磁場(chǎng)調(diào)整支持裝置、磁場(chǎng)調(diào)整支持方法、mri裝置以及磁鐵裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種需要進(jìn)行精密的磁場(chǎng)分布調(diào)整的磁鐵裝置的磁場(chǎng)調(diào)整支持裝置及磁場(chǎng)調(diào)整支持方法、以及內(nèi)置了該磁場(chǎng)調(diào)整支持裝置的核磁共振斷層拍攝裝置(以下稱為 MRI (Magnetic Resonance Imaging)裝置)、以及磁鐵裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于MRI裝置的磁鐵(magnet)，大多使用超導(dǎo)磁鐵，但也有使用永磁鐵、常導(dǎo)磁鐵的情況。在該MRI裝置中使用的磁鐵產(chǎn)生的靜磁場(chǎng)被要求的精度是磁場(chǎng)強(qiáng)度的百萬(wàn)分之一左右的變動(dòng)會(huì)成為問(wèn)題的精度。
[0003]在MRI裝置中使用的磁場(chǎng)大致區(qū)分有以下3種。
[0004](1)在時(shí)間上、空間上都恒定的磁場(chǎng)，通常具有從0.1到數(shù)特斯拉以上的強(qiáng)度，進(jìn)行拍攝的空間(通常直徑為30?40cm的球或橢圓體的空間)內(nèi)的變動(dòng)量是數(shù)ppm左右這樣的磁場(chǎng)。
[0005](2)按照1秒左右以下的時(shí)間常數(shù)變化，空間上傾斜的磁場(chǎng)。
[0006](3)與核磁共振對(duì)應(yīng)的頻率(數(shù)MHz以上)的高頻的電磁波所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。
[0007]其中，在(1)的磁場(chǎng)中，要求在時(shí)間上恒定，并且在空間上在進(jìn)行人體的斷層拍攝的區(qū)域的空間中要求極高精度的均勻性。高精度例如是指在40cm直徑的拍攝空間FOV (Field of View)中，要求± 1.5ppm這樣的百萬(wàn)分之一等級(jí)的精度。通過(guò)在制造/勵(lì)磁磁鐵后，高精度地調(diào)整其磁場(chǎng)分布，來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣要求極高精度的均勻性的磁場(chǎng)分布。一般，因制造誤差導(dǎo)致的誤差磁場(chǎng)與均勻磁場(chǎng)被要求的允許誤差磁場(chǎng)相比大1000倍以上。這意味著在制造磁鐵后進(jìn)行磁鐵安裝時(shí)的磁場(chǎng)調(diào)整(shiming)中，必須將誤差磁場(chǎng)從數(shù)百ppm降低到數(shù)ppm。因此，在磁場(chǎng)調(diào)整中，要求極高的磁場(chǎng)調(diào)整技術(shù)。
[0008]以前，在這樣的磁場(chǎng)調(diào)整中，使用了鐵片等被動(dòng)地磁化的磁性體片、永磁鐵片、電流環(huán)等具有磁矩的物品(以下為了簡(jiǎn)化，在本說(shuō)明書(shū)中總稱為磁矩)。S卩，在磁場(chǎng)調(diào)整中，將這些磁矩配置在磁場(chǎng)使用區(qū)域的周?chē)?，通過(guò)調(diào)整磁矩的大小、配置位置等，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于磁場(chǎng)使用區(qū)域要求的磁場(chǎng)分布。此外，在MRI裝置中，磁場(chǎng)使用區(qū)域是指用于診斷的拍攝空間F0V，在磁場(chǎng)調(diào)整中，在該磁場(chǎng)使用區(qū)域中調(diào)整為均勻的磁場(chǎng)分布。
[0009]—般，配置用于磁場(chǎng)調(diào)整的磁矩，從而抵消檢測(cè)出的誤差磁場(chǎng)分布Ber。在此，誤差磁場(chǎng)分布Ber是一矢量，該矢量在兀素中具有各磁場(chǎng)測(cè)量位置的測(cè)量磁場(chǎng)和目標(biāo)磁場(chǎng)分布之間的差分量。這時(shí)，磁場(chǎng)測(cè)量位置達(dá)到數(shù)百處，另外磁矩的配置位置達(dá)到數(shù)百處到數(shù)萬(wàn)處或更多。因此，用于磁場(chǎng)調(diào)整的磁矩的配置的計(jì)算為大規(guī)模的計(jì)算。
