JP2001000412A - Ｍｒｉ装置用勾配コイル、ｍｒｉ装置用勾配コイルの製造方法およびｍｒｉ装置 - Google Patents
Ｍｒｉ装置用勾配コイル、ｍｒｉ装置用勾配コイルの製造方法およびｍｒｉ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シールドコイルにおける電力損失および発熱
を小さくする。 【解決手段】 主勾配コイル１Ｚｔ，１Ｚｂの巻線の全
面に対応して巻線を配置するのではなく、高巻線密度領
域１Ｚｐのみに対応して巻線を配置したパーシャリイ・
シールドコイル１Ｚts，１Ｚbsを用いる。 【効果】 シールドコイルの巻線数を少なくでき、電力
損失を小さくでき、発熱も小さく出来る。また、必要な
シールド性能は得られるため、磁石要素における残留磁
化の悪影響による画質劣化を回避できる。
を小さくする。 【解決手段】 主勾配コイル１Ｚｔ，１Ｚｂの巻線の全
面に対応して巻線を配置するのではなく、高巻線密度領
域１Ｚｐのみに対応して巻線を配置したパーシャリイ・
シールドコイル１Ｚts，１Ｚbsを用いる。 【効果】 シールドコイルの巻線数を少なくでき、電力
損失を小さくでき、発熱も小さく出来る。また、必要な
シールド性能は得られるため、磁石要素における残留磁
化の悪影響による画質劣化を回避できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＲＩ（Ｍagneti
c Ｒesonance Ｉmaging）装置用勾配コイル、ＭＲＩ装
置用勾配コイルの製造方法およびＭＲＩ装置に関し、さ
らに詳しくは、シールドコイルにおける電力損失が小さ
く発熱も小さいＭＲＩ装置用勾配コイル、その製造方法
およびＭＲＩ装置に関する。
c Ｒesonance Ｉmaging）装置用勾配コイル、ＭＲＩ装
置用勾配コイルの製造方法およびＭＲＩ装置に関し、さ
らに詳しくは、シールドコイルにおける電力損失が小さ
く発熱も小さいＭＲＩ装置用勾配コイル、その製造方法
およびＭＲＩ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１１に、従来のＭＲＩ装置のマグネッ
トアセンブリの一例を示す。このマグネットアセンブリ
５１は、ヨーク２０と、そのヨーク２０に取り付けられ
静磁場を形成するべく対向する１対の永久磁石１Ｍｔ，
１Ｍｂと、それら永久磁石１Ｍｔ，１Ｍｂの対向面にそ
れぞれ設置され静磁場の均一性を上げる整磁板２４，２
５と、それら整磁板２４，２５の対向面にそれぞれ設置
されＺ軸勾配磁場を発生する上側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚ
ｔおよび下側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｂと、前記上側Ｚ軸
主勾配コイル１Ｚｔの発生する磁束が整磁板２４に及ぶ
のを抑制するための上側Ｚ軸シールドコイル５１Ｚts
と、前記下側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｂの発生する磁束が
整磁板２５に及ぶのを抑制するための下側Ｚ軸シールド
コイル５１Ｚbsとを具備している。前記上側Ｚ軸シール
ドコイル５１Ｚtsと前記上側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｔと
前記下側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｂと前記下側Ｚ軸シール
ドコイル５１Ｚbsの組み合わせが、Ｚ軸勾配コイル５１
Ｚである。
トアセンブリの一例を示す。このマグネットアセンブリ
５１は、ヨーク２０と、そのヨーク２０に取り付けられ
静磁場を形成するべく対向する１対の永久磁石１Ｍｔ，
１Ｍｂと、それら永久磁石１Ｍｔ，１Ｍｂの対向面にそ
れぞれ設置され静磁場の均一性を上げる整磁板２４，２
５と、それら整磁板２４，２５の対向面にそれぞれ設置
されＺ軸勾配磁場を発生する上側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚ
ｔおよび下側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｂと、前記上側Ｚ軸
主勾配コイル１Ｚｔの発生する磁束が整磁板２４に及ぶ
のを抑制するための上側Ｚ軸シールドコイル５１Ｚts
と、前記下側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｂの発生する磁束が
整磁板２５に及ぶのを抑制するための下側Ｚ軸シールド
コイル５１Ｚbsとを具備している。前記上側Ｚ軸シール
ドコイル５１Ｚtsと前記上側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｔと
前記下側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｂと前記下側Ｚ軸シール
ドコイル５１Ｚbsの組み合わせが、Ｚ軸勾配コイル５１
Ｚである。
【０００３】図示を省略するが、Ｘ軸勾配コイルおよび
Ｙ軸勾配コイルも、前記整磁板２４，２５の対向面に、
