非磁性材料は MRI の動作と安全性において重要な役割を果たします。磁性部品を MRI 装置に近づけると、重大な安全上のリスクが生じます。
したがって、このブログ記事では、MRI コンポーネントに適した材料と、正しく加工するための最適な加工技術について説明します。
MRI 適合性を理解する
MRI 装置は通常、非常に強力な磁場を生成します。この磁場は地球の磁場の最大 21,000 倍の強さです。そのため、この強力な磁場環境での事故を回避し、安全を確保するには、非磁性材料の使用が重要になります。
MRI 環境における磁性部品は大きなリスクを伴います。磁性部品は強力な磁場によって強磁性体を引き寄せ、それを飛翔体に変えます。これらの飛翔体は重傷や機器の損傷を引き起こす可能性があります。また、磁性材料は画像精度にも影響を及ぼし、使用できない、または不正確な検査結果につながります。
非磁性MRIコンポーネントに使用される材料
アルミ
アルミ常磁性材料である は、MRI システムにおける磁場干渉を回避するために重要です。 優れた熱伝導率により熱を効率的に放散し、機械の性能を向上させます。
アルミニウムはチタンほど強度は高くありませんが、シールド部品、放熱システム、磁気ハウジングなどの MRI 対応部品には通常使用されます。
真鍮＆ブロンズ
両方 真鍮と青銅 MRI 環境にとって重要な非強磁性特性を示します。
真鍮は、スイッチや MRI コネクタに優れた加工性と電気伝導性を提供し、融点はほぼ 900°C です。一方、融点が 950 °C の青銅は、金属間の摩擦係数が低いため、摩耗の激しい用途で主に使用されます。
チタン
チタン 耐腐食性と生体適合性に優れた非磁性材料です。MRIの磁場を妨げず、正確な画像を保証します。
チタンは、外科用器具、MRI 対応インプラント、機械部品に幅広く使用されています。
オーステナイト系ステンレス鋼
オーステナイト鋼の一部グレード（204,316,316、XNUMX、XNUMXL など）は面心立方構造を持つため、MRI 環境で広く使用されています。これらのグレードは優れた耐腐食性に加えて生体適合性も備えているため、メスやハサミに適しています。ただし、不適切な処理や冷間加工を行うと、これらのグレードに軽度の磁気特性が生じる可能性があります。
非磁性材料の加工技術
放電加工（EDM）
この加工手順では、制御された放電を使用して非磁性導電性材料を成形します。このプロセスでは、機械的な接触を一切行わずに、材料を微細な単位で除去し、±0.005 mm の許容誤差を実現します。
このプロセスにより、RF シールド コンポーネントや傾斜コイル サポートなどの複雑な MRI コンポーネントがオーステナイト系ステンレス鋼とチタンから製造されます。
CNC加工
これは、コンピュータ制御により非磁性材料を MRI コンポーネントに正確に成形する加工プロセスです。このプロセスでは、許容誤差 ±0.002 mm の多軸切削ツールを使用して材料を除去します。
この技術は、高精度の加工技術を使用して複雑なMRI部品を製造するのに最適です。 ミリング、穴あけ、旋削加工、コネクタや MRI 対応ハウジングなどの加工に使用されます。
超音波加工
超音波加工は、研磨スラリーと高周波振動を使用して、脆く、硬く、非導電性の物質 (ガラスやセラミックなど) から材料を除去します。この非熱プロセスにより、熱の影響を受ける領域がなくなり、材料の完全性が保護されます。
このプロセスは、精密ツールやセラミックベアリングなどの MRI 対応コンポーネントの複雑で独特な形状や微細構造を生成するのに役立ちます。
レーザー加工
レーザー加工は、レーザー光線を使用して金属、ポリマー、セラミックなどの非磁性材料を正確に切断および彫刻する非接触プロセスです。これにより、滑らかなエッジと最小限の材料歪みが保証され、優れた精度が得られます。
この技術は、きれいな仕上げと精度が求められる MRI 対応コンポーネントに適しています。たとえば、マイクロツールや薄壁構造などです。
積層造形
積層造形法では、ステンレス鋼、チタン、PLAなどの材料を使用して、非磁性部品を層ごとに構築します。このプロセスでは、 CAD 複雑な形状を直接設計します。材料の無駄を減らすだけでなく、このプロセスにより設計の適応性が向上し、生体適合性が保証されます。したがって、この技術は、勾配シールド、カスタムテストファントム、複雑な RF コイルなどの作成に最適です。
MRI コンポーネント製造における品質保証とテスト
