対向型高温超伝導バルク磁石を用いたマウス用MRIシステムの開発

本研究課題の目的は, 高温超伝導バルク磁石を対向型に配置することにって, マウス等の小動物を撮像することが可能な広い撮像領域を持ったMRIシステムを開発することである.磁石は, 直径60mmのバルク体を対向型に配置(ギャップ4.5cm)することで開発した. ガウスメータを用いて着磁した対向型磁石の磁場分布を計測した結果, 評価領域内(1.5cm立法)で5000ppmを超えることが明らかになった.次に, 均一かつ広い静磁場均一領域を得るために, 円筒型のバルク磁石を採用し, MRIを用いた着磁過程評価手法を開発した. その結果, バルク磁石の着磁過程のうち, 減磁過程における磁場分布の変化が極めて大きいことがわかった. さらに, バルク磁石の温度が転移温度以下になったとき, バルク磁石内部に設置されている勾配磁場コイルの電流効率がマイスナー効果によって, 大幅に低下することも判明した.マイスナー効果による影響を小さくするために, コイルと超伝導体間の距離を大きくした構造を持ったバルク磁石を採用した. さらに, 静磁場均一性を向上させるために, 有限差分法を用いてマイスナー効果を考慮した単層シムコイル設計手法を開発した. 開発したシムコイルを用いることによって, 静磁場均一性・均一領域は, 大幅に改善し, マウス胎児(高さ10mm)の高分解能撮像(50mm立法)に成功した.また, 圧縮センシング技術を用いた撮像シーケンスを用いることによって, マイクロイメージングにおける撮像時間を大幅に短縮することに成功した.

本研究課題の目的は, 高温超伝導バルク磁石を対向型に配置することにって, マウス等の小動物を撮像することが可能な広い撮像領域を持ったMRIシステムを開発することである.磁石は, 直径60mmのバルク体を対向型に配置(ギャップ4.5cm)することで開発した. ガウスメータを用いて着磁した対向型磁石の磁場分布を計測した結果, 評価領域内(1.5cm立法)で5000ppmを超えることが明らかになった.次に, 均一かつ広い静磁場均一領域を得るために, 円筒型のバルク磁石を採用し, MRIを用いた着磁過程評価手法を開発した. その結果, バルク磁石の着磁過程のうち, 減磁過程における磁場分布の変化が極めて大きいことがわかった. さらに, バルク磁石の温度が転移温度以下になったとき, バルク磁石内部に設置されている勾配磁場コイルの電流効率がマイスナー効果によって, 大幅に低下することも判明した.マイスナー効果による影響を小さくするために, コイルと超伝導体間の距離を大きくした構造を持ったバルク磁石を採用した. さらに, 静磁場均一性を向上させるために, 有限差分法を用いてマイスナー効果を考慮した単層シムコイル設計手法を開発した. 開発したシムコイルを用いることによって, 静磁場均一性・均一領域は, 大幅に改善し, マウス胎児(高さ10mm)の高分解能撮像(50mm立法)に成功した.また, 圧縮センシング技術を用いた撮像シーケンスを用いることによって, マイクロイメージングにおける撮像時間を大幅に短縮することに成功した.