それぞれ設置されている。
Ｙ軸勾配コイルも、前記整磁板２４，２５の対向面に、
それぞれ設置されている。
【０００４】図１２は、前記Ｚ軸勾配コイル５１Ｚの模
式的斜視図である。上側Ｚ軸シールドコイル５１Ｚtsの
巻線は、上側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｔの巻線の全面に対
応して配置されている。但し、巻線数は、上側Ｚ軸主勾
配コイル１Ｚｔの巻線数より少なくなっている。
式的斜視図である。上側Ｚ軸シールドコイル５１Ｚtsの
巻線は、上側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｔの巻線の全面に対
応して配置されている。但し、巻線数は、上側Ｚ軸主勾
配コイル１Ｚｔの巻線数より少なくなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のＺ軸シール
ドコイル５１Ｚts，５１Ｚbsの巻線数は、Ｚ軸主勾配コ
イル１Ｚｔ，１Ｚｂの巻線数よりは少ないが、Ｚ軸主勾
配コイル１Ｚｔ，１Ｚｂの巻線の全面に対応して配置さ
れているため、かなり多い。このため、Ｚ軸シールドコ
イル５１Ｚts，５１Ｚbsにおける電力損失が大きい。す
なわち、従来のＭＲＩ装置用勾配コイルでは、シールド
コイルでの電力損失が大きく、そのため発熱も大きい問
題点があった。そこで、本発明の目的は、シールドコイ
ルにおける電力損失が小さく発熱も小さいＭＲＩ装置用
勾配コイル、その製造方法およびＭＲＩ装置を提供する
ことにある。
ドコイル５１Ｚts，５１Ｚbsの巻線数は、Ｚ軸主勾配コ
イル１Ｚｔ，１Ｚｂの巻線数よりは少ないが、Ｚ軸主勾
配コイル１Ｚｔ，１Ｚｂの巻線の全面に対応して配置さ
れているため、かなり多い。このため、Ｚ軸シールドコ
イル５１Ｚts，５１Ｚbsにおける電力損失が大きい。す
なわち、従来のＭＲＩ装置用勾配コイルでは、シールド
コイルでの電力損失が大きく、そのため発熱も大きい問
題点があった。そこで、本発明の目的は、シールドコイ
ルにおける電力損失が小さく発熱も小さいＭＲＩ装置用
勾配コイル、その製造方法およびＭＲＩ装置を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の観点では、本発明
は、主勾配コイルの巻線密度が最も高い部分を含む高巻
線密度領域にのみ巻線を配置したパーシャリイ・シール
ドコイルを、主勾配コイルと磁石要素の間に介設したこ
とを特徴とするＭＲＩ装置用勾配コイルを提供する。上
記第１の観点によるＭＲＩ装置用勾配コイルでは、シー
ルドコイルの巻線を主勾配コイルの巻線の全面に対応し
て配置するのではなく、高巻線密度領域のみに対応して
配置する（それ故、パーシャリイ・シールドコイル(par
tially shielded coil)と呼ぶ）。このため、巻線数を
少なくでき、電力損失を小さくでき、発熱も小さく出来
る。また、必要なシールド性能は得られるため、主勾配
コイルの発生する磁束が磁石要素（整磁板など）に及ぶ
のを抑制でき、磁石要素における残留磁化の悪影響を回
避できる。
は、主勾配コイルの巻線密度が最も高い部分を含む高巻
線密度領域にのみ巻線を配置したパーシャリイ・シール
ドコイルを、主勾配コイルと磁石要素の間に介設したこ
とを特徴とするＭＲＩ装置用勾配コイルを提供する。上
記第１の観点によるＭＲＩ装置用勾配コイルでは、シー
ルドコイルの巻線を主勾配コイルの巻線の全面に対応し
て配置するのではなく、高巻線密度領域のみに対応して
配置する（それ故、パーシャリイ・シールドコイル(par
tially shielded coil)と呼ぶ）。このため、巻線数を
少なくでき、電力損失を小さくでき、発熱も小さく出来
る。また、必要なシールド性能は得られるため、主勾配
コイルの発生する磁束が磁石要素（整磁板など）に及ぶ
のを抑制でき、磁石要素における残留磁化の悪影響を回
避できる。
【０００７】第２の観点では、本発明は、主勾配コイル
の巻線密度が最も高い部分を含む高巻線密度領域のみに
影像電流法を適用し且つ同領域のみに境界条件を適用し
て、前記高巻線密度領域にのみ巻線を配置したパーシャ
リイ・シールドコイルの巻線配置を決定することを特徴
とするＭＲＩ装置用勾配コイルの製造方法を提供する。
上記第２の観点によるＭＲＩ装置用勾配コイルの製造方
法では、主勾配コイルの巻線の全面に影像電流法を適用
し且つ境界条件を適用するのではなく、高巻線密度領域
のみに影像電流法を適用し且つ同領域のみに境界条件を
適用する。このため、高巻線密度領域のみに対応してシ
ールドコイルの巻線を好適に配置できる（それ故、パー
シャリイ・シールドコイルと呼ぶ）。
の巻線密度が最も高い部分を含む高巻線密度領域のみに
影像電流法を適用し且つ同領域のみに境界条件を適用し
て、前記高巻線密度領域にのみ巻線を配置したパーシャ
リイ・シールドコイルの巻線配置を決定することを特徴
とするＭＲＩ装置用勾配コイルの製造方法を提供する。
上記第２の観点によるＭＲＩ装置用勾配コイルの製造方
法では、主勾配コイルの巻線の全面に影像電流法を適用
し且つ境界条件を適用するのではなく、高巻線密度領域
のみに影像電流法を適用し且つ同領域のみに境界条件を