非破壊検査（NDT）
非破壊検査では、放射線検査、渦電流検査、超音波検査を通じて、非磁性部品の完全性を損なうことなく評価します。
超音波検査では、20 ～ 40 kHz の周波数で表面下の欠陥を検出できます。一方、放射線検査では、X 線またはガンマ線を使用して、0.001 mm の解像度で内部構造を検査できます。
寸法検査
寸法検査は、非磁性 MRI コンポーネントが設計仕様と許容範囲を満たしていることを確認するために行われます。そのため、この目的のために、調整測定機、光学スキャナー、X 線画像装置など、複数の検査機械が使用されます。
これらの装置は、部品を損傷することなく内部および外部の寸法を検証します。この検査プロセスにより、各コンポーネントが MRI システム内で正しく機能し、適合することが保証されます。
表面粗さ測定
MRI コンポーネントの表面を測定するために使用される 2 つの主要な計測技術は、レーザー干渉法と原子間力顕微鏡です。
原子間力顕微鏡は、詳細な表面分析のために 10μm までのナノスケール解像度を提供しますが、干渉法はサブオングストロームの精度で広い領域を迅速に測定します。これらの方法は両方とも、MRI 対応部品の顕微鏡的詳細と全体的な表面品質の検証を保証します。
磁化率試験
MST は、デジタル「ガウスメーター」と「精密グイ天秤」を使用して、印加磁場に対する材料の反応を測定します。
このプロトコルは、試料付近の MR イメージングを使用して、3T を超える磁場強度での磁場変形を測定します。したがって、この検証手順により、コンポーネントが望ましい非磁性特性を維持していることが保証されます。
MRI システムにおける非磁性機械加工部品の応用
MRI対応ツールと機器
MRI 対応のツールや機器は、干渉を受けることなく正常に機能できるよう、高磁場向けに設計されています。
このようなツールや機器には、メンテナンス ツールキット、診断装置、手術器具などがあります。これらのツールは、7T を超える MRI 環境での正確な画像化とメンテナンスだけでなく、操作上の安全性も保証します。
患者ハンドリング機器
MRI 環境では、患者の搬送と安全性を向上させるために、ストレッチャーや MRI 対応の車椅子などの非磁性患者搬送装置が必要です。これらの装置は、イメージング手順中の安全な操作に関する厳格な MRI 互換性基準を満たし、磁気干渉も防止します。
電子部品
非磁性電気部品は、MRI 装置の信頼性の高い動作に重要です。これらの部品には、RF 相互接続、コンデンサ、コネクタなどが含まれます。これらは、磁場からの干渉を受けずに電気信号を伝送することを保証します。
機械的アセンブリ
MRI装置は、モーターなどの非磁性機械アセンブリを使用します。 ファスナー 内部操作に重要な構造要素。これらのアセンブリは、安定した操作を保証するだけでなく、正確な位置合わせを維持し、 振動減衰これにより、スキャナーの整合性が保証され、強力な磁場のある環境での患者の位置決めがサポートされます。
総括する
つまり、非磁性材料と正確な加工技術の両方が、MRI の性能、画像の精度、安全性にとって重要です。したがって、MRI 対応コンポーネントの一貫した生産を保証するには、厳格な品質管理と高度な製造プロセスが必要です。
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よくある質問
メーカーは機械加工された部品の非磁性特性をどのように検証するのでしょうか?
メーカーは、ガウスメーターと SQUID 磁気測定法を使用して磁化率を測定します。これらのテストにより、コンポーネントが必要な MRI 適合基準を満たしていることを確認します。
機械加工プロセスではどのようにして MRI コンポーネントの生体適合性を確保するのでしょうか?
CNC 加工により、非常に滑らかな表面仕上げが実現され、非毒性の耐腐食コーティングが施され、医療グレードのチタンを使用して生体適合性が保証されます。
非磁性材料の加工中に特別な冷却または潤滑の要件はありますか?
はい、機械加工中には特別な潤滑剤と冷却剤が必要です。これらは機械加工プロセス全体を通じて精度を維持し、熱による損傷を防ぎ、表面の完全性を守ります。
非磁性部品の加工は磁性部品の加工とどう違うのでしょうか?
非磁性部品の加工には、相互汚染を防ぐために特別な装置とツールが必要です。さらに、非磁性特性を維持するために、ツールの選択、切削パラメータ、仕上げ操作を厳密に制御する必要があります。