[0010]例如，在專利文獻(xiàn)1中，作為配置磁矩的計(jì)算方法，表示了使用截?cái)嗥娈愔捣纸夥?以下，稱為 TSVD (Truncated Singular Value Decomposit1n)法)的方法。
[0011]根據(jù)TSVD法，可以考慮將通過(guò)為了調(diào)整磁場(chǎng)而配置的磁矩Μ在被測(cè)量磁場(chǎng)區(qū)域中產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布Bcom表不為
[0012]Bcom = A.Μ (1)
[0013]決定為了調(diào)整磁場(chǎng)而配置的磁矩Μ，以使磁場(chǎng)分布Bcom與誤差磁場(chǎng)分布Ber大致一致。
[0014]此外，以下在本說(shuō)明書(shū)中，將為了調(diào)整磁場(chǎng)而配置的磁矩簡(jiǎn)稱為調(diào)整磁矩。
[0015]在此，調(diào)整磁矩Μ是一矢量，該矢量在元素中具有各配置位置的磁矩的大小，該元素的個(gè)數(shù)達(dá)到數(shù)百至數(shù)千或更多。另外，磁場(chǎng)分布Bcom是一矢量，該矢量在元素中具有通過(guò)調(diào)整磁矩Μ而在各磁場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)生成的磁場(chǎng)強(qiáng)度。另外，響應(yīng)矩陣Α是表示作為調(diào)整磁矩Μ配置在各位置的磁矩的大小與其生成的各磁場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系的矩陣，具有(磁場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)數(shù)量)X (磁矩配置位置數(shù)量)的元素。
[0016]并且，根據(jù)專利文獻(xiàn)1，為了求出成為下式
[0017]- Ber ^ A.Μ (2)
[0018]的調(diào)整磁矩Μ，作為下式
[0019]Μ = — Α*.Ber (3)
[0020]通過(guò)截?cái)嗥娈愔捣纸夥?以下，稱為T(mén)SVD (Truncated Singular ValueDecomposit1n)法)來(lái)求出廣義逆矩陣A*，將調(diào)整磁矩M設(shè)為以下的公式來(lái)求出。
[0021]Μ = Σ ( - V j.C/ λ j) (4)
[0022]在此，針對(duì)通過(guò)奇異值分解(SVD:Singular Value Decomposit1n)求出的固有模式，進(jìn)行公式(4)中的求和(Σ)的計(jì)算。固有模式表示調(diào)整磁矩Μ的基V]和磁場(chǎng)分布Bcom的基uj之間的關(guān)系，各固有模式具有表示單位磁矩(范數(shù)為1)的每個(gè)配置的磁場(chǎng)強(qiáng)度的奇異值λ ,。另外，固有模式的強(qiáng)度(^具有與磁場(chǎng)的強(qiáng)度相同的單位，作為固有磁場(chǎng)分布和誤差磁場(chǎng)分布Ber的內(nèi)積來(lái)求出。
[0023]并且，在公式(4)的求和(Σ計(jì)算)中，使用固有模式的強(qiáng)度CjP固有模式的次數(shù)，來(lái)作為對(duì)成為該求和的對(duì)象的固有模式進(jìn)行選擇的基準(zhǔn)值。此外，固有模式的次數(shù)是指在按照從大到小的順序排列了各固有模式的奇異值λ ,時(shí)，表示其順序的數(shù)。
[0024]S卩，作為在公式(4)的求和(Σ計(jì)算)中使用的固有模式，選擇固有模式的強(qiáng)度^比最終允許的誤差磁場(chǎng)足夠小，并且固有模式的次數(shù)為某上限值以下的固有模式。這時(shí)，磁場(chǎng)調(diào)整的操作者通過(guò)適當(dāng)?shù)乇容^固有模式的強(qiáng)度C#p所允許的磁場(chǎng)誤差的強(qiáng)度，來(lái)決定在公式(4)的求和(Σ)中使用的固有模式、即成為調(diào)整磁矩Μ的計(jì)算對(duì)象的固有模式的次數(shù)的上限值(以下稱為固有模式求和時(shí)的次數(shù)的上限值)。