適用する。このため、高巻線密度領域のみに対応してシ
ールドコイルの巻線を好適に配置できる（それ故、パー
シャリイ・シールドコイルと呼ぶ）。
【０００８】第３の観点では、本発明は、主勾配コイル
の巻線密度が最も高い部分を含む高巻線密度領域のみに
巻線を配置したパーシャリイ・シールドコイルとその近
傍に存在する磁石要素の間に最適化面を設定し、その最
適化面内での磁界が最小になるように最小二乗法によっ
て前記パーシャリイ・シールドコイルの巻線の配置を最
適化することを特徴とするＭＲＩ装置用勾配コイルの製
造方法を提供する。上記第３の観点によるＭＲＩ装置用
勾配コイルの製造方法では、主勾配コイルの巻線の全面
にシールドコイルの巻線を配置するのではなく、高巻線
密度領域のみに巻線を配置し、その巻線配置を最小二乗
法によって最適化する。このため、高巻線密度領域のみ
に対応してシールドコイルの巻線を好適に配置できる
（それ故、パーシャリイ・シールドコイルと呼ぶ）。
の巻線密度が最も高い部分を含む高巻線密度領域のみに
巻線を配置したパーシャリイ・シールドコイルとその近
傍に存在する磁石要素の間に最適化面を設定し、その最
適化面内での磁界が最小になるように最小二乗法によっ
て前記パーシャリイ・シールドコイルの巻線の配置を最
適化することを特徴とするＭＲＩ装置用勾配コイルの製
造方法を提供する。上記第３の観点によるＭＲＩ装置用
勾配コイルの製造方法では、主勾配コイルの巻線の全面
にシールドコイルの巻線を配置するのではなく、高巻線
密度領域のみに巻線を配置し、その巻線配置を最小二乗
法によって最適化する。このため、高巻線密度領域のみ
に対応してシールドコイルの巻線を好適に配置できる
（それ故、パーシャリイ・シールドコイルと呼ぶ）。
【０００９】第４の観点では、本発明は、主勾配コイル
の巻線密度が最も高い部分を含む高巻線密度領域のみに
影像電流法を適用し且つ同領域のみに境界条件を適用し
て、前記高巻線密度領域にのみ巻線を配置したパーシャ
リイ・シールドコイルの巻線配置を決定し、次に、前記
パーシャリイ・シールドコイルとその近傍に存在する磁
石要素の間に最適化面を設定し、その最適化面内での磁
界が最小になるように最小二乗法によって前記パーシャ
リイ・シールドコイルの巻線の配置を最適化することを
特徴とするＭＲＩ装置用勾配コイルの製造方法を提供す
る。上記第４の観点によるＭＲＩ装置用勾配コイルの製
造方法では、主勾配コイルの巻線の全面に影像電流法を
適用し且つ境界条件を適用するのではなく、高巻線密度
領域のみに影像電流法を適用し且つ同領域のみに境界条
件を適用する。このため、高巻線密度領域のみに対応し
てシールドコイルの巻線を好適に配置できる（それ故、
パーシャリイ・シールドコイルと呼ぶ）。さらに、その
パーシャリイ・シールドコイルの巻線配置を最小二乗法
によって最適化する。よって、シールドコイルの巻線を
より好適に配置できる。
の巻線密度が最も高い部分を含む高巻線密度領域のみに
影像電流法を適用し且つ同領域のみに境界条件を適用し
て、前記高巻線密度領域にのみ巻線を配置したパーシャ
リイ・シールドコイルの巻線配置を決定し、次に、前記
パーシャリイ・シールドコイルとその近傍に存在する磁
石要素の間に最適化面を設定し、その最適化面内での磁
界が最小になるように最小二乗法によって前記パーシャ
リイ・シールドコイルの巻線の配置を最適化することを
特徴とするＭＲＩ装置用勾配コイルの製造方法を提供す
る。上記第４の観点によるＭＲＩ装置用勾配コイルの製
造方法では、主勾配コイルの巻線の全面に影像電流法を
適用し且つ境界条件を適用するのではなく、高巻線密度
領域のみに影像電流法を適用し且つ同領域のみに境界条
件を適用する。このため、高巻線密度領域のみに対応し
てシールドコイルの巻線を好適に配置できる（それ故、
パーシャリイ・シールドコイルと呼ぶ）。さらに、その
パーシャリイ・シールドコイルの巻線配置を最小二乗法
によって最適化する。よって、シールドコイルの巻線を
より好適に配置できる。
【００１０】第５の観点では、本発明は、主勾配コイル
と、その主勾配コイルの巻線密度が最も高い部分を含む
高巻線密度領域のみに巻線を配置したパーシャリイ・シ
ールドコイルとを含む勾配コイルを具備したことを特徴
とするＭＲＩ装置を提供する。上記第５の観点によるＭ
ＲＩ装置では、シールドコイルの巻線を主勾配コイルの
巻線の全面に対応して配置するのではなく、高巻線密度
領域のみに対応して配置する（それ故、パーシャリイ・
シールドコイルと呼ぶ）。このため、シールドコイルの
巻線数を少なくでき、電力損失を小さくでき、発熱も小
さく出来る。また、必要なシールド性能は得られるた
め、主勾配コイルの発生する磁束が磁石要素（整磁板な
ど）に及ぶのを抑制でき、磁石要素における残留磁化の
悪影響による画質劣化を回避できる。
と、その主勾配コイルの巻線密度が最も高い部分を含む
高巻線密度領域のみに巻線を配置したパーシャリイ・シ
ールドコイルとを含む勾配コイルを具備したことを特徴
とするＭＲＩ装置を提供する。上記第５の観点によるＭ
ＲＩ装置では、シールドコイルの巻線を主勾配コイルの
巻線の全面に対応して配置するのではなく、高巻線密度
領域のみに対応して配置する（それ故、パーシャリイ・
