】図３

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 第１の実施の形態の静磁場発生装置４０２の斜視図である。 第１の実施の形態の静磁場発生装置４０２の断面図である。 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。 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。 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。 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。 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。 （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。 第３の実施の形態の静磁場発生装置の断面図である。 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。 従来の静磁場発生装置の断面図である。 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。

符号の説明

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。

Claims (3)

1. 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。
2. 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。
3. 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。

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