[0025]圖6 (a)、(b)是專利文獻(xiàn)1所示的在對(duì)用于求出調(diào)整磁矩的配置的求和中使用的固有模式進(jìn)行選擇時(shí)，在顯示裝置上顯示的圖表的例子，圖6(a)是磁場(chǎng)調(diào)整前的圖表，圖6(b)是磁場(chǎng)調(diào)整后的圖表。在此，圖表的縱軸是固有模式強(qiáng)度的對(duì)數(shù)值，橫軸是固有模式的次數(shù)。另外，圖表中的一個(gè)X標(biāo)記16表示一個(gè)固有模式，用圓圈圍住的X標(biāo)記15表示在公式(4)的求和中使用的固有模式。另外，圖中所示的橫線3是表示在求和中使用的固有模式的強(qiáng)度C,的下限值的線，這以上的固有模式成為求和的候選。另外，縱線2表示在求和中使用的固有模式求和時(shí)的次數(shù)的上限值(換言之，為奇異值入^的下限值)。
[0026]因此，如果針對(duì)通過(guò)橫線3 (固有模式強(qiáng)度(^的下限值)和縱線2 (奇異值λ郝下限值)選擇出的固有模式(用圓圈圍住的X標(biāo)記15所示的固有模式)，計(jì)算公式(4)，求出調(diào)整磁矩Μ，則根據(jù)公式(1)，能夠計(jì)算通過(guò)調(diào)整磁矩Μ修正的磁場(chǎng)Bcom。
[0027]另外，以往根據(jù)以下公式推定修正后還剩余的剩余磁場(chǎng)分布Bres，
[0028]Bres = Ber — Bcom (5)
[0029]根據(jù)剩余磁場(chǎng)分布Bres的變動(dòng)量的大小，確認(rèn)了通過(guò)橫線3和縱線2的2條線選擇的固有模式的妥當(dāng)性，即確認(rèn)了公式(4)的求和條件的妥當(dāng)性。
[0030]因此，在圖6(a)中，作為表不剩余磁場(chǎng)分布Bres的變動(dòng)量的大小的指標(biāo)，在圖表的上部表示了將剩余磁場(chǎng)分布Bres的元素的最大值與最小值之間的差(以下稱為PP(Peakto Peak峰峰)值)除以測(cè)量磁場(chǎng)區(qū)域中的平均磁場(chǎng)強(qiáng)度或目標(biāo)磁場(chǎng)強(qiáng)度等而求出的值的ppm值(百萬(wàn)分之的值)，作為達(dá)到均勻度17。
[0031]因此，調(diào)整磁場(chǎng)的操作者在該顯示的達(dá)到均勻度17比預(yù)先決定的目標(biāo)精度大的情況下，增大固有模式求和時(shí)的次數(shù)的上限值，并增加在公式(4)的求和中使用的固有模式，由此再度調(diào)整調(diào)整磁矩Μ來(lái)謀求提高達(dá)到均勻度17。
[0032]換言之，這樣的磁場(chǎng)調(diào)整方法也可以稱為使用圖6的圖表設(shè)定適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)磁場(chǎng)強(qiáng)度、縱線2、橫線3等的作業(yè)。因此，該磁場(chǎng)調(diào)整作業(yè)有點(diǎn)不得不反復(fù)嘗試，但通過(guò)重復(fù)進(jìn)行該調(diào)整作業(yè)，能夠如圖6(b)那樣調(diào)整(勻場(chǎng))為確實(shí)良好的磁場(chǎng)分布。此外，圖6(a)所示的達(dá)到均勻度17是磁場(chǎng)調(diào)整前的預(yù)測(cè)值，圖6(b)所示的達(dá)到均勻度17a是從磁場(chǎng)調(diào)整后的測(cè)量磁場(chǎng)得到的值。
[0033]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0034]專利文獻(xiàn)
[0035]專利文獻(xiàn)1:日本專利4902787號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0036]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0037]本發(fā)明的課題在于，在基于現(xiàn)有的專利文獻(xiàn)1的磁場(chǎng)調(diào)整方法中，對(duì)一部分的作業(yè)要反復(fù)嘗試這一點(diǎn)進(jìn)行改善。因此，當(dāng)分析現(xiàn)有的磁場(chǎng)調(diào)整的作業(yè)