シールドコイルと呼ぶ）。このため、シールドコイルの
巻線数を少なくでき、電力損失を小さくでき、発熱も小
さく出来る。また、必要なシールド性能は得られるた
め、主勾配コイルの発生する磁束が磁石要素（整磁板な
ど）に及ぶのを抑制でき、磁石要素における残留磁化の
悪影響による画質劣化を回避できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図に示す本発明の実施の形
態により本発明をさらに詳しく説明する。なお、これに
より本発明が限定されるものではない。図１は、本発明
の一実施形態にかかるＭＲＩ装置を示す構成ブロック図
である。このＭＲＩ装置１００において、マグネットア
センブリ１は、内部に被検体を挿入するためのボア（空
間部分）を有し、このボアを取りまくようにして、Ｘ軸
勾配磁場を形成するＸ軸勾配コイル１Ｘと，Ｙ軸勾配磁
場を形成するＹ軸勾配コイル１Ｙと，Ｚ軸勾配磁場を形
成するＺ軸勾配コイル１Ｚと、被検体内の原子核のスピ
ンを励起するためのＲＦパルスを印加する送信コイル１
Ｔと、被検体からのＮＭＲ信号を検出する受信コイル１
Ｒと、静磁場を形成する永久磁石対１Ｍとを具備して構
成されている。なお、永久磁石対１Ｍの代わりに超電導
マグネットを用いても良い。
態により本発明をさらに詳しく説明する。なお、これに
より本発明が限定されるものではない。図１は、本発明
の一実施形態にかかるＭＲＩ装置を示す構成ブロック図
である。このＭＲＩ装置１００において、マグネットア
センブリ１は、内部に被検体を挿入するためのボア（空
間部分）を有し、このボアを取りまくようにして、Ｘ軸
勾配磁場を形成するＸ軸勾配コイル１Ｘと，Ｙ軸勾配磁
場を形成するＹ軸勾配コイル１Ｙと，Ｚ軸勾配磁場を形
成するＺ軸勾配コイル１Ｚと、被検体内の原子核のスピ
ンを励起するためのＲＦパルスを印加する送信コイル１
Ｔと、被検体からのＮＭＲ信号を検出する受信コイル１
Ｒと、静磁場を形成する永久磁石対１Ｍとを具備して構
成されている。なお、永久磁石対１Ｍの代わりに超電導
マグネットを用いても良い。
【００１２】前記Ｘ軸勾配コイル１Ｘは、Ｘ軸勾配コイ
ル駆動回路３Ｘに接続されている。また、前記Ｙ軸勾配
コイル１Ｙは、Ｙ軸勾配コイル駆動回路３Ｙに接続され
ている。また、前記Ｚ軸勾配コイル１Ｚは、Ｚ軸勾配コ
イル駆動回路３Ｚに接続されている。さらに、前記送信
コイル１Ｔは、ＲＦ電力増幅器４に接続されている。ま
た、前記受信コイル１Ｒは、前置増幅器５に接続されて
いる。
ル駆動回路３Ｘに接続されている。また、前記Ｙ軸勾配
コイル１Ｙは、Ｙ軸勾配コイル駆動回路３Ｙに接続され
ている。また、前記Ｚ軸勾配コイル１Ｚは、Ｚ軸勾配コ
イル駆動回路３Ｚに接続されている。さらに、前記送信
コイル１Ｔは、ＲＦ電力増幅器４に接続されている。ま
た、前記受信コイル１Ｒは、前置増幅器５に接続されて
いる。
【００１３】シーケンス記憶回路８は、計算機７からの
指令に従い、スピンエコー法等のパルスシーケンスに基
づいて、前記Ｘ軸勾配コイル駆動回路３Ｘ，前記Ｙ軸勾
配コイル駆動回路３Ｙおよび前記Ｚ軸勾配コイル駆動回
路３Ｚを操作し、前記Ｘ軸勾配コイル１Ｘ，前記Ｙ軸勾
配コイル１Ｙおよび前記Ｚ軸勾配コイル１ＺによりＸ軸
勾配磁場，Ｙ軸勾配磁場およびＺ軸勾配磁場を形成させ
ると共に、ゲート変調回路９を操作し、ＲＦ発振回路１
０からの高周波出力信号を所定タイミング・所定包絡線
のパルス状信号に変調し、それを励起パルスとしてＲＦ
電力増幅器４に加え、ＲＦ電力増幅器４でパワー増幅し
た後、前記マグネットアセンブリ１の送信コイル１Ｔに
印加し、所望のスライス領域を選択励起する。
指令に従い、スピンエコー法等のパルスシーケンスに基
づいて、前記Ｘ軸勾配コイル駆動回路３Ｘ，前記Ｙ軸勾
配コイル駆動回路３Ｙおよび前記Ｚ軸勾配コイル駆動回
路３Ｚを操作し、前記Ｘ軸勾配コイル１Ｘ，前記Ｙ軸勾
配コイル１Ｙおよび前記Ｚ軸勾配コイル１ＺによりＸ軸
勾配磁場，Ｙ軸勾配磁場およびＺ軸勾配磁場を形成させ
ると共に、ゲート変調回路９を操作し、ＲＦ発振回路１
０からの高周波出力信号を所定タイミング・所定包絡線
のパルス状信号に変調し、それを励起パルスとしてＲＦ
電力増幅器４に加え、ＲＦ電力増幅器４でパワー増幅し
た後、前記マグネットアセンブリ１の送信コイル１Ｔに
印加し、所望のスライス領域を選択励起する。
【００１４】前記前置増幅器５は、前記マグネットアセ
ンブリ１の受信コイル１Ｒで検出された被検体からのＮ
ＭＲ信号を増幅し、位相検波器１２に入力する。位相検
波器１２は、前記ＲＦ発振回路１０の出力を参照信号と
し、前記前置増幅器５からのＮＭＲ信号を位相検波し
て、Ａ／Ｄ変換器１１に与える。前記Ａ／Ｄ変換器１１
は、位相検波後のアナログ信号をデジタル信号のＭＲデ
ータに変換して、計算機７に入力する。
ンブリ１の受信コイル１Ｒで検出された被検体からのＮ
ＭＲ信号を増幅し、位相検波器１２に入力する。位相検
波器１２は、前記ＲＦ発振回路１０の出力を参照信号と
し、前記前置増幅器５からのＮＭＲ信号を位相検波し
て、Ａ／Ｄ変換器１１に与える。前記Ａ／Ｄ変換器１１
は、位相検波後のアナログ信号をデジタル信号のＭＲデ
ータに変換して、計算機７に入力する。
