磁場均一性（均質性）は、磁場均一性とも呼ばれ、特定の体積範囲内における磁場の均一性、つまり単位面積あたりの磁力線が均一であるかどうかを指します。ここでいう特定の体積とは、通常、球状の空間を指します。磁場均一性の単位はppm（百万分の一）で、これは特定の空間における磁場の最大強度と最小強度の差を平均強度で割り、その値に100万を掛けた値です。
MRIでは、高い磁場均一性が求められます。磁場均一性がMRIの撮像範囲内における画像の空間分解能と信号対雑音比を決定します。磁場均一性が悪いと、画像がぼやけたり歪んだりします。磁場均一性は、磁石自体の設計と外部環境によって決まります。磁石の撮像範囲が広いほど、達成できる磁場均一性は低くなります。磁場の安定性は、磁場強度の時間的ドリフトの度合いを測る指標です。撮像シーケンスの期間中、磁場強度のドリフトは繰り返し測定されるエコー信号の位相に影響を与え、画像の歪みや信号対雑音比の低下を引き起こします。磁場の安定性は、磁石の種類と設計品質に密接に関係しています。
磁場均一性規格の規定は、測定空間の大きさや形状に関係しており、一般的には一定の直径を持つ球面空間と磁石の中心を測定範囲としています。通常、磁場均一性の表現は、ある測定空間の場合、与えられた空間における磁場強度の変化範囲（ppm値）、すなわち主磁場強度（ppm）の100万分の1を偏差単位として定量的に表現します。通常、この偏差単位はppmと呼ばれ、絶対値表現と呼ばれます。たとえば、走査検査口径円筒全体内の磁場均一性は5ppmです。磁石の中心と同心の40cmと50cmの球面空間における磁場均一性は、それぞれ1ppmと2ppmです。また、試験片の試験領域内の1立方センチメートルの立方体空間における磁場均一性は0.01ppmと表現することもできます。規格に関わらず、測定球のサイズが同じという前提のもと、ppm値が小さいほど磁場均一性が優れていることを示します。
1.5tMRI装置の場合、1偏差単位（1ppm）で表される磁場強度のドリフト変動は1.5×10-6Tです。言い換えれば、1.5Tシステムにおいて、磁場均一性が1ppmであるということは、1.5Tの磁場強度を背景として、主磁場が1.5×10-6T（0.0015mT）のドリフト変動を持つことを意味します。明らかに、異なる磁場強度のMRI装置では、各偏差単位またはppmで表される磁場強度の変動は異なります。この観点から、低磁場システムでは磁場均一性に対する要件を低くすることができます（表3-1を参照）。このような規定により、均一性基準を使用して、異なる磁場強度のシステム、または同じ磁場強度の異なるシステムを簡単に比較し、磁石の性能を客観的に評価することができます。
磁場均一性の実際の測定の前に、磁石の中心を正確に決定し、磁場強度測定器（ガウスメーター）のプローブを一定の半径の空間球面上に配置して、その磁場強度を点ごとに測定し（24面法、12面法）、最後にデータを処理して体積全体内の磁場均一性を計算します。
磁場の均一性は周囲の環境によって変化します。工場出荷前に磁石が一定の基準（工場保証値）に達していたとしても、設置後は磁気（自己）シールド、RFシールド（ドアや窓）、導波板（チューブ）、磁石と支持部間の鉄骨構造、装飾材、照明器具、換気パイプ、消防パイプ、非常用排気ファン、上下階の建物に隣接する移動機器（車、エレベーターも）などの環境要因の影響を受けて、均一性は変化します。したがって、均一性が磁気共鳴イメージングの要件を満たしているかどうかは、最終受入時の実際の測定結果に基づく必要があります。磁気共鳴メーカーの設置エンジニアが工場や病院で行う超伝導コイルの受動磁場レベリングと能動磁場レベリングは、磁場の均一性を向上させるための重要な対策です。
MRI装置は、スキャンプロセスにおいて収集された信号を空間的に位置特定するために、主磁場B0を基準として、連続的に増加する勾配磁場△Bを重畳する必要があります。1つのボクセルに重畳される勾配磁場△Bは、主磁場B0によって引き起こされる磁場偏差またはドリフト変動よりも大きくなければならないと考えられます。そうでなければ、上記の空間位置特定信号が変化したり、場合によっては消滅したりし、アーティファクトが発生して画像品質が低下します。
主磁場B0によって生成される磁場の偏りやドリフト変動が大きいほど、磁場の均一性が悪化し、画質が低下します。これは、脂質の圧縮シーケンス（人体における水と脂肪の共鳴周波数の差はわずか200Hz）や磁気共鳴分光法（MRS）検査の成功に直接関係しています。したがって、磁場の均一性は、MRI装置の性能を測る重要な指標の一つです。
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投稿日時: 2024年3月28日