【００１５】計算機７は、ＭＲデータに対して画像再構
成演算を行い、所望のスライス領域のイメージを生成す
る。このイメージは、表示装置６にて表示される。ま
た、計算機７は、操作卓１３からの入力された情報を受
け取るなどの全体的制御を受け持つ。
成演算を行い、所望のスライス領域のイメージを生成す
る。このイメージは、表示装置６にて表示される。ま
た、計算機７は、操作卓１３からの入力された情報を受
け取るなどの全体的制御を受け持つ。
【００１６】図２は、前記マグネットアセンブリ１の要
部（本発明に関わりのある部分）を示す模式図である。
このマグネットアセンブリ１は、ヨーク２０と、そのヨ
ーク２０に取り付けられ静磁場を形成するべく対向する
１対の永久磁石１Ｍｔ，１Ｍｂと、それら永久磁石１Ｍ
ｔ，１Ｍｂの対向面にそれぞれ設置され静磁場の均一性
を上げる整磁板２４，２５と、それら整磁板２４，２５
の対向面にそれぞれ設置されＺ軸勾配磁場を発生する上
側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｔおよび下側Ｚ軸主勾配コイル
１Ｚｂと、前記上側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｔの発生する
磁束が整磁板２４に及ぶのを抑制するための上側Ｚ軸パ
ーシャリイ・シールドコイル１Ｚtsと、前記下側Ｚ軸主
勾配コイル１Ｚｂの発生する磁束が整磁板２５に及ぶの
を抑制するための下側Ｚ軸パーシャリイ・シールドコイ
ル１Ｚbsとを具備している。前記上側Ｚ軸パーシャリイ
・シールドコイル１Ｚtsと前記上側Ｚ軸主勾配コイル１
Ｚｔと前記下側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｂと前記下側Ｚ軸
パーシャリイ・シールドコイル１Ｚbsの組み合わせが、
Ｚ軸勾配コイル１Ｚである。
部（本発明に関わりのある部分）を示す模式図である。
このマグネットアセンブリ１は、ヨーク２０と、そのヨ
ーク２０に取り付けられ静磁場を形成するべく対向する
１対の永久磁石１Ｍｔ，１Ｍｂと、それら永久磁石１Ｍ
ｔ，１Ｍｂの対向面にそれぞれ設置され静磁場の均一性
を上げる整磁板２４，２５と、それら整磁板２４，２５
の対向面にそれぞれ設置されＺ軸勾配磁場を発生する上
側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｔおよび下側Ｚ軸主勾配コイル
１Ｚｂと、前記上側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｔの発生する
磁束が整磁板２４に及ぶのを抑制するための上側Ｚ軸パ
ーシャリイ・シールドコイル１Ｚtsと、前記下側Ｚ軸主
勾配コイル１Ｚｂの発生する磁束が整磁板２５に及ぶの
を抑制するための下側Ｚ軸パーシャリイ・シールドコイ
ル１Ｚbsとを具備している。前記上側Ｚ軸パーシャリイ
・シールドコイル１Ｚtsと前記上側Ｚ軸主勾配コイル１
Ｚｔと前記下側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｂと前記下側Ｚ軸
パーシャリイ・シールドコイル１Ｚbsの組み合わせが、
Ｚ軸勾配コイル１Ｚである。
【００１７】図示を省略するが、Ｘ軸勾配コイル１Ｘお
よびＹ軸勾配コイル１Ｙも、前記整磁板２４，２５の対
向面に、それぞれ設置されている。
よびＹ軸勾配コイル１Ｙも、前記整磁板２４，２５の対
向面に、それぞれ設置されている。
【００１８】図３は、前記Ｚ軸勾配コイル１Ｚの模式的
斜視図である。上側Ｚ軸パーシャリイ・シールドコイル
１Ｚtsの巻線は、上側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｔの巻線の
全面に対応して配置されておらず、上側Ｚ軸主勾配コイ
ル１Ｚｔの巻線密度が最も高い部分を含む高巻線密度領
域（図４の１Ｚｐ）にのみ配置されている。
斜視図である。上側Ｚ軸パーシャリイ・シールドコイル
１Ｚtsの巻線は、上側Ｚ軸主勾配コイル１Ｚｔの巻線の
全面に対応して配置されておらず、上側Ｚ軸主勾配コイ
ル１Ｚｔの巻線密度が最も高い部分を含む高巻線密度領
域（図４の１Ｚｐ）にのみ配置されている。
【００１９】図４は、前記Ｚ軸勾配コイル１Ｚの模式的
断面図である。表面磁束密度分布曲線Ｓｍは、整磁板２
４，２５の表面における磁束密度の分布を表している。
Ｚ軸パーシャリイ・シールドコイル１Ｚts，１Ｚbsが無
い場合の表面磁束密度分布曲線Ｓｍ’を図７に示すが、
これと比較すれば分かるように、Ｚ軸パーシャリイ・シ
ールドコイル１Ｚts，１Ｚbsが在ることにより、整磁板
２４，２５の表面における磁束密度が抑制されている。
よって、整磁板２４，２５における残留磁化の悪影響を
回避できる。
断面図である。表面磁束密度分布曲線Ｓｍは、整磁板２
４，２５の表面における磁束密度の分布を表している。
Ｚ軸パーシャリイ・シールドコイル１Ｚts，１Ｚbsが無
い場合の表面磁束密度分布曲線Ｓｍ’を図７に示すが、
これと比較すれば分かるように、Ｚ軸パーシャリイ・シ
ールドコイル１Ｚts，１Ｚbsが在ることにより、整磁板
２４，２５の表面における磁束密度が抑制されている。
よって、整磁板２４，２５における残留磁化の悪影響を
回避できる。
【００２０】図５は、前記主勾配コイル１Ｚｔ，１Ｚｂ
を製造するための主勾配コイル設計手順を示すフロー図
である。ステップＭ１では、撮像領域において所望の勾
配磁場が得られるように主勾配コイルの電流密度分布を
決定する。ステップＭ２では、主勾配コイルに流しうる
電流の大きさ及び前記ステップＭ１で求めた電流密度分
布に基づいて主勾配コイルの巻線位置を決定する。な
お、上記の如き主勾配コイル設計手順は、例えば特開平
６−１４９００号公報に基本的に開示されている。
を製造するための主勾配コイル設計手順を示すフロー図
である。ステップＭ１では、撮像領域において所望の勾
配磁場が得られるように主勾配コイルの電流密度分布を
決定する。ステップＭ２では、主勾配コイルに流しうる
電流の大きさ及び前記ステップＭ１で求めた電流密度分
布に基づいて主勾配コイルの巻線位置を決定する。な
お、上記の如き主勾配コイル設計手順は、例えば特開平
６−１４９００号公報に基本的に開示されている。
【００２１】図６は、前記Ｚ軸パーシャリイ・シールド
コイル１Ｚts，１Ｚbsを製造するためのパーシャリイ・
シールドコイル設計手順を示すフロー図である。ステッ
プＳ１では、図７に示すように、Ｚ軸パーシャリイ・シ
ールドコイル１Ｚbsが無い場合に主勾配コイル１Ｚｂに
勾配電流Ｉを流したときの表面磁束密度分布曲線Ｓｍ’
を計算する。そして、表面磁束密度分布曲線Ｓｍ’のピ
ークの例えば３０％よりも高い磁束密度の領域を高巻線
密度領域１Ｚｐとする。従って、高巻線密度領域１Ｚｐ
は、高磁束密度領域と呼ぶことも出来る。次に、図８に
示すように、高巻線密度領域１Ｚｐのみに影像電流法を
適用し且つ同領域のみに境界条件を適用して、パーシャ
リイ・シールドコイルの電流密度分布を決定する。具体
的には、パーシャリイ・シールドコイルの高さ位置に境
界Ｋを仮想し、該境界Ｋに対して勾配電流Ｉの鏡像位置
に勾配電流Ｉと逆向きの影像電流Ｉｉを仮想し、境界Ｋ
における磁界分布を計算し、それを電流密度分布とす
る。
コイル１Ｚts，１Ｚbsを製造するためのパーシャリイ・
シールドコイル設計手順を示すフロー図である。ステッ
プＳ１では、図７に示すように、Ｚ軸パーシャリイ・シ
ールドコイル１Ｚbsが無い場合に主勾配コイル１Ｚｂに
勾配電流Ｉを流したときの表面磁束密度分布曲線Ｓｍ’
を計算する。そして、表面磁束密度分布曲線Ｓｍ’のピ
ークの例えば３０％よりも高い磁束密度の領域を高巻線
密度領域１Ｚｐとする。従って、高巻線密度領域１Ｚｐ
は、高磁束密度領域と呼ぶことも出来る。次に、図８に
示すように、高巻線密度領域１Ｚｐのみに影像電流法を
適用し且つ同領域のみに境界条件を適用して、パーシャ
リイ・シールドコイルの電流密度分布を決定する。具体
的には、パーシャリイ・シールドコイルの高さ位置に境
界Ｋを仮想し、該境界Ｋに対して勾配電流Ｉの鏡像位置
に勾配電流Ｉと逆向きの影像電流Ｉｉを仮想し、境界Ｋ
における磁界分布を計算し、それを電流密度分布とす
る。
【００２２】ステップＳ２では、パーシャリイ・シール
ドコイルに流しうる電流の大きさ及び前記ステップＳ１
で求めた電流密度分布に基づいて、図９に示すように、
パーシャリイ・シールドコイルの巻線配置を決定する。
なお、電流密度分布に基づいて巻線配置を決定する方法
は、例えば特開平６−１４９００号公報に開示されてい
る。
ドコイルに流しうる電流の大きさ及び前記ステップＳ１
で求めた電流密度分布に基づいて、図９に示すように、
パーシャリイ・シールドコイルの巻線配置を決定する。
なお、電流密度分布に基づいて巻線配置を決定する方法
は、例えば特開平６−１４９００号公報に開示されてい
る。
【００２３】ステップＳ３では、図１０に示すように、
パーシャリイ・シールドコイルとその近傍に存在する磁
石要素の間に最適化面Ｐを設定し、その最適化面Ｐ内の
複数の評価点での磁界Ｂｔの二乗の和が最小になるよう
に最小二乗法によってパーシャリイ・シールドコイルの
巻線の配置を最適化する。これにより、図４に示す如き
Ｚ軸パーシャリイ・シールドコイル１Ｚts，１Ｚbsの最
適の巻線配置を決定できる。なお、最適化面Ｐは、例え
ば磁石要素から１ｍｍ位離れた位置に設定する。また、
評価点は、等間隔で十分多い点数を設定してもよいが、
最適化面Ｐでの磁界分布を適正に標本化できるような密
度分布で最少数を設定するのが計算処理の負担を軽減で
きて好ましい。
パーシャリイ・シールドコイルとその近傍に存在する磁
石要素の間に最適化面Ｐを設定し、その最適化面Ｐ内の
複数の評価点での磁界Ｂｔの二乗の和が最小になるよう
に最小二乗法によってパーシャリイ・シールドコイルの
巻線の配置を最適化する。これにより、図４に示す如き
Ｚ軸パーシャリイ・シールドコイル１Ｚts，１Ｚbsの最
適の巻線配置を決定できる。なお、最適化面Ｐは、例え
ば磁石要素から１ｍｍ位離れた位置に設定する。また、
評価点は、等間隔で十分多い点数を設定してもよいが、
最適化面Ｐでの磁界分布を適正に標本化できるような密
度分布で最少数を設定するのが計算処理の負担を軽減で
きて好ましい。
【００２４】以上のＭＲＩ装置１００によれば、図４に
示すように、主勾配コイル１Ｚｔ，１Ｚｂの巻線の全面
に対応して巻線を配置するのではなく、高巻線密度領域
１Ｚｐのみに対応して巻線を配置したパーシャリイ・シ
ールドコイル１Ｚts，１Ｚbsを用いるため、シールドコ
イルの巻線数を少なくでき、電力損失を小さくでき、発
熱も小さく出来る。また、必要なシールド性能は得られ
るため、主勾配コイル１Ｚｔ，１Ｚｂの発生する磁束が
整磁板２４，２５などに及ぶのを抑制でき、整磁板２
４，２５などにおける残留磁化の悪影響による画質劣化
を回避することが出来る。
示すように、主勾配コイル１Ｚｔ，１Ｚｂの巻線の全面
に対応して巻線を配置するのではなく、高巻線密度領域
１Ｚｐのみに対応して巻線を配置したパーシャリイ・シ
ールドコイル１Ｚts，１Ｚbsを用いるため、シールドコ
イルの巻線数を少なくでき、電力損失を小さくでき、発
熱も小さく出来る。また、必要なシールド性能は得られ
るため、主勾配コイル１Ｚｔ，１Ｚｂの発生する磁束が
整磁板２４，２５などに及ぶのを抑制でき、整磁板２
４，２５などにおける残留磁化の悪影響による画質劣化
を回避することが出来る。
【００２５】
【発明の効果】本発明のＭＲＩ装置用勾配コイル、ＭＲ
Ｉ装置用勾配コイルの製造方法およびＭＲＩ装置によれ
ば、シールドコイルの巻線数を少なくでき、電力損失を
小さくでき、発熱も小さく出来る。また、必要なシール
ド性能は得られるため、主勾配コイルの発生する磁束が
磁石要素に及ぶのを抑制でき、磁石要素における残留磁
化の悪影響による画質劣化を回避できる。
Ｉ装置用勾配コイルの製造方法およびＭＲＩ装置によれ
ば、シールドコイルの巻線数を少なくでき、電力損失を
小さくでき、発熱も小さく出来る。また、必要なシール
ド性能は得られるため、主勾配コイルの発生する磁束が
磁石要素に及ぶのを抑制でき、磁石要素における残留磁
化の悪影響による画質劣化を回避できる。
【図１】本発明の一実施形態にかかるＭＲＩ装置を示す
構成ブロック図である。
構成ブロック図である。
【図２】図１のＭＲＩ装置のマグネットアセンブリの要
部を示す模式図である。
部を示す模式図である。
【図３】Ｚ軸勾配コイルの模式的斜視図である。
【図４】Ｚ軸勾配コイルの模式的断面図である。
【図５】主勾配コイルの設計手順を示すフロー図であ
る。
る。
【図６】パーシャリイ・シールドコイルの設計手順を示
すフロー図である。
すフロー図である。
【図７】パーシャリイ・シールドコイルが無い場合の主
勾配コイルによる表面磁束密度分布から高巻線密度領域
を決定するステップの説明図である。
勾配コイルによる表面磁束密度分布から高巻線密度領域
を決定するステップの説明図である。
【図８】高巻線密度領域のみに影像電流法および境界条
件を適用して電流密度分布を求めるステップの説明図で
ある。
件を適用して電流密度分布を求めるステップの説明図で
ある。
【図９】電流密度分布から求めた巻線配置の説明図であ
る。
る。
【図１０】巻線配置を最適化するステップの説明図であ
る。
る。
【図１１】従来のマグネットアセンブリの要部を示す模
式図である。
式図である。
【図１２】従来のＺ軸勾配コイルの模式的斜視図であ
る。
る。
１ マグネットアセンブリ １Ｚ Ｚ軸勾配コイル １Ｚｔ 上側Ｚ軸主勾配コイル １Ｚｂ 下側Ｚ軸主勾配コイル １Ｚts，１Ｚbs パーシャリイ・シールドコイル １Ｍ 永久磁石対 ７ 計算機 １００ ＭＲＩ装置
Claims (5)
- 【請求項１】 主勾配コイルの巻線密度が最も高い部分
を含む高巻線密度領域にのみ巻線を配置したパーシャリ
イ・シールドコイルを、主勾配コイルと磁石要素の間に
介設したことを特徴とするＭＲＩ装置用勾配コイル。 - 【請求項２】 主勾配コイルの巻線密度が最も高い部分
を含む高巻線密度領域のみに影像電流法を適用し且つ同
領域のみに境界条件を適用して、前記高巻線密度領域に
のみ巻線を配置したパーシャリイ・シールドコイルの巻
線配置を決定することを特徴とするＭＲＩ装置用勾配コ
イルの製造方法。 - 【請求項３】 主勾配コイルの巻線密度が最も高い部分
を含む高巻線密度領域のみに巻線を配置したパーシャリ
イ・シールドコイルとその近傍に存在する磁石要素の間
に最適化面を設定し、その最適化面内での磁界が最小に
なるように最小二乗法によって前記パーシャリイ・シー
ルドコイルの巻線の配置を最適化することを特徴とする
ＭＲＩ装置用勾配コイルの製造方法。 - 【請求項４】 主勾配コイルの巻線密度が最も高い部分
を含む高巻線密度領域のみに影像電流法を適用し且つ同
領域のみに境界条件を適用して、前記高巻線密度領域に
のみ巻線を配置したパーシャリイ・シールドコイルの巻
線配置を決定し、次に、前記パーシャリイ・シールドコ
イルとその近傍に存在する磁石要素の間に最適化面を設
定し、その最適化面内での磁界が最小になるように最小
二乗法によって前記パーシャリイ・シールドコイルの巻
線の配置を最適化することを特徴とするＭＲＩ装置用勾
配コイルの製造方法。 - 【請求項５】 主勾配コイルと、その主勾配コイルの巻
線密度が最も高い部分を含む高巻線密度領域のみに巻線
を配置したパーシャリイ・シールドコイルとを含む勾配
コイルを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17236899A JP3209982B2 (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | Ｍｒｉ装置用勾配コイル、ｍｒｉ装置用勾配コイルの製造方法およびｍｒｉ装置 |
| US09/546,222 US6362623B1 (en) | 1999-06-18 | 2000-04-10 | Gradient coil for MRI apparatus using shielding coil disposed in a high winding density zone |
| KR10-2000-0032875A KR100398560B1 (ko) | 1999-06-18 | 2000-06-15 | Ｍｒｉ 장치용 구배 코일 및 ｍｒｉ 장치 |
| EP00305132A EP1067394A3 (en) | 1999-06-18 | 2000-06-16 | Partially shielded gradient coil assembly for MRI apparatus |
| CNB001186434A CN1231178C (zh) | 1999-06-18 | 2000-06-19 | 磁共振成像装置以及用于磁共振成像装置的梯度线圈 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17236899A JP3209982B2 (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | Ｍｒｉ装置用勾配コイル、ｍｒｉ装置用勾配コイルの製造方法およびｍｒｉ装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001000412A true JP2001000412A (ja) | 2001-01-09 |
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| JP3878434B2 (ja) * | 2001-05-10 | 2007-02-07 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 磁気共鳴撮像用コイル構造体および磁気共鳴撮像装置 |
| JP3884243B2 (ja) * | 2001-06-21 | 2007-02-21 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 外部磁界測定方法、静磁界補正方法、外部磁界測定装置およびｍｒｉ装置 |
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| WO2007076252A1 (en) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Magnetic resonance scanner with a longitudinal magnetic field gradient system |
| WO2010064155A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Active device tracking using light with orbital angular momentum to induce a hyperpolarized mri |
| DE102012205292B4 (de) | 2012-03-30 | 2013-12-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems |
| CN105044635A (zh) * | 2015-06-12 | 2015-11-11 | 北京斯派克科技发展有限公司 | 用于关节磁共振成像的梯度线圈 |
| CN107045112A (zh) * | 2016-02-09 | 2017-08-15 | 温伯格医学物理有限公司 | 操作用于磁共振成像和图像引导治疗的电永磁铁的方法和设备 |
| US11378632B2 (en) * | 2016-02-17 | 2022-07-05 | Weinberg Medical Physics Inc. | Apparatus and method for rapid and comfortable magnetic imaging of breast tissues, with cultural sensitivity |
| CN107957565B (zh) * | 2017-12-21 | 2019-11-19 | 武汉中科牛津波谱技术有限公司 | 一种核磁共振波谱仪自屏蔽梯度线圈及其设计方法 |
| CN109946630B (zh) * | 2019-03-27 | 2021-05-28 | 中国计量大学 | 最小化最大温度值的盘式梯度线圈设计方法 |
| CN109946631B (zh) * | 2019-03-27 | 2021-06-25 | 中国计量大学 | 最小化最大温度值的盘式梯度线圈 |
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